Inhaltsverzeichnis

1 Danksagung....................................................................................................................

2 Einleitung und Motivation............................................................................................

3 Geltungsbereich.............................................................................................................

4 Bestimmung der Nennwärmeleistung.....................................................................

4.1 Nennwärmeleistung bei Vollheizung....................................................................

4.2 Nennwärmeleistung bei Teilheizung.....................................................................

5 Bestimmung der Brennstoffmenge..........................................................................

5.1 Maximale Brennstoffmenge.....................................................................................

5.2 Minimale Brennstoffmenge......................................................................................

6 Festlegung der wesentlichen Abmessungen........................................................

6.1 Brennraumabmessungen........................................................................................

6.1.1 Brennrauminnenfläche...............................................................................................

6.1.2 Stehender Brennraum.............................................................................................

6.1.3 Liegender Brennraum..............................................................................................

6.1.4 Zusätzliche Anforderungen an die Brennraumgrundfläche..................................

6.2 Mindestzuglänge......................................................................................................

7 Gasschlitz......................................................................................................................

8 Ermittlung des optimalen Brennstoffumsatzes...................................................

9 Bestimmung des optimalen Luftüberschusses..................................................

10 Luft - und Verbrennungsgasvolumen.................................................................

10.1 Auslegungsluftvolumensstrom..........................................................................

10.1.1 Temperaturkorrektur..............................................................................................

10.1.2 Seehöhenkorrektur (Druckkorrektur)...................................................................

10.2 Verbrennungsgas- und Abgasvolumenstrom...............................................

11 Bestimmung der Dichten........................................................................................

11.1 Luftdichte.................................................................................................................

11.2 Gasdichte.................................................................................................................

12 Ermittlung der Verbrennungs- und Abgastemperaturen................................

12.1 Brennraumtemperatur..........................................................................................

12.2 Verbrennungsgastemperaturen im Heizzug..................................................

12.3 Abgastemperatur am Schornsteineintritt........................................................

12.4 Mittlere Temperatur des Abgases im Schornstein........................................

12.4.1 Abkühlzahl...............................................................................................................

12.4.2 Wärmedurchgangskoeffizient...............................................................................

12.4.3 Abgasmassenstrom..............................................................................................

12.5 Abgastemperatur und Innenwandtemperatur an der Schornsteinmündung

13 Strömungsmechanische Berechnung................................................................

13.1 Berechnung des Ruhedrucks............................................................................

13.2 Ermittlung der Strömungsgeschwindigkeit....................................................

13.3 Berechnung des Reibungswiderstandes.......................................................

13.3.1 Dynamischer Druck...............................................................................................

13.3.2 Reibungskoeffizient...............................................................................................

13.3.3 Hydraulischer Durchmesser.................................................................................

13.4 Berechnung des Widerstandes zufolge Umlenkung...................................

14 Funktionskontrolle....................................................................................................

14.1 Druckbedingung....................................................................................................

14.2 Taupunktsbedingung...........................................................................................

15 Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten k.......................................

15.1 Innerer Wärmeübergangskoeffizient................................................................

15.2 Wärmedurchlaßwiderstand.................................................................................

16 Die Bedienungsanleitung.......................................................................................

17 Das Beispiel................................................................................................................

18 Verzeichnisse.............................................................................................................

18.1 Literatur....................................................................................................................

18.2 Abbildungen............................................................................................................

18.3 Tabellen....................................................................................................................

18.4 Symbole....................................................................................................................

18.5 Gleichungen............................................................................................................

1 Danksagung

Die vorliegende Bemessung von Kachelöfen wurde unter Zugrundelegung der Erfahrungen aus der bestehenden Berechnung, den Vorortmessungen des technischen Ausschusses, vieler Hafnermeister und Messungen in der Heiztechnischen Versuchs- und Forschungsanstalt der Hafner Österreichs ausgearbeitet. Eine weitere Grundlage stellt die Dissertation „Kachelofen 2000“ von Dipl.-Ing. Dr. Thomas Schiffert dar.

1993 machte es sich der Technische Ausschuß zur Aufgabe, die bestehenden Bemessungsvorschriften zu überarbeiten. Gleichzeitig wurde einer Arbeitsgruppe, aus den Reihen des Technischen Ausschusses, der Auftrag erteilt, die entstehende Richtlinie in Form eines EDV-Programmes der Hafnerschaft praxisgerecht aufzubereiten.

