Grundofen

Ein Grundofen ist ein Zimmerheizofen, bestehend aus einem Brennraum und nachgeschalteten keramischen Heizzügen.

Es gibt drei Varianten, die nach ihrer Speichermasse unterschieden werden: leichte, mittlere und schwere Bauart. Ein Grundofen ist ein Zeitbrandofen. Der Brennstoff, in der Regel Brennholz, wird in einer bestimmten Zeit abgebrannt und die im Abbrand entstehende Wärme im Schamottestein gespeichert, die nach und nach über die Oberfläche abgegeben wird. Die Nachheizzeit (Auflegen vom Brennstoff) liegt in der Regel bei acht, zwölf oder vierundzwanzig Stunden, je nach Wärmespeicherkapazität des Grundofens. Bei einer rostlosen Feuerung (je nach Konstruktion) kann nur Holz als Brennstoff verwendet werden.

Ein Grundofen ist meist verputzt oder mit Kacheln verkleidet. Die mit Kacheln verkleidete Version wird als Kachelgrundofen oder Grundkachelofen bezeichnet, beide Bezeichnungen sind gebräuchlich. Grundöfen werden heute meistens als Zusatzheizung neben einer modernen Heizungsanlage gebaut.

Seit einiger Zeit können Grundöfen auch mit einem Rauchgaswärmetauscher für die Warmwasserproduktion versehen werden. Dieser Wärmetauscher wird direkt über dem Feuerraum montiert und übernimmt die Funktion der keramischen Züge. Das so entstehende Warmwasser wird in einem Pufferspeicher zwischengelagert. So kann der Grundofen als Alleinheizung für das komplette Haus dienen.

Wirkungsweise und Funktion

Die Summe der Wärme abstrahlenden Flächen bildet die Grundlage für die entsprechende Heizleistung des Grundofens. In Anlehnung an den Wärmebedarf des Raumes addiert man die Heizflächen (vom Feuerraum und den Rauchgas berührten Flächen) und ermittelt als Grundlage von ca. 850 W je m² Heizfläche die spezifische Nennwärmeleistung des Ofens. Wenn der Ofen als Einzelfeuerstätte eine vollständig Raumerwärmung gewährleisten soll, muss die Nennwärmeleistung dem durch die Größe des Raumes benötigten Wärmebedarf entsprechen. Diese Berechnung basiert auf der Grundlage für Innenausbau (Feuerraum und Zugsystem) nach den Reichsgrundsätzen der 1930er Jahre und ist heute in dieser Form nur noch bedingt anwendbar. Die Architektur hat im Ofenbau die Formgebung beeinflusst und die Bedeutung von Grundöfen als ausschließliche Heizung ist gesunken, als Zusatzheizung auch zur Raumgestaltung aber noch vorhanden.

Die Beachtung physikalischer Gesetze, die für die Konstruktion eines Grundofens notwendig sind, fordern eine gewisse Kompromissbereitschaft hinsichtlich der zu erwartenden Leistung des Ofens. Gestalterisch entstandene Flächen, die konstruktionsbedingt nicht mit Glut, Feuer oder Rauchgasen berührt werden, können nicht als Heizflächen bewertet werden.

Der Grundofen erzeugt überwiegend Strahlungswärme, die der Wärmestrahlung der Sonne vergleichbar ist. Der Grundofen hat ein sehr träges Wärmeverhalten und erfordert lange Anheizzeiten. Ein fachgerecht gebauter Grundofen braucht nach dem Abschluss des Verbrennungsprozesses meist zwei bis drei Stunden, bevor die erste Wärme an den Oberflächen spürbar wird. Entsprechend der Materialstärken (Innenausbau), die später für lange Speicherzeiten und Strahlungswärme sorgen, ist dieser Vorgang normal. Bei Beginn der Heizperiode kann dies sogar noch länger dauern. Da kältere Wände und Möbel trotz des Erreichen der gewünschten Raumtemperatur zwangsläufig ein Unbehaglichkeitsgefühl hervorrufen, ist diesem trägen Wärmeverhalten nur durch das Heizen in regelmäßigen Intervallen von ca. 13 h beizukommen. Für eine Zusatzheizung ist dieser Aspekt jedoch unbedeutend.

Wärmeverhalten

Die Strahlungswärme eines Grundofens wird in der Physik als Wellenstrahlung bezeichnet. Strahlung transportiert immer Energie und Impuls, sie hat also eine bestimmte Richtung. Wenn die Strahlungsteilchen Masse, Ladung oder andere Eigenschaften besitzen, werden auch letztere transportiert.

Trifft die Strahlung auf ein Hindernis, wird sie entweder absorbiert (umgewandelt), unbeeinflusst transmittiert (hindurchgelassen), gestreut oder reflektiert (zurückgeworfen) – man spricht auch von Remission.

Beim Auftreffen von Wärmestrahlung auf einen Körper kann:

• die Strahlung teilweise durchgelassen werden (diathermaner Stoff)
• die Strahlung teilweise reflektiert werden
• die Strahlung teilweise absorbiert, das heißt, vom Körper aufgenommen und in Wärme umgewandelt werden.

Diese drei Effekte werden mit dem Transmissions-, Reflexions-, und Absorptionskoeffizienten bemessen. Im Gegensatz zu den auf relativen Temperaturdifferenzen basierenden Konvektionsöfen (Warmluftofen, Heizkamin und Kaminofen) ist durch den stark nichtlinearen Einfluss der Temperatur auf die Wärmestrahlung die absolute Temperatur von großer Bedeutung bei Strahlungsöfen (Grundofen). Bei etwa 400°C halten sich die Effekte Konvektion und Strahlung die Waage.