Verpuffung eines Warmluftofens

Nachfolgend beschreibt Reinhold Willnat (www.rewiofen.de) wie es durch eine Verkettung mehrerer Faktoren zu eine Verpuffung kommen kann. Dieses Thema soll verdeutlichen, wie wichtig eine korrekte Bedienung eines Holzofens ist.

Thema: Verpuffung in einer Kachelofen-Warmluftheizung

Die Kachelofen-Warmluftanlage, bestehend aus einem gusseisernen Heizeinsatz mit nachgeschalteten keramischen Heizgaszügen, ist kurz nach der Inbetriebnahme explodiert. Was ist die Ursache?

Feststellungen

Die Verpuffung hat stattgefunden. Die keramischen Putzdeckel sind mit heftigem Druck aus der Kachelwand herausgeschleudert worden. Im Nebenzimmer hat sich der Kachelmantel von der Wand abgelöst. In einem anderen Nebenraum ist ein großes Stück aus dem Mauerwerk des Schornsteins herausgebrochen und in den Raum geschleudert worden. Bei dem verwendeten Heizeinsatz handelt es sich um ein Gerät, das mit einem automatischen Verbrennungsluftregler (Leistungsregler) ausgestattet ist, bei dem das Verbrennungsluftvolumen in Abhängigkeit der Oberflächentemperatur des Heizeinsatzes gesteuert wird.

Nun zur Ursache der Verpuffung

Zuvor jedoch einige Worte zur Schornsteinfunktion:

Rauchgase sind spezifisch schwerer als Luft. Das heißt, dass bei gleicher Temperatur von Luft und Rauchgas das Rauchgas etwas schwerer als Luft ist und nach unten drückt. In der Anheizphase, der Schornstein ist noch kalt und besitzt darum noch keine Auftriebskräfte, stauen bei ungünstigen Abzugsverhältnissen die Rauchgase zurück. Erst wenn der Schornstein eine beginnende Betriebstemperatur hat, wenn die Rauchgastemperatur im Schornstein merklich höher ist als die Außentemperatur, dann erst kann mit einem sicheren Abzug der Rauchgase durch den Schornstein ins Freie gerechnet werden.

Aus diesem Grunde ist der Kachelofen mit einer Anheizklappe ausgestattet. Durch das Öffnen dieser Klappe ist ein “Kurzschluss” zum Schornstein gegeben, der das schnellere Vorheizen des Schornsteinmauerwerks ermöglichen soll. Die ersten heißen Flammenspitzen erzeugen im unteren Teil des Schornsteins einen verhältnismäßig starken Auftrieb, der die kalte Luftsäule im Schornstein vor sich her ins Freie drückt. Die nachfolgenden heißen Rauchgase sorgen dann für die notwendige Betriebstemperatur im Schornstein und dem daraus resultierenden erforderlichen Auftrieb, um die Rauchgase sicher ins Freie zu transportieren.

Anders ausgedrückt:

Bei gleicher Temperatur innerhalb wie auch außerhalb des Schornsteins, erfolgt fast keinerlei Gasbewegung. An Stelle eines erhofften Auftriebs findet ein leichter “Abtrieb” statt, da, wie schon zuvor ausgeführt, die Rauchgase spezifisch schwerer als Luft sind und darum dazu neigen herunterzufallen. Erst bei einer leichten positiven Temperaturdifferenz beginnt die Gasbewegung in Richtung der Schornsteinmündung ins Freie:

Ist also die Temperatur der Gassäule im Schornstein höher als außerhalb, steigt das Gas im Schornstein nach oben. Das ist der Normalfall beim Betreiben einer Feuerstätte. Ist jedoch die Temperatur der Gassäule im Schornstein niedriger als außerhalb, fällt das Gas im Schornstein. Das kommt immer dann vor, wenn

  • der Schornstein in der Nacht ausgekühlt ist und die Morgensonne die Außenluft langsam erwärmt.
  • der Schornstein in der warmen Jahreszeit innen kälter ist als die Außenluft.
  • die Betriebs- und/oder Gastemperatur im Schornstein, aus welchem Grund auch immer, unter die Temperatur außerhalb des Hauses absinkt.

Erst wenn also die notwendige Betriebstemperatur im Schornstein erreicht ist, kann die Anheizklappe geschlossen werden, damit die heißen Rauchgase durch die nachgeschalteten Heizgaszüge geleitet werden können. Bei nachlassender Intensität des Feuers sinkt auch die Rauchgastemperatur. Je nach Beschaffenheit des Schornsteins ist dann früher oder später der Zeitpunkt gekommen, da die verbleibende Rauchgastemperatur zur Erhaltung der notwendigen Betriebstemperatur im Schornstein nicht mehr ausreicht. Die Abgase stauen sich wie bei der Anheizphase zurück. Abhilfe würde hier das Öffnen der Anheizklappe schaffen.

Die Feuerungs-Verordnung (FeuVo) fordert, dass die einzelnen Komponenten der Feuerungsanlage, bestehend aus Feuerstelle, Verbindungsstück und Schornstein, der sicheren Funktion wegen aufeinander abzustimmen sind. Außerdem dürfen Feuerstätten nicht in Räumen errichtet werden, die mit einer mechanischen Entlüftungsanlage ersehen sind.