In dieser Arbeitsgruppe wirkten und wirken mit, Herr LIM Reinhard Lehner, Herr Hfm. Dieter Ullrich und Herr LIM-Stv. Günther Panek seitens der Hafnerschaft und Herr Ing. Gerhard Baumgartner seitens des Kachelofenverbandes als Projektleiter. Die Programmierarbeiten wurden von Herrn D.I. Thomas Fleck ausgeführt.

Die wissenschaftliche Leitung bei diesem Projekt obliegt Herrn Univ. Doz. Dr. Hermann Hofbauer, Präsident des Österreichischen Kachelofenverbandes.

Dem Technischem Ausschuß, bestehend aus dem leider verstorbenen Herrn KR Erhard Mahrhofer, Herrn LIM Reinhard Lehner, Herrn Hfm. LIM Manfred Buxbaum, Herrn Hfm. Peter Böckl, Herrn Hfm. Gerhard Eberl, Herrn Hfm. Franz Greisberger, Herrn LIM-Stv. Johann Höpperger, Herrn Hfm. Kociper, Herrn Hfm. Erich Moser, Herrn LIM - Stv. Günther Panek, Herrn Hfm. Wilhelm Pum, Herrn LIM - Stv. Hubert Ratz, Herrn Hfm. Gerhard Santner, Herrn Hfm. Anton Sumetsberger, Herrn Hfm. Dieter Ullrich und Herrn Dieter Schlatzer sei an dieser Stelle für Ihren unermüdlichen und ehrenamtlichen Einsatz im Dienst der Hafnerbranche gedankt.

2 Einleitung und Motivation

In den letzen Jahren kam die Bemessung von Kachelöfen immer mehr ins Schußfeld der Kritik. Nicht praxisgerecht, beliebig manipulierbar und mit den Erfahrungen in der Praxis nicht übereinstimmend, waren die Kritikpunkte.

Diese Kritikpunkte sind durchaus berechtigt, sollten aber nicht zu dem Schluß verleiten, daß diese Berechnung „falsch“ war. Sie wurde vielmehr für den einfachen Kachelofen konzipiert. Sie bewährte sich mehrere Jahrzehnte bei solchen Konstruktionen und war ein Meilenstein im Hafnergewerbe.

Sicherlich wurden auch vor dem Existieren jeglicher Berechnung gute Kachelöfen gebaut. Diese waren aber meist einfache über Generationen hin optimierte Bauformen. Meist ergab sich eine äußere Form aus einem notwendigen Innenausbau. Dies wurde von den Kunden gerne akzeptiert - war ja der Kachelofen über Jahrhunderte hinweg ein konkurrenzloses Heizgerät. Heute diktieren eine äußere Form und oft ungünstige Standortbedingungen die Konstruktion. Die Folgen sind ein komplizierter Innenausbau und vielfach die Unmöglichkeit einer vollkommenen Beheizung aller Sichtflächen.

All diese Aspekte führten zu der Situation, daß mit der für den einfachen Kachelofen konzipierten Berechnung keine befriedigenden Ergebnisse zu erzielen waren.

Ein zweiter in der Natur der Sache liegender Aspekt ist, daß Öfen, die laut Berechnung ein „Minus“ beim Vergleich des Ruhedrucks mit dem Widerstandsdruck haben, also nicht funktionieren sollten, trotzdem funktionieren.

Hier ergab sich in den letzten Jahren durch die Umweltproblematik eine neue Definition des „Funktionierens“. Nicht nur ein Abzug der Heizgase ohne Geruchsbelästigung im Wohnraum, sondern geringer Schadstoffausstoß und hohe Brennstoffausnutzung werden heute als Kriterien für das „Funktionieren“ herangezogen. So muß heute eine Kachelofenbemessung einen bestimmten Wirkungsgrad und die Einhaltung von Emissionsgrenzwerten garantieren können. Das ist auch anhand der in der jüngsten Vergangenheit geschaffenen Gesetze und Verordnungen auf diesem Gebiet zu erkennen. Als Beispiele dafür dienen die steiermärkische „Kleinfeuerungsanlagen-Genehmigungs-Verordnung“ und die „Vereinbarung gemäß Art 15a BV-G über Schutzmaßnahmen betreffend Kleinfeuerungen“.

Diese Schrift dokumentiert das Kachelofenbemessungsverfahren des Österreichischen Kachelofenverbandes, welches in Form eines EDV-Programmes bei den Hafnern Verwendung findet. Es wurde versucht, jeden Rechenschritt anhand eines Beispiels zu erläutern und so den Berechnungsablauf möglichst praxisgerecht zu dokumentieren. Die österreichische Hafnerschaft beabsichtigt, dieses Bemessungsverfahren als Grundlage für eine Norm zur Bemessung von Kachelöfen heranzuziehen.