Schornstein

Hausschornstein auf Jersey mit zwei Schornsteinaufsätzen aus Keramik
Dampfhaltige Rauchgase über Industrieschornsteinen (Heizkraftwerk Nord bei München)
Rauchende Schiffsschornsteine (russischer Kreuzer Askold)

Ein Schornstein ist eine überwiegend senkrecht verlaufende Rauchgasleitung in oder an Gebäuden oder Anlagen, auf Schiffen, an Traktoren oder auf Dampflokomotiven, die Rauchgase ins Freie abführt. Der über die Dach­fläche herausragende Teil eines Hausschornsteins nennt sich Schornsteinkopf. Ein schräg geführter Schornstein wird als verzogen, verschleppt oder als Schleppesse bezeichnet.

Früher war die Beständigkeit gegen Rußbrand ausschlaggebend für die Konstruktionsweise des Schornsteins. Abgas enthält keine Rußbestandteile, so dass bei einer reinen Abgasleitung auf die Rußbrandbeständigkeit verzichtet werden kann. Bei modernen Abgasanlagen kommt es aufgrund von Kondensatbildung durch niedrige Abgasmengen und -temperaturen vorwiegend auf die Säure- und Feuchtebeständigkeit an.[1]

Industrieschornsteine werden manchmal Schlot genannt. Bei Gebäuden wird der Schornstein auf ostmitteldeutsch auch Esse, in Österreich und Süddeutschland Rauchfang oder „der Kamin“, und in der Schweiz meist „das Kamin“ genannt. Kamin ist missverständlich, da auch in eine Wand eingebaute Feuerstätten mit sichtbarer Flamme als Kamin bezeichnet werden; diese werden in der Schweiz und im frankophonen Raum Cheminée genannt. Umgangssprachlich werden auch Kühl- und andere Türme, wie etwa die Warmluft-Kamine von Aufwindkraftwerken, als Schornstein bezeichnet.

Die Rauchgasleitung innerhalb einer Feuerstätte wird als Zug bezeichnet, wobei an jeder Umlenkung der Rauchgase ein neuer Zug beginnt.

Begrifflichkeiten

Ein Schornstein dient nach DIN 18160-1[2] zur Abführung von Verbrennungsgasen von Feuerstätten ins Freie und zur Herstellung des zum Ansaugen der Verbrennungsluft nötigen Unterdrucks. Er ist Teil einer Abgasanlage bzw. eines Abgassystems im weiteren Sinne.

Als Rauchrohr wird der innerste Kanal von mehrschalig ausgeführten Schornsteinen bezeichnet, der mit den Rauchgasen in Kontakt kommt. Das waagerecht oder schräg vom Ofen zum Schornstein verlaufende Rauchrohr wird in den Richtlinien als Verbindungsstück und umgangssprachlich als Ofenrohr bezeichnet.

Schornsteine in traditioneller Bauweise werden vermehrt durch Abgasleitungen (Abgasrohr) abgelöst, durch welche zwar Abgas, aber kein Rauchgas geleitet werden darf, da dieses nach DIN EN 1443 neben flüssigem Wasser (Nebeltröpfchen) auch Ruß enthalten darf, welches zu einem Schornsteinbrand führen kann.[3]

Etymologie

Die Herkunft des Wortes lässt sich sprachgeschichtlich wie folgt belegen: ahd. scorrenstein, mittelhochdeutsch schor-, schorn-, schürstein. Der erste Teil des Kompositums ist belegt mit mnd. schor(e) und dem Verb ahd. scorren („emporragen“) mhd. schorren („schroff hervorragen“). Schornstein ist somit wohl ursprünglich der Stützstein, auf dem sich der Rauchabzug erhebt. Bereits in früher Zeit wurde es jedoch in der Bedeutung „Feuerstelle, Ofen, Herd“ verwendet.

Regionale Bezeichnungen

In anderen Sprachgebieten als dem Norddeutschen verwendet man eher die Begriffe Rauchfang, Esse, Kamin oder Schlot. Heute ist Schornstein in Deutschland die Leitvariante, die zunehmend die anderen Begriffe ersetzt.[4]

Hausschornsteine

Funktion

Die Funktion des Schornsteins basiert auf dem Kamineffekt. Er erzeugt einen Auftrieb durch die im Vergleich zur umgebenden Luft leichtere Gassäule. Die geometrischen Parameter Höhe und lichte Weite des Schornsteins müssen deshalb auf die zu fördernde Gasmenge und ihre Temperatur abgestimmt sein.

Die Strömung des Gases erzeugt durch den Bernoullischen Effekt im Kamin einen niedrigeren Luftdruck, der verhindert, dass Rauchgase aus Feuerstätten in die Wohnbereiche dringen. Die Ausführung muss so sein, dass der Wind nicht in den Kamin drücken kann (er muss im freien Windstrom liegen). Um zu verhindern, dass dem Ofen oder den Räumen, in denen er steht, auch außerhalb der Feuerungsphasen kontinuierlich warme Luft entzogen wird, muss eine Rauchgasklappe installiert oder die Luftzufuhr eines luftdichten Ofens anderweitig gesperrt werden.

