NEWS
Heizen mit Holz ist die ursprünglichste aller Heizformen.
Es spendet Wärme und Gemütlichkeit und schont dabei die Umwelt und die Geldbörse. Holz wächst in heimischen Wäldern wieder nach und macht unabhängig von Energielieferanten aus dem Ausland.
Weiterlesen » „Heizen mit Holz – was ist zu beachten?“
Wien, im Oktober 2022_ Laut Experten stellt sich nicht die Frage, ob, sondern wann es eintreffen wird: Ein europaweites Blackout, bei dem nicht nur die Stromversorgung ausbleibt, sondern auch die Infrastruktur jäh zusammenbricht. Ein Alltag, wie wir ihn in der heutigen Zeit nicht kennen, wird dann plötzlich Realität: Kein Strom, kein Licht, kein Computer, kein Handy, keine Heizung sind nur einige der Konsequenzen.
Weiterlesen » „Blackout – Krisensicher mit dem Kachelofen und Kachelherd“
Der aktuelle Heizkostenvergleich des Österreichischen Kachelofenverbands zeigt auf, wie dramatisch sich die Ausgaben für das Heizen seit letztem Jahr erhöht haben. Was gleich bleibt: Heizen mit Brennholz ist am günstigsten. Die Kostendifferenz hat sich stark vergrößert.
Die Folgen des Ukrainekrieges und dessen Auswirkungen auf die Heizkosten beschäftigen gegenwärtig alle Teile der Bevölkerung. Brennholz als Brennstoff ist nicht nur eine heimische Alternative, sondern vor allem die kostengünstigste. Ein beispielhaftes Einfamilienhaus (mit 200 m² Fläche und einem Verbrauch von 100 kWh/(m² x Jahr)) kommt so auf Heizkosten von nur € 1.232,- pro Jahr. Die Kosten für österreichisches Brennholz haben sich damit seit Herbst letzten Jahres in etwa um € 300,- (ca. + 35 %) erhöht.
Erdgasheizer müssen im Vergleich zum Vorjahr mehr als € 2.667,- mehr bezahlen, nämlich € 3.917,-. Das ist eine Steigerung von gewaltigen 213 %. Für Heizölheizer betragen die Kosten € 3.459,- (+ 100 %).
Strom – Spitzenreiter an Heizkosten
Am teuersten heizt es sich mit Strom: € 7.160,- kostet die Beheizung des oben genannten Beispielhauses. Stromheizer müssen im Vergleich zum Herbst des Vorjahres damit um satte € 3.780,- ( + 112 %) mehr bezahlen als letztes Jahr. Besitzer von Luft-Wärmepumpen haben Kosten von € 2.754,-. Das sind um € 1.454,- mehr (+ 112 %) als im Herbst des letzten Jahres. Auch die Kosten für Pellets sind im Vergleich deutlich gestiegen. Sie betragen derzeit € 2.543,- (+ 134 %). Trotzdem sind Pellets aktuell der zweitgünstigste Brennstoff.
Energiewende mit Holz
Eine erfreuliche Entwicklung ist, dass in der EU die Erkenntnis zur umfassenden Eigenversorgung mit Erneuerbarer Energie stark an Dynamik zunimmt. „Diese Chance gilt es zu nutzen, denn beim Beheizen von Einzelhaushalten stehen ausreichend erneuerbare Alternativen zu Verfügung“, weiß Thomas Schiffert, Geschäftsführer des Österreichischen Kachelofenverbands.
Nachfrage nach Kachelöfen groß
Wie viele Hafner (Ofenbauer) berichten, ist die Nachfrage nach Kachelöfen aufgrund der Energiesituation ausgezeichnet. „So wünschen sich viele Hausbesitzer nicht nur ein gemütliches Heizgerät zum Anlehnen, sondern es steht auch der Gedanke der ökologischen Nachhaltigkeit sowie Unabhängigkeit und Leistbarkeit beim Heizen im Vordergrund“, so Schiffert.