Ausnahme: Es sei denn, dass ausreichende Verbrennungsluftversorgung sichergestellt ist.

Im großen Wohnraum, in dem sich die Feuerstelle befindet, ist auch die Küchenzeile eingebaut. Über dem Herd befindet sich eine Dunstabzugshaube mit Fortluftanschluss. Das heißt, dass wenn die Dunstabzugshaube in Betrieb ist, Luft aus dem Wohnraum abgesaugt und ins Freie geblasen wird.

Ausnahme: Es sei denn, dass ausreichende Verbrennungsluftversorgung sichergestellt ist. Im großen Wohnraum, in dem sich die Feuerstelle befindet, ist auch die Küchenzeile eingebaut. Über dem Herd befindet sich eine Dunstabzugshaube mit Fortluftanschluss. Das heißt, dass wenn die Dunstabzugshaube in Betrieb ist, Luft aus dem Wohnraum abgesaugt und ins Freie geblasen wird. Die Größe des Wohnraums einschließlich der anderen zusammenhängenden Räume lässt es bei geschlossenen Fenstern und Türen nicht zu, dass ausreichende Versorgung der Dunstabzugshaube und der Feuerstelle mit Außenluft gleichzeitig sichergestellt ist. Der Ventilator der Dunstabzugshaube setzt demnach die Räumlichkeiten unter Unterdruck und wirkt der Auftriebskraft im Schornstein entgegen. Das heißt, dass der Abbrand des Feuers, besonders im Schwachbrand, erheblich behindert wird. Schon das Öffnen eines Fensters in einem der zusammenhängenden Raumteile würde hier sicher Abhilfe schaffen.

Zum Vorfall selbst: Auf Befragen teilte Herr Betreiber mit, dass er zwischen 1030 und 1100 Uhr bei dem zur Zeit brennenden Ofen eine halbe Kanne Steinkohlenbriketteier aufgelegt hat. Die Vorhandene Automatik wurde auf “1″ eingestellt. Weiterhin erklärte er, dass dann, wenn er den Ofen ansteckt, die Anheizklappe grundsätzlich geöffnet ist und erst nach einer kurzen Zeit, wenn das Feuer eingebrannt ist, diese Klappe wieder geschlossen wird. Zum Zeitpunkt der Verpuffung war die Klappe schon wieder geschlossen.

Frau Betreiber erklärte auf Befragen, dass sie am Nachmittag nach Hause gekommen ist und zwischen 1530 und 1600 Uhr am Herd das Essen für Sonntag vorbereitet hat.

Es war im Oktober, ein kühler Tag, an dem Frau Betreiber sehr sicher war, dass Fenster und Türen aufgrund der niedrigen und ungemütlichen Außentemperaturen fest geschlossen waren. Da sie am Herd war, ist die Dunstabzugshaube, die im Fortluftsystem arbeitet, gelaufen. Zu diesem Zeitpunkt trat dann die bekannte Verpuffung auf.

Der Ablauf der Verpuffung stellt sich aufgrund der vorgefundenen Fakten und den Aussagen nun wie folgt dar:

Herr Betreiber füllt zwischen 1030 und 1100 Uhr bei dem zur Zeit brennenden Ofen eine halbe Kanne Steinkohlenbriketteier auf. Die vorhandene Automatik wurde auf “1″ eingestellt.

Das heißt, dass der Heizeinsatz auf kleinstmögliche Leistung eingestellt wird, da im Oktober noch nicht viel Wärmeleistung erforderlich ist.

Das hat zur Folge, dass auch die Abgastemperatur im Schornstein nur gering ist und keinen ausreichenden Unterdruck erzeugt. Hier wird dann noch der durch die Dunstabzugshaube verursachte Unterdruck im Aufstellungsraum wirksam, welcher der Auftriebskraft des Schornsteins entgegenwirkt und die Versorgung des aufgelegten Brenngutes mit Sauerstoff stark behindert. Bis zum Zeitpunkt der Verpuffung ist der Brennstoffvorrat sicherlich weitestgehend verbraucht gewesen. Einige kleine Reste in der Kohlenglut werden noch glimmen. Das hat zur Folge, dass die Abgastemperatur im Schornstein weiter abgesunken ist und die Auftriebskraft darum noch weiter abgenommen hat.

Es kann also davon ausgegangen werden, dass bei dem glimmenden Schwachbrand sich der Feuerraum mit Heizgasen gefüllt hat, die dann auch weiter in die nachgeschalteten Heizgaszüge abgeflossen sind.

Da die Heizgase ihrer geringen Eigentemperatur wegen schwerer als die Luft geworden sind, und eine Auftriebskraft im Schornstein nicht mehr vorhanden war, sind sie in den keramischen Heizgaszügen verblieben, ohne auf dem eigentlich kürzeren Wege in den Schornstein zu steigen.

Die keramischen Heizgaszüge haben sich mit brennreifem Heizgas angefüllt. Nun genügte nur noch ein kleiner Funke aus dem Glutbett heraus, der die brennreifen Gase bei ausreichender Konzentration zur Entzündung brachte. Das ist dann an diesem Nachmittag geschehen.

Die Ursache war eine Verkettung mehrerer negativer Faktoren.

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