Da moderne, mit Ventilatoren betriebene Lüftungen in Bad und Dunstabzugshauben in der Küche den Förderdruck eines Schornsteins bei weitem übertreffen, könnten sie aufgrund der unvollständigen Verbrennung entstehendes Kohlenstoffmonoxid und die Abgase rückwärts durch den Ofen in die Zimmer ziehen und eine Kohlenstoffmonoxidintoxikation auslösen. Daher darf in Wohnungen mit Ventilatorlüftung ein Ofen oder Kamin nur mit entsprechendem Zuluftschacht betrieben werden. Der Zuluftschacht sollte seinerseits für die Betriebspausen verschließbar sein, um einen Abzug der Warmluft zu vermeiden.

Moderne häusliche Warmwasserheizungen mit Niedertemperatur- und Brennwerttechnik haben für den Betrieb des Schornsteins nicht mehr ausreichend hohe Abgastemperaturen für die Vermeidung von Kondensat. Die Abgase erreichen ihren Taupunkt innerhalb des Schornsteins und kondensieren an der Wandung. Diese ist dann feuchtebeständigem Material wie Kunststoff, Keramik oder rostfreiem Edelstahl zu erstellen, um eine Versottung zu vermeiden. Werden die Abgastemperaturen so niedrig, dass ein ausreichender Auftrieb ausbleibt, wird ein Lüfter („Abgasventilator“, „Saugzuggebläse“) eingesetzt, um die Gase durch Über- oder Unterdruck zu fördern, was Auswirkung auf die Ausführung des Feuerraumes hat und/oder eine gasdichte Abgasleitung erfordert.

Wegen seiner Sicherheitsfunktion in häuslichen Feuerstätten ist der Schornstein wie die Abgasleitung baurechtlich abnahmepflichtig. Die Abnahme und Überprüfung wird in Deutschland durch den Schornsteinfeger durchgeführt.

Ausführung

Der innere freie Durchmesser von Rauchrohr bzw. Schornstein beträgt bei Öl-, Gas- und Pelletheizungen typischerweise 12 bis 14 cm, bei Kamin- und Kachelöfen 16 bis 18 cm und bei offenen Kaminen wenigstens 20 cm.[1]

Inneres eines (etwas verschleppten) Hausschornsteins

Die DIN V 18160-1:2006-01 enthält die notwendigen Abstände zu brennbaren Baustoffen zur Vermeidung der Entflammung auch im Falle eines Rußbrands. Schornsteinkonstruktionen wird dabei eine Rußbrandbeständigkeitsklasse zugeordnet. Die Klasse G50 etwa kennzeichnet eine Konstruktion, die bis zu einem Abstand von 50 mm rußbrandbeständig ist. Notwendige Abstände zu Holzbalken sind auch den Feuerungsverordnungen der deutschen Bundesländer zu entnehmen. Wenn die Fuge zu brennbaren Baustoffen nicht offengehalten werden kann, so ist eine gute Belüftung erforderlich. Eine Verfüllung mit nichtbrennbaren Dämmstoffen ist in besonderen Fällen zulässig. Schmale Bauteile wie Leisten oder Latten, die nur geringfügig am Schornstein anliegen, müssen keinen Abstand einhalten. Zu Fenstern ist in der Regel mindestens ein Abstand von 20 cm einzuhalten. Die Hersteller von Wärmedämmverglasungen verlangen häufig einen größeren Abstand, um das Bersten des Glases durch Wärmespannungen zu vermeiden. Freiliegende Abgasleitungen müssen von brennbaren Bauteilen einen Abstand von 20 cm einhalten, sofern sie nicht durch eine wenigstens 2 cm starke Umhüllung aus nichtbrennbaren Dämmstoffen verkleidet werden oder die Abgastemperatur der Feuerstätten höchstens 160 °C erreichen kann.[1]

Bei kondensierendem Abgas muss darauf geachtet werden, dass das Kondensat nicht innerhalb oder unmittelbar oberhalb des Schornsteins (etwa an einer Abdeckplatte) gefriert und das Eis den freien Austritt der Abgase behindert.

Typen

Folgende Hausschornsteine sind in Europa gängig:

  • dreischalige Schornsteine bestehen aus Schacht (Mantelstein) bzw. Außenrohr, Dämmung und Innenrohr
  • zweischalige Schornsteine bestehen aus Schacht bzw. Außenrohr mit Innenrohr
  • einschalige Schornsteine bestehen aus einem Schacht aus meist mineralischen Baustoffen[5]

Doppelwandige Schornsteine aus rostfreiem Stahl gibt es in zweischaliger oder dreischaliger Ausführung, wenn sich zwischen Innen- und Außenrohr noch eine Dämmschicht befindet.

Durch eine Dämmschicht bleibt die Abgaswärme erhalten, wodurch der Unterdruck vergrößert wird und keine Gefahr der Eisbildung an der Schornsteinmündung besteht. Erforderlich ist eine Dämmung meist nur, wenn die Abgasanlage außerhalb des Gebäudes geführt wird.

Zweischalige Schornsteine werden oft als Abgasleitung eingesetzt oder dort, wo Abgase unter Überdruck abgeführt werden.

Raumluftunabhängige Heizgeräte werden oft an einen zweischaligen Schornstein angeschlossen, bei dem der Zwischenraum zwischen Schacht bzw. Außenrohr und Innenrohr zur Verbrennungsluftzuführung verwendet wird. Diese Schornsteinsysteme werden auch LAS-Schornstein genannt.