Der holzbetriebene Kachelofen vereint alle diese Kriterien. Durch die Verwendung von heimischem Holz funktioniert er CO2-neutral. Das Holz wächst quasi vor der Haustüre in Österreich. Bei Stromausfällen oder Blackouts sorgt der Kachelofen für Sicherheit, da er ganz ohne Strom funktioniert.
Mit nur ein- oder zweimaliger Holzauflage pro Tag hat man es den ganzen Tag dank des großen Wärmespeichers wohlig warm. „Und mit dem Brennstoff Holz zahlt sich das gerade jetzt auch finanziell aus“, so Schiffert.
Die Position des Kachelofens hat einen Einfluss auf Wärmeverteilung und somit die Behaglichkeit in den verschiedenen Bereichen des Wohnraumes. Im Rahmen von FFG geförderten Forschungsprojekten wurden Modelle zur Darstellung der Wärmeverteilung entwickelt. Diese zeigen einen Kachelofen in einem Wohnraum an drei verschiedenen Positionen – im Eck des Raumes, seitlich-mittig an einer Wand und zentral im Raum.
Die Animationen zeigen die Strahlungswärme eines Kachelofens an den Raum bei einmaligem Einheizen und Wärmeabgabe über 12 Stunden.
Die unterschiedliche Position des Kachelofens hat einen Einfluss an die Wärmeabgabe durch Strahlung im Raum. Beim Kachelofen im Eck (Bild rechts) sind zwei der vier Seiten des Ofens der Raumwände zugewandt. Das führt einem stärkeren Unterschied beim Strahlungsanteil und zu einer großeren Anzahl von Temperaturzonen im Raum. Beim Kachelofen in zentraler Position (Bild in der Mitte) ist der Strahlungsanteil höher, da alle vier Seiten des Ofens in den Raum Wärmestrahlung abgeben können. Das führt zu gleichmäßigeren Temperaturzonen im Raum. Beim Kachelofen seitlich-mittig positioniert treten beide vorher beschriebenen Aspekte teilweise auf.
Die „richtige“ Position des Kachelofens im Wohnraum hängt mehreren Faktoren ab: bauliche Möglichkeiten, Position im gesamten Gebäude oder eigene Vorlieben. Bei der Planung mit einem Hafner können diese Faktoren für einen persönlichen und behaglichen Wohnraum mit einem Kachelofen gefunden werden.
Die physikalischen Zusammenhänge beim – auf den ersten Blick „einfachen“ Produkt – Kachelofen sind hochkomplex. Die zyklische Beheizung führt zu keinem konstanten Betriebszustand und die thermischen Zustände sind in jedem Punkt und zu jeder Zeit variabel. Das Ziel des Projektes „KachelofenSimulation“ war die Erstellung von Simulationsmodellen, die den zeitlichen Temperaturverlauf im Schamott, an der Ofen-Oberfläche sowie im Abgas wiedergeben. Weiters sollen diese Computermodelle die Betrachtung von thermischer Behaglichkeit im Aufstellraum ermöglichen. Das Projekt wurde in Zusammenarbeit mit der Firma ACAM Engineering von Jänner 2018 bis September 2019 in über 1.500 Arbeitsstunden durchgeführt und zu 60% von der FFG (Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft) gefördert. Als Software wurde Siemens Simcenter 12.0 verwendet.
Die Simulationsmodelle wurden auf Basis von 3D-CAD-Modellen erstellt. Im nächsten Schritt werden der Schamotte und die Luft bzw. das Abgas in kleine Elemente „gestückelt“ – sogenannte Finite Elemente. In jedem dieser Elemente wird der Temperaturverlauf auf Basis physikalischer Zusammenhänge zu jedem Zeitpunkt innerhalb von z.B. 12 Stunden berechnet (siehe Abbildung 1).
