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FACHZEITSCHRIFT DER SCHORNSTEIN
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Ausgabe: 47 , Kategorie: Schornsteine
( ARCHIV Ausgabe 47 - 1/2003 ) Kollision neuer Heizgenerationen
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 Raab-Abgassysteme in Leichtbauweise
Problemlösung in historischem Bauwerk
Schloss Niedernfels bei Marquartstein im Landkreis Traunstein, liegt inmitten der reizvollen oberbayerischen Berg- und Seenlandschaft am Fuße der Hochplatten. Es kann auf eine Geschichte von mehr als 500 Jahre zurückblicken. Der mittelalterliche Schlosskomplex besteht aus einem quadratischen ca. 20 Meter hohem Hauptteil mit imposanten Ecktürmen, sowie einem (1808) angebauten vierstöckigen Schultrakt. Weitere Gebäude beherbergen zusätzliche Unterkünfte und die Verwaltung. Seit einigen Jahren betreibt die katholische Jugendfürsorge der Erzdiözese München und Freising e.V. unter dem Namen „Franz von Sales Heimvolksschule“ hier eine Ausbildungsstätte der besonderen Art. Rund 270 Schülerinnen und Schüler besuchen die staatlich anerkannte Grund- und Hauptschule.
40 Jahre alte
Wärmeversorgung
Die Heizungsanlage dieser Bildungseinrichtung wies mit etwa
40 Jahren – für energietechnische Verhältnisse – ein fast „biblisches“ Alter auf. Ein Großteil der Rohrleitungen war korrodiert, die Anlage hatte ständig starke Wasserverluste und es kam immer wieder zu Störungen oder Totalausfällen. Außerdem wurde es höchste Zeit den Energiebedarf der Niederdruckdampfheizung (Jahresverbrauch ca. 150.000 Liter Heizöl EL) deutlich zu reduzieren. Eine Erneuerung der kompletten Wärmeversorgung war daher dringend erforderlich und wurde im Jahr 2001 in Angriff genommen. Durch die relativ kompakte Bauweise und die günstige Lage der zu versorgenden Gebäude bot sich die Errichtung einer Heizzentrale an. Ein in Auftrag gegebenes Energiekonzept empfahl den Betrieb einer Hackschnitzelheizanlage in Kombination mit einem Ölspezialkessel, der zur Deckung des Wärmebedarfs in Spitzenzeiten einzusetzen ist. Die errechnete Jahresheizarbeit von ca. 1.300.000 kWh sollte zu etwa 80% durch die Verfeuerung von Biomasse gedeckt werden. Die Konzeption berücksichtigte damit sowohl ökonomische als auch ökologische Aspekte.
Ein Antrag zur finanziellen Förderung der Anlage durch die bayrische Koordinierungsstelle für nachwachsende Rohstoffe, C.A.R.M.E.N. (Centrale Agrar-Rohstoff-Marketing und Entwicklungs-Netzwerk, Straubing) fand eine positive Bewertung, so dass ein Zuschuss in Höhe von 30% der Kosten gewährt wurde. Die Heizzentrale konnte daraufhin mit einem Wärmeerzeuger zur Verbrennung von Biomasse (Nennheizleistung 500 kW) und einem Ölkessel mit einer Leistung von ca. 300 kW ausgestattet werden.
Auf der Suche nach einem geeigneten Schornstein
Der verantwortliche Fachplaner, das Ing.-Büro Dr. Ebner aus Freilassing, hatte darüber hinaus die Aufgabe für die beiden Wärmeerzeuger eine geeignete Abgasführung zu projektieren. Der gemauerte Schornstein der alten Niederdruckdampfheizung musste abgetragen werden, da das Dachgeschoss im Zuge weiterer Renovierungsmaßnahmen zu Klassenräumen umgebaut wurde. Eine Sanierung des alten Schachtes kam damit nicht in Betracht.
Durch den Ausbau, der auch einen Fluchtweg umfasste war außerdem eine Schrägführung der Abgasanlage notwendig. Zudem wurde im Dachgeschoss aufgrund der veränderten Statik der Einbau zusätzlicher Stahlträger notwendig. Als verbleibender Querschnitt für die Abgasanlage blieb damit nur noch eine Abmessung von ca.
90 x 120 cm übrig. Durch diese Öffnung musste außerdem die Heizraumabluft und eine Küchendunstabzugsleitung mit einem Durchmesser von ca.
50 cm geführt werden. Eine mehrzügige, an der Fassade montierte, Anlage aus Edelstahl schied aus denkmalschutztechnischen Gründen aus.
Der Forderungskatalog für eine innenliegende Abgasanlage stellte sich damit wie folgt dar:
1. Ein rußbrandbeständiger Zug zur Verfeuerung von Biomasse Ø ca. 350-400 mm
2. Ein Zug für den Spezialölkessel
Ø ca. 250 mm
3. Ein Schacht für die Heizraumabluft 1.250 cm²
4. Küchenabluft mit ca. 2.000 cm²
5. max. Außenabmessungen 90 x
120 cm
6. seitlicher Verzug von ca. 1,2 Metern
Es galt also ein bauaufsichtlich zugelassenes Abgassystem zu finden, mit dem sich diese Vorgaben umsetzen ließen. Zunächst wurde an einen dreischaligen Systemschornstein mit keramischen Innenrohren gedacht. Da die Berechnung gem. DIN 4705 jedoch einen erforderlichen Durchmesser von 400 mm ergab, schied diese Möglichkeit aus. Hersteller derartiger Abgassysteme können in der Regel nur eine Zulassung vom Deutschen Institut für Bautechnik, Berlin, für den Verzug von 30° zur Vertikalen bis zu einem Durchmesser von max. 250 mm vorlegen. Eine Sondergenehmigung konnte und wollte man nicht abwarten. Außerdem waren die äußeren Abmessungen einer vierzügigen Anlage einfach zu groß.