Energieeinsparverordnung (EnEV) und Gebäudeenergiegesetz (GEG) fordern eine luftdichte Gebäudehülle, die einen sicheren Betrieb raumluftabhängiger Öfen und Kamine nicht erlaubt. Die Verbrennungsluft wird darum unmittelbar von außen (raumluftunabhängig) zugeführt; entweder durch einen horizontalen Kanal, einen Zuluftschacht im Schornstein oder ein spezielles Luft-Abgas-System.

Effiziente Feuerstätten arbeiten mit geringen Abgastemperaturen, was auch bei festen Brennstoffen wie Scheitholz und Holzpellets zu Unterschreitung der Taupunkttemperatur im Schornstein führen kann. Dadurch entsteht Kondensat, das zur Versottung konventioneller Schornsteine führt. Kondensatunempfindliche Schornsteine sollten die Klassifizierung „W3 Gxx“ besitzen und werden oft als „W3G-Schornstein“ bezeichnet. Diese Systeme sind auch nach einem Rußbrand (Schornsteinbrand) noch feuchteunempfindlich.

Eine besondere Schornstein-Bauart ist die russische Röhre. Sie zeichnet sich durch einen engen Querschnitt aus.[6] Diese Bauform mit russischem Vorbild ist seit Ende des 19. Jahrhunderts in Deutschland üblich. Die ältere Schornsteinbauweise hat in Deutschland einen größeren Querschnitt und ist vom Schornsteinfeger besteigbar.

Geschichte

Schornstein und Rauchfang in einer mittelalterlichen Burg

Der Schornstein wurde in Form des Hypokaustums von den Römern entwickelt, geriet aber bis zum 10. – 11. Jahrhundert in Vergessenheit.[7] In der Zwischenzeit gab es nur eingeschossige Einraumhäuser (woraus sich unter anderem Dielenhäuser entwickelten). Der Rauch zog von der Kochstelle durch das ganze Haus und entwich über Öffnungen im Dach. Das führte dazu, dass das ganze Haus beheizt wurde, aber auch dass der Ruß sich im Kochbereich („Rauchkuchl“) und im ganzen Haus (samt Kleidung, Lungen und Haut der Bewohner) niederschlug und die Feuergefahr stieg. Fleisch und Fische wurden nahe der Kochstelle oder unterm Dach vor Nagern oder Haustieren gesichert aufgehängt und wurden dort automatisch getrocknet und geräuchert. Mit Einführung der Zwischengeschossdecken ergab sich die Notwendigkeit einer besseren Rauchabführung.

Über dem offenen Feuer befand sich dann ein trichterförmiger Rauchfang, der oben in den Schornstein mündete und in dem auch Wurst und Fleisch geräuchert werden konnten. Mit dem Aufkommen gemauerter oder eiserner Kochherde wurde der Rauchfang überflüssig, in ländlichen Gebieten hielt sich das Kochen über offenem Feuer noch bis ins Ende des 19. Jahrhunderts. Rein zu Heizzwecken dienende Öfen des Hauses in anderen Räumen wurden schon zuvor direkt an den Schornstein angeschlossen.

Durch regelmäßige Anordnung auf der Dachfläche und handwerklich aufwendige Gestaltung wurden Schornsteine beispielsweise im Schlossbau der Barockzeit auch als architektonisches Schmuckelement verwendet. Hierbei wurde oft ein sog. Verziehen der Schornsteine notwendig, d. h. der Rauchkanal wurde unterhalb der Dachfläche fast horizontal geführt, damit er an der ästhetisch richtigen Stelle aus dem Dach heraustreten konnte; manchmal wurden sogar noch zusätzliche Schornsteinattrappen angebracht um die regelmäßige Gliederung aufrechtzuerhalten. Im Sinne der Denkmalpflege ist es problematisch, dass nicht mehr benötigte Schornsteine heute bei Dacherneuerungen oft abgebrochen werden und damit auch ihre ästhetische Funktion verloren geht. (Hauptartikel: → Schornsteinkopf)

Anordnungen unter Pfalzgraf Karl IV. aus dem Jahr 1772 dienten auch der Verhütung eines Brandes im Zusammenhang mit häuslichen Feuerstätten. Nach gleichzeitigen Bauvorschriften durften keine Holzschornsteine mehr errichtet, keine hölzernen Schläuche mehr eingebaut werden, die den Rauch der Feuerstätte zum Kamin zu leiten hatten, wie es auch untersagt wurde, Ofenrohre zum Fenster hinauszuführen.[8]

Ab Mitte des 18. Jahrhunderts ersetzten sogenannte Mantelschornsteine als Nachfolgelösung die Schwarzen Küchen, in denen auf offenem Feuer ohne Abzug gekocht wurde. Als historische Rarität gibt es vereinzelte Mantelschornsteine noch im 21. Jahrhundert in alten Häusern z. B. im Oderbruch (Land Brandenburg).[9]

Besondere Funktionen großer Schornsteine

Landschaftsmerkmal

In der Gründerzeit wurden Fabrikschlote oftmals so platziert, dass sie dem jeweiligen Stadtviertel ein gewisses Gepräge gaben. Reiche Industrielle legten Wert auf die künstlerische Ausgestaltung der Fabrikmauern, Portale und Schlote – etwa durch die z. B. in Thüringen weit verbreitete Schmucktechnik mit versetzten Ziegeln.

