Kamineffekt

Druckverhältnisse in einem Schornstein

Der Kamineffekt, zur Abgrenzung zum künstlichen Saugzug auch Naturzug genannt, ist ein physikalischer Effekt, der eine in der Regel vertikal gerichtete Luftströmung beschreibt. Der eigentliche Kamineffekt beruht auf den Prinzipien der Aerostatik. Warme Luft hat eine geringere Dichte als kalte Luft, hierdurch entsteht ein Auftrieb. Durch den dadurch entstehenden Unterdruck wird neue Luft angezogen, was den Verursacher dieses Effekts begünstigt und zu einer Selbsterhaltung des Effekts führt (siehe auch positive Rückkopplung). In den meisten Fällen steigt in einem Kamin warme Luft nach oben, Kamineffekte können aber auch durch "herabfallende" kalte Luft entstehen. Durch einen künstlichen Kamin wird die Luftströmung gerichtet und ggf. beschleunigt. Aber auch ohne einen Kamin können in der Natur diesem Effekt stark verwandte Phänomene auftreten (siehe Feuersturm).

Herkunft der Bezeichnung

In einem "klassischen" Kamin oder auch Schornstein wird die durch ein Feuer erwärmte Luft nach oben außen abgeführt. Mit dem Sog werden schädliche Gase und Rauch abgezogen und unten an der der Feuerstelle nahen Öffnung des Kamins frische Luft angezogen. Die Frischluft enthält neuen Sauerstoff, welcher das Feuer weiter anfacht. Dadurch steigt die Brandtemperatur, mehr Luft wird erwärmt und steigt auf. Es kommt zu einer positiven Rückkopplung.

Gefahren

Die bei Kamineffekten entstehenden Strömungen und Drücke und die positive Rückkopplung können gefährlich sein und müssen bei Planung und Bau von Gebäuden berücksichtigt werden. Tunnel und Treppenhäuser sind hier besonders gefährdet^[1]. Bei der Brandkatastrophe der Gletscherbahn Kaprun 2 verstärkte der Kamineffekt im ansteigenden Tunnel das Feuer und führte zu einer Vielzahl von Toten.

Feuersturm

Kamineffekte in der Natur, beispielsweise bei Waldbränden, können gewaltige Ausmaße annehmen; man spricht dann von einem Feuersturm.

Nutzen

Zunutze gemacht wird der Kamineffekt neben der Nutzfeuerung und Schornsteinen auch bei Aufwindkraftwerken, bei denen unter einem Dach erwärmte Luft durch einen Turm nach oben steigt und hierbei Turbinen antreibt sowie in Naturzugkühltürmen, in denen die durch Kühlwasser erwärmte Luft ohne weitere Hilfsmittel nach oben steigt. Darüber hinaus findet dieser Vorgang an allen erwärmten Flächen wie Heizkörpern, Kühlrippen (von Motoren oder elektrischen Bauteilen), Hausfassaden usw. statt, wenn die geometrische Form und die Maßverhältnisse einem Kamin ähneln. Anzündkamine basieren auf diesem Effekt, um Holzkohle schneller anzufeuern.

Umgedrehter Kamineffekt

Ein relativ neues Phänomen ist der "umgedrehte" Kamineffekt, bei dem kalte Luft in einem Schacht nach unten fällt, somit auf dem gleichen physikalischem Prinzip beruht. Dieser Effekt wird in Fallwindkraftwerken genutzt. Er tritt auch in Fahrstühlen sehr hoher Gebäude in warmen Regionen der Erde auf. Warme Luft tritt hier in einen Fahrstuhl oben ein und kühlt sich im Inneren ab, worauf sie nach unten fällt und neue Luft nach sich zieht. Würde die Luft nicht geeignet abgesaugt, würde sie das Gebäude durch den entstehenden Überdruck gefährden.^[2]

Einzelnachweise

1. ↑ Grundlagenausbildung: Kamineffekt, Feuerwehr Halle. Abgerufen am 19. Dezember 2010.
2. ↑ nextroom: Burj Dubai – Operation Wüstenturm. In: Der Standard, 9. Jänner 2010. Abgerufen am 18. Dezember 2010.