Als weitere Variante wurden doppelwandige Edelstahlschornsteine mit integrierter Wärmedämmung in Erwägung gezogen. Die Elemente sollten zusätzlich mit einer F 90-Außenschale ummantelt werden. Der potentielle Lieferant besaß zwar die entsprechenden Zulassungen für die Schrägführung bis zu einem Durchmesser von 600 mm, benötigte aber für die F 90-Ummantelung eine separate Zulassung. Für das gesamte System konnte jedoch keine Zulassungsnummer des DIBt vorgelegt werden. Damit schied auch dieser Vorschlag aus.
Nach mehreren Gesprächen mit verschiedenen Vertretern der Branche fand man schließlich mit der Joseph Raab GmbH & Cie. KG, Neuwied, einen Partner für die Lösung des Problems. Dort stellt man seit über zehn Jahren sogenannte Leichtbauschornsteine in dreischaliger Ausführung her. Der Raab Universalschornstein mit der Zulassungs-Nr. Z-7.1-1532 besteht aus einer inneren Edelstahlrohrsäule, 30 mm Wärmedämmung aus Mineralfasern und der nur 40 mm dicken Außenschale. Das hierfür verwandte Material Fibersilikat ist gemäß DIN 4102 A1 nicht brennbar und selbstverständlich asbestfrei. Mit einem negativen Ausdehnungskoeffizienten (–2,5 x
10-6 m/mK bei 20–600 C), einer geringen thermischen Trägheit sowie einem niedrigen Diffusionswiderstand
( ca. 3,2) eignet sich der Werkstoff in besonderer Weise zur Verwendung in der Abgastechnik. Die Fibersilikat-Platten werden werksseitig zu Schächten und Formstücken mit einer Wanddicke von 40 mm verarbeitet. Mit einer geprüften Feuerwiderstandsdauer von 90 Minuten ist das System mit einem gemauerten Schornstein zu vergleichen, der eine Wangenstärke von 240 mm aufweist. Die einzelnen Elemente sind mit Hilfe eines Spezialklebers in Trockenbauweise zu versetzen.
Im Schloss Niedernfels wurden alle Teile der Abgasanlage vorkonfektioniert angeliefert, so dass sich eine unkomplizierte und zeitsparende Montage vor Ort ergab. Die Anschlüsse für Feuerstätten oder Reinigungsöffnungen konnten ebenso im Werk berücksichtigt werden wie die Schrägführung im Dachgeschoss. Auch die Kombinationsvariante mit Schächten zur Küchen- und Heizraumabluftführung stellte für das Leichtbausystem kein Problem dar.
Als besondere Herausforderung erwiesen sich neben dem Abtrag des alten Schornsteins die Deckendurchbrüche. Immerhin verfügt der Heizraum über ein Deckengewölbe, das im Scheitelpunkt fast zwei Meter dick ist. Trotz der beengten Raumverhältnisse waren gemäß der Bayerischen Feuerungsverordnung gewisse Abstände zu brennbaren Bauteilen einzuhalten. Im Bereich der Holzbalkendecken beispielsweise mind. 5 cm und zu nichtbrennbaren Baustoffen mind.
2 cm. Aus statischen Gründen wurde die Schrägführung der Raab-Schornsteinanlage im 2. Obergeschoss mit einem Stahlkorsett versehen.
Das Stahlgerüst besteht aus einzelnen Stabelementen mit einer Länge von 100 cm, die an den Flanschen miteinander verschraubt sind. Es umfasst 115 Stäbe und 42 Knotenpunkte. Das Gewicht der Konstruktion wird von den durchlaufenden Stahlträgern abgefangen, die im Fußboden des Dachgeschosses verlaufen. Diese Stahlträger waren – wie eingangs erwähnt – ohnehin für den Ausbau der oberen Etage erforderlich. Aus brandschutztechnischen Gründen wurde auch das Stahlgerüst mit Fibersilikatplatten verkleidet.
Durch die glatte Oberfläche war der Schacht sofort nach dem Aufbau putz-, streich- und/oder tapezierbar. Über Dach ist das Abgassystem durch einen Fertigstülpkopf vor Witterungseinflüssen geschützt. Die spezielle Kopfverkleidung aus Kupfer ließ sich besonders einfach und schnell montierten. Sie besitzt eine leichte Unterkonstruktion, kann wärmegedämmt werden und sorgt für eine ausreichende Hinterlüftung des Kopfbereiches.
Zusammenfassung
Die Heimvolksschule Schloss Niedernfels der katholischen Jugendfürsorge nutzt seit dem Herbst 2001 die neue Heizungsanlage. Aufgrund der gegebenen Rahmenbedingungen bildete das Raab-Leichtbausystem für alle Beteiligten eine geeignete Lösung zur Führung der Abgas- und Abluftleitungen. Der Einsatz des Universalschornsteins entsprach dem extrem geringem Platzbedarf und allen Anforderungen an den Brandschutz in optimaler Weise. Es entspricht der Wärmedurchlasswiderstandsgruppe I, so dass sich die Feuerstätten für feste und flüssige Brennstoffe problemlos anschließen lassen. Die in Trockenbauweise zu versetzenden 500 mm langen Elemente sind gut zu handhaben und ermöglichen einen raschen Montagefortschritt. Die Gesamtkosten für die Abgasanlage beliefen sich einschließlich der Dach- und Stahlaufbauten auf ca. 60.000 Euro.
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