Vermessungspunkt

Für die Geodäsie – der es gerade in Industriegebieten meist an freier Sicht mangelt – wurden symmetrisch gemauerte Fabrikschlote oft als Hochpunkte eingemessen, da sie sich gut als Festpunkte eignen. Im Gegensatz zu Kirchtürmen oder Masten erfordern sie jedoch ein zweifaches Zielen, das der Geodät „Schlot links, Schlot rechts“ nennt. Durch Bildung des Mittels wird die Richtung ermittelt. Nur vereinzelt wird der an der Schlotspitze angebrachte Blitzableiter als Ziel verwendet, weil er sich durch Wettereinflüsse verändern kann.

Träger für Antennen

Zum Mobilfunkturm umgebauter Kamin in Dannenberg

Einige große Schornsteine tragen auch Sendeantennen für leistungsschwache (Sendeleistung < 1 kW) UKW-Rundfunksender oder Fernsehsender. Sie sind auch als Träger von Mobilfunkantennen beliebt. Allerdings kann es durch die Rauchgase zu Korrosionsproblemen kommen.

Sonstiges

Große Schornsteine können mittels eines Schornsteinbehälters auch als Wasserturm dienen.

Manche Schornsteine einiger Großkraftwerke in der ehemaligen Sowjetunion sind mit Auslegern ausgestattet, an denen die Leiterseile der vom Kraftwerk abgehenden Leitungen über das Kraftwerksgebäude hinweggeführt werden. Allerdings wurde diese Variante wegen möglicher Korrosionsprobleme nur selten realisiert.

Der Schornstein der Müllverbrennungsanlage Pei Tou trägt ein Drehrestaurant.

Nutzung stillgelegter Schornsteine

Stillgelegte Industriekamine können z. B. in Sendetürme umgewandelt werden. Ein Beispiel hierfür befindet sich in Leipzig-Connewitz. Außerdem sind sie wegen ihrer oft überragenden Höhe gerne genutzte Werbeträger.

In Weißandt-Gölzau wurde ein Schornstein in eine Windkraftanlage umgebaut.

Die „Wächter“ von Gaudí auf der Casa Milà, Barcelona

Schornsteine bei Kraftwerken und Industrieanwendungen

Wappen der Marktgemeinde Hirtenberg, Österreich

Die ersten hohen Fabrikschlote gehen auf den Beginn der Industrialisierung zurück und sind eine Weiterentwicklung der bei Hochöfen gemachten Erfahrungen. Sie wurden aus sehr heiß gebrannten, demzufolge sehr harten Ziegeln rund aufgemauert, teilweise auch mit feuerfesten Materialien verkleidet. Die Schlote dienten einerseits dem besseren Abzug der Feuerstellen (siehe Kamin), anderseits einer gewissen Luftreinhaltung. Daher wurden sie immer wesentlich höher als die umliegenden Gebäude gebaut – was andererseits einen stärkeren Angriff des Windes mit sich brachte.

Bauweise

Insbesondere Kraftwerk- und Industrie-Schornsteine werden in der Höhe so dimensioniert, dass sie die meist umweltschädlichen Abgase in einer Höhe emittieren, wo die Winde deutlich stärker als in Bodennähe wehen und wo sie sich (während sie teilweise in Richtung Boden absinken) beim Vermischen mit sauberer Luft stark verdünnen. Manchmal wird ihre Höhe daran bemessen, dass sie eine eventuell vorhandene Inversionsschicht durchstoßen.

Sie werden meist zweischalig ausgeführt:

Die Austrittsgeschwindigkeit des Rauchgases aus dem Schornsteinkopf beträgt bei Kohlekraftwerken bis zu 20 Meter pro Sekunde.

Hohe Schornsteine sind mit Flugsicherungslampen ausgerüstet und tragen in vielen Ländern (in Deutschland jedoch nur selten) auch im oberen Teil einen rot-weißen Warnanstrich für den gleichen Zweck tagsüber.

Kühltürme als Schornstein

Kühltürme können auch zusätzlich als Schornstein genutzt werden. Dieses Verfahren wird als Reingaseinleitung bezeichnet. Bei diesem Verfahren wird auf ca. einem Drittel der Kühlturmhöhe (über der Verrieselungsebene) das Rauchgas in die Kühlturmmitte geführt und dort in die Dampfschwaden abgegeben.

Bei Kohlekraftwerken mit Reingaseinleitung werden die entschwefelten und durch Elektrofilter gereinigten Rauchgase über den Kühlturm abgeleitet. Dazu wird das Rauchgasrohr über der Verrieselungsebene in die Mitte des Kühlturms geführt. Bei Anlagen ohne Rauchgasreinigung (insbesondere Rauchgasentschwefelung) würde im Kühlturm allerdings starke Korrosion auftreten.

Der Vorteil dieser in Deutschland erstmals 1982 im Modellkraftwerk Völklingen angewandten Technik (Reingaseinleitung) besteht darin, dass die erwärmte und feuchte Abluft des Kühlturms einen wesentlich stärkeren Auftrieb bietet als das Rauchgas. Hierdurch kann eine Verteilung der Abgasfahne mit geringerer Bauhöhe erreicht werden als bei einem „konventionellen“ Schornstein. Dies ist besonders bei Kohlekraftwerken von Vorteil, weil die Abgase nach der nassen Wäsche in der Rauchgasentschwefelungsanlage (REA) stark abgekühlt sind und nur noch einen geringen Auftrieb haben.