Dies erfordert hohe Computer-Rechenleistungen und daher wurde die Anzahl der Elemente der dahingehend optimiert, dass es möglichst wenige Elemente benötigt, jedoch eine ausreichende Anzahl, um die Ergebnisse genau genug zu berechnen. Die Optimierung der Elemente-Anzahl ergab für das Luftvolumen rund 500.000 und für den Schamottekörper rund 75.000 Berechnungselemente.
Als Eingabegrößen für die Simulationsmodelle wurde die Brennraumleistung auf Basis der Holzmenge (Kreuzstoß im Modell siehe Abbildung 2), der Volumenstrom am Abgasstutzen, der Wärmeübergangskoeffizient an die Umgebung sowie die Raumtemperatur definiert.
Die Messergebnisse wurden mit den Ergebnissen der Simulationsmodelle gegenübergestellt. Die Grafiken in Abbildung 4 vergleichen die Oberflächentemperaturen bei den Messungen in der VFH und dem Simulationsmodell. Das Simulationsmodell (strichlierte Linien) gibt sehr gut den Temperaturverlauf beim ersten Einheizen aus dem kalten Zustand (durchgezogene Linien) wieder.
In den Simulationsmodellen können die Temperaturen an den Oberflächen und im inneren des Kachelofens sowie im Abgas ermittelt sowie dargestellt werden (Abbildung 5).
Außerdem wurde mit den Kachelofen-Simulationsmodellen der Einfluss der Wandaufbauten im Aufstellraum analysiert. Dazu wurde ein fiktiver Raum mit 5 m mal 7 m angenommen. In dem Raum wurde ein Kachelofen mit 10 kg Nennauflage platziert. Die Raumwände wurden einerseits aus Beton und andererseits aus Holz angenommen. Die Temperatur an der Wand-Außenseite ist so gewählt, dass für beide Materialien der Wärmeübergang mit dem hinterlegten Wärmeübergangskoeffizienten äquivalent ist (Temperatur Außenseite der Wände bei Beton: 19°C, bei Holz: 4°C). Abbildung 7 zeigt die Oberflächen-Temperaturen im Raum.
Im Vergleich der Wandaufbauten von Holz und Beton kann man Unterschiede in den Oberflächentemperaturen und Lufttemperaturen feststellen. Aufgrund der höheren Wärmekapazität und der höheren Wärmeleitfähigkeit von Beton wird mehr Energie in den Wandflächen eingelagert als bei den Wandaufbauten aus Holz. Daraus resultiert, dass die Lufttemperaturen bei den Wandaufbauten aus Holz um 2 bis 3 °C höher sind als bei dem Beispiel mit Betonwänden.
Der Kachelofen wurde so im Raum platziert, dass er die aktuellen Anforderungen an den Brandschutz erfüllt. An den Wandoberflächen wurde der Temperaturverlauf in der Simulation auf das Einhalten der Anforderungen überprüft. Dabei darf die Temperatur nicht höher als 85 °C bei brennbaren Materialien erreichen. Abbildung 8 zeigt den Temperaturverlauf an den jeweiligen Wandflächen an der heißesten Stelle über den Zeitraum von 12 h.
Es ist ersichtlich, dass die geforderten Temperaturen bezüglich des Brandschutzes an den Wandflächen deutlich eingehalten werden. Die höchste Temperatur im Simulationsmodell beträgt rund 43 °C. Bei den Wandflächen von Holz kommt es zu höheren Temperaturen als bei Beton. Im Strahlungsbereich bei der Glasscheibe treten höhere Temperaturen auf als bei der Wand im Strahlungsbereich von der Kachelofenhülle. Da der betrachtete Kachelofen eine geringe Wärmeleistung (10 kg Nennauflagemenge) hat und in der Bauweise mit Luftspalt ausgeführt ist, scheinen die geringen Temperaturen an den Wandflächen gut mögliche Temperaturen in der Realität abzubilden. Bei Beton bzw. bei nicht brennbaren Wänden müssten die Temperaturen bezüglich des Brandschutzes nicht eingehalten werden.