Die Nachteile dieser Technik liegen unter anderem in der unverhältnismäßig großen Dimension des kombinierten Kühlturms, die realisierte Mindesthöhe liegt bei 100 m (Modellkraftwerk Völklingen, Baujahr 1982), allerdings wurden in den letzten Jahren ausschließlich Türme zwischen 155 m und 200 m Höhe gebaut, um eine höhere Kühlleistung zu erreichen. Gerade bei angrenzender Wohnbebauung, wie zum Beispiel in den Städten Datteln und Duisburg-Walsum, wurden die neuen Blöcke mit den kombinierten Kühltürmen zur Rauchgasableitung als neuer Block an bestehende Anlagen gebaut. Teilweise gab es an diesen Altstandorten vorher keinen Kühlturm, da die Wärme anders abgeleitet wurde (zum Beispiel Durchlaufkühlung über angrenzende Gewässer); das Rauchgas wurde über konventionelle Schornsteine abgeleitet. Nun kommt es an diesen Standorten durch den Turm und die im Betrieb entstehenden Dampfschwaden zu unerwünschten Auswirkungen auf das Mikroklima, zum Beispiel lokal erhöhte Niederschlagsmengen und großflächige Verschattungen.

Um diese Nachteile zu vermeiden, kam es nach Bürgerprotesten schon zu Planungsänderungen. So wurde beim Kohlekraftwerk Moorburg in Hamburg die ursprüngliche Planung eines Naturzug-Kühlturms mit kombinierter Nutzung als Schornstein geändert. Die realisierte Planung beinhaltet einen niedrigen Hybridkühlturm (Höhe 65 m). Aufgrund der aufwendigen Rauchgasreinigung kann auch auf einen sehr hohen Schornstein verzichtet werden. Der neue konventionelle Schornstein hat eine Höhe von 130 m.[10]

TurmhöheKraftwerke mit Kühlturmnutzung als SchornsteinBrennstoff
100 mKraftwerk Völklingen/Fenne (Blöcke HKV & MKV)Steinkohle
110 mKraftwerk Frimmersdorf (Block Q)Braunkohle
120 mKraftwerk Jänschwalde (Blöcke A–F)Braunkohle
128 mKraftwerk Niederaußem (Blöcke G & H)Braunkohle
135 mKraftwerk Quierschied/Weiher (Block Weiher III)Steinkohle
141 mKraftwerk Schwarze Pumpe (Blöcke A & B)Braunkohle
141 mKraftwerk Staudinger (Block 5)Steinkohle
141,5 mKraftwerk Rostock (Monoblock-Kraftwerk)Steinkohle
155 mKraftwerk Boxberg (Block R)Braunkohle
160 mKraftwerk Lünen (Block Lünen-Stummhafen)Steinkohle
165 mKraftwerk Westfalen (Blöcke D & E)Steinkohle
172 mKraftwerk Neurath (Blöcke F & G)Braunkohle
174,5 mKraftwerk Lippendorf (Blöcke R & S)Braunkohle
180 mKraftwerk Datteln (Block 4)Steinkohle
181 mKraftwerk Duisburg-Walsum (Block 10)Steinkohle
200 mKraftwerk Niederaußem (Block K)Braunkohle

Höchste Schornsteine

Der höchste Schornstein der Welt ist der Schornstein des Kraftwerks Ekibastus in Ekibastus, Kasachstan. Er ist 419,7 Meter hoch. Zu den höchsten Schornsteinen der westlichen Welt gehört der 381 Meter hohe Inco Superstack einer Nickelhütte in Greater Sudbury, Ontario, Kanada. Europas höchster Schornstein ist der 360 Meter hohe Schornstein von Trbovlje in Slowenien.

Der höchste Schornstein, der in Deutschland gebaut wurde, ist der 307 Meter hohe Schornstein des Kraftwerks Buschhaus bei Helmstedt.

Der mit ca. 140 m höchste Ziegelschornstein ist die Halsbrücker Esse bei Freiberg. Betonschornsteine werden ab einer Bauhöhe von 200 Metern mit Ziegeln weitergebaut. Wegen der erhöhten Korrosion durch Witterungseinflüsse sind Reparaturmaßnahmen dann an den korrodierten Teilen kostengünstiger zu bewerkstelligen (Neubau durch Teilabbruch) z. B. Kupferhütte in Duisburg in NRW.

Schornsteine auf Schiffen

Schiffsschornstein

Mit der Einführung von Dampfmaschinen als Antrieb auf Schiffen wurden auch Schornsteine an Deck dieser Fahrzeuge aufgebaut. Dienten diese zunächst der Abfuhr von Rauch und Abdampf, wurden sie bald Erkennungssignal der betreffenden Reederei des Schiffes. In der Zeit der Schnelldampfer wurde die Anzahl der Schornsteine zum Statussymbol. Manche Reederei ließ beispielsweise zu zwei oder drei aktiven Schornsteinen noch einen weiteren als Attrappe hinzubauen. So war bei der Cap Arcona der hintere Schornstein nur Zierde.[11] Es gab aber auch Schiffe mit mehr als vier Schornsteinen.

Um zu verhindern, dass Rauch und Schmutz aus den Schornsteinen auf Passagierdecks fallen konnte, gab es verschiedene Ansätze:

  • möglichst hohe Schiffsschornsteine
  • kleine Flügelstummel zur Erzeugung einer Wirbelschleppe, die die Rauchgase in horizontale Richtung lenken (z. B. bei der Norway)
  • aufgesetzte horizontale Scheibe (z. B. bei der Maxim Gorkiy).

Flussschiffe besaßen oftmals klappbare Schornsteine, um auch niedrige Brücken passieren zu können.

Schornsteine von Dampflokomotiven

Dampflokomotive mit rauchendem Schornstein

Der Schornstein einer Dampflokomotive ist schwach kegelig ausgebildet und besteht aus Gusseisen. Er stützt sich mit einem angegossenen Flansch auf den Rauchkammermantel und ragt tief in die Rauchkammer hinein. Unten ist er mit einem Kragen versehen, der das Absaugen der Rauchgase begünstigt.

Gesetze und Richtlinien

Die ersten Maßnahmen gegen Luftverschmutzung wurden schon in der Antike gesetzt und bestanden oft in einer Verlagerung von Betrieben mit starker Geruchs- oder Rauchentwicklung (z. B. Gerber oder Glasmacher) in die Vororte der Städte.

Vereinzelte gesetzliche Beschränkung der Schadstoffemissionen gab es ab dem Spätmittelalter für die Metallurgie und insbesondere Schmelzhütten, z. B. in Köln 1464, und später in Handwerkszentren wie Nürnberg und Augsburg. Bald nach Beginn der Industrialisierung gingen viele Fabriken – beispielsweise im mittelenglischen Black Country – entweder freiwillig an die Stadtränder oder bauten immer höhere Schlote. Den höchsten Fabrikschlot Mitteleuropas errichtete um 1950 die Zellstofffabrik Lenzing AG aufgrund von Auflagen der Landesregierung Oberösterreichs.

Klarere gesetzliche Rahmenbedingungen wurden aber oft erst nach Umweltkatastrophen beschlossen. Die wohl schlimmste Smog-Vergiftung der Industriegeschichte geschah vom 5. bis zum 9. Dezember 1952 in London (siehe Smog-Katastrophe in London 1952). Schwefelgase und Ruß aus Fabriken und Hausbrand sammelten sich am Boden und vermischten sich mit Autoabgasen. Das giftige Luftgemisch wurde teilweise so dicht, dass man auf der Straße die eigenen Füße nicht mehr sehen konnte, und kostete etwa 10.000 Einwohner das Leben. Diese Katastrophe war Anlass für den 1956 beschlossenen „Clean Air Act“ gegen extreme Luftverschmutzung. Er beschränkte u. a. offene Kamine und schrieb neben anderen Maßnahmen auch Schlothöhen vor.

Heute begrenzt man die Emissionen hingegen eher durch Grenzwerte, weil inzwischen auch bessere Messmethoden für die Umweltüberwachung entwickelt wurden. Durch weitgehende Abgasreinigung benötigen viele Betriebe nun keine hohen Schlote mehr, sodass sie abgerissen oder vereinzelt zum Industriedenkmal umgewidmet werden.

Schornsteinquerschnitt

Die lichte Weite bzw. Querschnittsfläche eines Schornsteinzugs ist durch eine Schornsteinquerschnittsberechnung nach DIN EN 13384 zu ermitteln.[12]

Schornsteinhöhe und Lage von Ein- und Austrittsöffnung

(c) Fritz Zapp, Rheinisches Bildarchiv, rba_720068, CC BY-SA 3.0
Schornstein eines ein­stöckigen Hauses, entlang der Giebelwand bis zum First des angrenzenden vierstöckigen (Köln, etwa 1910–1915)

Anzuwenden ist in der Regel die Verordnung über kleine und mittlere Feuerungsanlagen (1. BImSchV).
Ausgenommen sind Feuerungsanlagen gasförmiger oder flüssiger Brennstoffe mit einer Wärmeleistung über 1 Megawatt. Die Schornsteine größerer Anlagen werden nach der TA Luft 2002 bzw. der TA Luft, Entwurf 2018 bemessen.
Überwiegend ausgenommen sind weiterhin mobile Feuerungsanlagen, Badeöfen sowie Feuerungsanlagen, die nach ohne besondere Einrichtung zur Ableitung der Abgase betrieben werden können, wie Infrarotheizstrahler, Gasgrills und Gasherde.

Hilfsmittel sind u. a. auch die Software-Programme BESMIN und BESMAX sowie das Merkblatt zur Schornsteinhöhenberechnung von 2012.[13]

Insbesondere, wenn doppelwandige Luft-Abgas-Systeme über mehrere Meter frei im Außenraum geführt werden, ist zu beachten, dass die Abgase sich durch den Wärmeaustausch mit der angesaugten Luft soweit abkühlen können, dass entstehendes Kondensat gefriert und der Schornsteinkopf vereist. Abhilfe schafft eine Wärmedämmung des äußeren Rohrs oder eine Begrenzung der Länge des parallel zum Abgas geführten Ansaugrohrs.

Verordnung über kleine und mittlere Feuerungsanlagen

Neben den Landesbauordnungen ist die Verordnung über kleine und mittlere Feuerungsanlagen (1. BImSchV) zur Bestimmung der Schornsteinhöhe sowie der Lage des Schornsteinkopfes maßgeblich.

Die Ableitbedingungen der 1. BImSchV vom 1. Januar 2021 besagen, dass der Schornstein einer Feuerungsanlage für feste Brennstoffe ab 2022 so auszuführen ist, dass die Austrittsöffnung des Schornsteins firstnah angeordnet ist und den First um wenigstens 40 Zentimeter überragt.[14]
Als firstnah gilt die Austrittsöffnung, wenn der horizontaler Abstand zu First kleiner ist als der horizontaler Abstand zur Traufe sowie der vertikale Abstand zum First größer ist als der horizontaler Abstand zum First.[12]

Von den Forderungen des § 19 der 1. BImSchV Satz 1 bis 3 kann abgewichen werden, wenn eine Berechnung des Schornsteins nach Abschnitt 6.2.1 der Richtlinie VDI 3781 Teil 4 (Ausgabe Juli 2017) vorgenommen wird.[12]

VDI-Richtlinie 3781

Zur Festlegung der Höhe von Schornsteinen kleinerer Feuerungsanlagen diente zunächst die VDI-Richtlinie 3781 Blatt 4 „Ausbreitung luftfremder Stoffe in der Atmosphäre; Bestimmung der Schornsteinhöhe für kleinere Feuerungsanlagen“ vom November 1980. Die Neubearbeitung der VDI-Richtlinie 3781 Blatt 4 wurde im Juli 2017 herausgegeben und erhielt aufgrund der Übernahme von Inhalten der Richtlinie VDI 2280[15] zu Ableitbedingungen für organische Lösemittel den neuen Titel „Umweltmeteorologie – Ableitbedingungen für Abgase – Kleine und mittlere Feuerungsanlagen sowie andere als Feuerungsanlagen“ und beschreibt nun die Ermittlung der Mindesthöhe der Mündungen von Abgasableiteinrichtungen von Anlagen, die Abgase, organische Lösemittel und andere Schadstoffe freisetzen, wozu etwa auch nicht genehmigungsbedürftige Anlagen gehören, die unter die 31. BImSchV fallen. Die Anwendung dieser Richtlinie wird unter anderem von den örtlichen Baubehörden bei der Erteilung von Baugenehmigungen für Gebäude gefordert, die Feuerungsanlagen enthalten. Die nach diesen VDI Richtlinien ermittelten Mindesthöhen erfüllen die „Anforderungen des Immissionsschutzes zum ungestörten Abtransport der Abgase mit der freien Luftströmung und zur ausreichenden Verdünnung der Abgase“.[15]

Reparaturarbeiten

Zur Abdichtung von undichten Schornsteinen kann von innen mit einer speziellen Vorrichtung ein Mörtel als Dichtmasse aufgebracht werden. In Österreich wird der Vorgang als das Ausschleifen eines Rauchfangs bezeichnet.[16]

Kunst an Schornsteinen

Manche Haus- und vor allem Fabrikbesitzer ließen die Schlote außen künstlerisch ausgestalten oder mit Kacheln verkleiden. Heute sind manche dieser Kunstwerke oder besonders kunstvoll gemauerte Exemplare als Industriedenkmale gewidmet oder in einem Gesamtkunstwerk eingebettet. Herausragend sind zum Beispiel die künstlerisch aufwendig gestalteten Schornsteine von Antoni Gaudí in Barcelona. Als höchstes Gesamtkunstwerk der Welt gilt der 302 Meter hohe Schornstein des Heizkraftwerkes Chemnitz. Die Bemalung und Beleuchtung des höchsten Bauwerkes des Freistaates Sachsen gestaltete der französische Künstler Daniel Buren im Oktober 2013 (Heizkraftwerk Chemnitz-Nord).

Siehe auch

Weblinks

Commons: Schornstein – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien
Commons: Schornsteine – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wiktionary: Schornstein – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Historisch

Einzelnachweise

  1. a b c Dipl.-Ing. Wolfgang Wegener: Schornsteintechnik ...und die Verantwortung des Planers, S. 3, Initiative pro Schornstein e. V.; abgerufen im November 2019
  2. Text der DIN 18160-1 „Abgasanlagen für Planung und Ausführung“ auf www.Ofenseite.de; abgerufen im Februar 2017
  3. Informationen zu Abgasanlagen, Bruno Bosy
  4. „Dritte Runde – Schornstein / Kamin“, Atlas zur deutschen Alltagssprache (AdA), Phil.-Hist. Fakultät, Universität Augsburg, 19. Juni 2006
  5. Informationen und Richtlinien zu Schornsteinen und Abgasführung, Firma KLB; abgerufen im Februar 2017
  6. Artikel Schornstein in Meyers Konversations-Lexikon, 1888. Zitat: „In der Regel ist es gestattet, die engsten, sogen. russischen Rauchröhren zu 16 cm, die weitern zu 21–26 cm im Geviert oder besser im Durchmesser weit anzulegen, wenn sie für geschlossene (verdeckte) Feuerungen (für Stubenöfen, für sogen. Sparherde und die meisten technischen Feuerungsanlagen) dienen.“
  7. Der Beruf Schornsteinfeger – Schornsteinfegermeister Nilo Gonzalez Couto. Abgerufen am 26. August 2022.
  8. Franz-Josef Sehr: Das Feuerlöschwesen in Obertiefenbach aus früherer Zeit. In: Jahrbuch für den Kreis Limburg-Weilburg 1994. Der Kreisausschuss des Landkreises Limburg-Weilburg, Limburg 1993, S. 151–153.
  9. Helge von Giese: Über den Dächern von Letschin. In: Märkische Oderzeitung vom 6. Januar 2021, Frankfurter Stadtbote S. 17
  10. Kraftwerksprozess. 4. Februar 2014, archiviert vom Original; abgerufen am 26. August 2022.
  11. Bericht: „Schiffsschornsteine im Wandel der Zeiten“, Zeitschrift stander, Heft 6, 1980
  12. a b c Schornsteinhöhe – VDI 3781 Blatt 4, Hinweise zur Berechnung; Anke Schwark, Ingenieurbüro Schwark, Blankenhain. In: vdi3781.de. Abgerufen im Mai 2023
  13. Merkblatt Schornsteinhöhenberechnung. (PDF) Fachgespräch Ausbreitungsrechnung, 6. November 2012, ehemals im Original (nicht mehr online verfügbar); abgerufen am 10. März 2023.@1@2Vorlage:Toter Link/www.hlnug.de (Seite nicht mehr abrufbar. Suche in Webarchiven)
  14. Die Höhendifferenz von 40 cm zum First entspricht der Forderung der Landesbauordnungen sowie der bisherigen 1. BImSchV. Seit 2022 kann darauf auch bei einem horizontalen Abstand der Austrittsöffnung von 2,30 m zur Dachfläche nicht mehr abgewichen werden.
  15. a b Wolfgang Bächlin, Wolfgang Theurer: Die neue Richtlinie VDI 3781 Blatt 4. In: Gefahrstoffe – Reinhaltung der Luft. Band 77, Nr. 7/8, 2017, S. 279–283 (lohmeyer.de [PDF]).
  16. Kamin schleifen – Innenabdichtung Ihres Kamins, Das „Schleifen“ – Wiederherstellung der Betriebsdichtheit gem. ÖNORM B 8206. In: Rauchfangsanierung-Pignitter.at. Abgerufen im Oktober 2020

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GRES-2.jpg
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Chimney of Ekibastuz GRES-2 Power Station in Kazakhstan
Heizkraftwerk-2005-10-18.JPG
Heizkraftwerk Nord (Müllverbrennungsanlage) in München
Bundesarchiv Bild 183-G0508-0027-001, Baustelle Kraftwerk Thierbach, polnische Monteure.jpg
(c) Bundesarchiv, Bild 183-G0508-0027-001 / CC-BY-SA 3.0
Es folgt die historische Originalbeschreibung, die das Bundesarchiv aus dokumentarischen Gründen übernommen hat. Diese kann allerdings fehlerhaft, tendenziös, überholt oder politisch extrem sein.
Baustelle Kraftwerk Thierbach, polnische Monteure Zentralbild Koch 8.5.68 Leipzig: Mit polnischer, sowjetischer und ungarischer Hilfe entsteht gegenwärtig das Großkraftwerk Thierbach im Bezirk Leipzig. Mit seinen vier 200 MW-Turbinen wird es nach seiner engültigen Fertigstellung 800 MW erreichen. Die erste der vier Turbinen soll 1969 in Betrieb gehen. Zügig gehen die Arbeiten an der Schaltstation für die Bekohlung und Entaschungsanlage voran. Der Schornstein des Werkes (im Hintergrund) wird von polnischen Monteuren errichtet.
Chimney included in cooling tower.jpg
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The picture shows a smoke pipe of a coal-fired power station which is used as a chimney in the middle of the cooling tower of the power plant.
Sendemast - Fake-Kamin.jpg
Tarnung eines Sendemasts
Dannenberg Chimney.JPG
Chimney transformed into a mobile phone tower in Lüchow-Dannenberg at 53°6'3.6"N, 11°7'6.14"E
AUT Hirtenberg COA.png
Polski:Herb Hirtenberg, Dolna Austria, English:Coat of arms of Hirtenberg, Lower Austria
2-schaliger-LAS-schornstein.jpg
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Schnitt durch einen zweischaligen LAS-Schornstein Fabrikat Schreyer
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Steam 1218 Norfolk Southern US Rail Super Steam Train
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Stahl-Schornstein mit Wendel gegen Resonanzschwingungen. "E-Werk" Kaiserslautern
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Inneres eines (etwas krummen) Hausschornsteins für Holz- oder Kohlefeuerung
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Schnitt durch einen dreischaligen Schornstein Fabrikat Schreyer
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Köln, Altstadt-Nord, Benesisstraße 60
Schornsteine in Hastings.JPG
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Typische Schornsteinköpfe in England (Hastings)
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Power station Duisburg Walsum
Witches' stones on tiled roof Jersey.jpg
Witches' stones on a chimney in Jersey. In folklore, these are believed to provide resting-places for witches - in fact they were to protect the joins of thatched roofs from seeping water.
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Kamin des Heizkraftwerkes Aubrugg in Zürich, Schweiz.
Aufnahme mit Polarisationsfilter.
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SS Stevens stack as viewed from the bridge deck, starboard side.
  • SS Stevens was formerly cruise liner SS Exochorda of the New "4 Aces" fleet of American Export Lines
  • The image was scanned from the original Kodachrome 25 (Daylight) 35mm film image.
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Imperial Russian protected cruiser Askol'd.
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Dieses Bild zeigt das Denkmal in England mit der Nummer 1318543.
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Schnitt durch ein dreischaliges LAS-System mit Abgas- und Zuluftführung Fabrikat Schreyer
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Fotografie eines Hoteldachs in Lemberg mit vielen renovierten Schornsteinen