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Häufige Fragen zu Pyrodomo Kaminkassetten

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19) Form, Querschnitt, Anzahl und Lage der Konvektionsluftrohre

Frage:

Verfügt die Pyrodomo® Heizkassette über viele kleine oder wenige große Rohre und warum ?

Antwort:

Kaminkassetten benötigen sogenannte Konvektionsluftrohre, die an der Oberseite der Kassette die Verbindung zwischen der doppelwandigen Rückwand und den oberen Luftgittern der Kassettenfront herstellen, sodass die um den Brennraum zirkulierende, erwärmte Luft zurück in den Aufstellraum strömen kann. Um die Zirkulation zu erleichtern, sind diese Rohre bei Heizkassetten fast aller Hersteller seit vielen Jahren leicht schräg angebracht.

Teilweise wird die Meinung vertreten, es wäre optimal, wenn man möglichst viele kleine Rohre –entweder ganz oder teilweise rund– verbauen würde, da hierdurch die Konvektionsluft stärker erhitzt werden könnte.

Diese These ist es Wert, genauer betrachtet zu werden.

Es gibt das physikalische Gesetz von Hagen-Poiseuille betreffend des Strömungswiderstandes von Rohren:

"... Bemerkenswert ist die Abhängigkeit des Volumendurchflusses von der vierten Potenz des Radius des Rohres. Dadurch hängt der Strömungswiderstand sehr stark vom Radius des Rohres ab, so würde beispielsweise eine Verringerung des Rohrdurchmessers auf die Hälfte den Strömungswiderstand auf das 16-fache erhöhen." (Quelle und Details: http://de.wikipedia.org/wiki/Gesetz_von_Hagen-Poiseuille)

Da die Konvektion, also der Luftstrom durch den Mantel der Kassette, nur mittels des kleinen Druckes angetrieben wird, der dadurch entsteht, dass die sich in den Wänden der Kassette erwärmende Luft ausdehnt, somit leichter wird und dadurch nach oben drängt, stellt der Strömungswiderstand natürlich einen sehr wichtigen Faktor für die Luftmenge dar, die durch die Kassette erwärmt werden kann.

Bei klein dimensionierten Rohren wird die transportierte Luftmenge durch den vielfach höheren Strömungswiderstand zwangsläufig deutlich reduziert. Diese Luftmengenreduzierung kann aufgrund des o.g. physikalischen Gesetzes auch nicht durch eine z.B. Verdoppelung der Anzahl der Rohre kompensiert werden. Aufgrund jetzt langsamerer Strömungsgeschwindigkeit und tatsächlich vergrößerter Tauschfläche der Rohre (in Relation zur Luftmenge) wird eine stärkere Erhitzung der Konvektionsluft erreicht, sodass der nachteilige Effekt der geringer transportierten Luftmenge teilweise kompensiert werden kann. Deshalb ist die Auswirkung auf die Heizleistung und den Wirkungsgrad auch überschaubar.

Allerdings kann die stärker erhitzte Konvektionsluft ein Problem vergrößern:

Entstehung von Feinstaub durch Versengung von in der Raumluft befindlichen Staubes:

"... Vom Fußboden wird zudem ständig kalte Luft abgezogen. Mit dieser Luft wird der in dem Raum befindliche Staub an den Ofen gezogen, und es kommt am heißen Einsatz zum Phänomen der Staubversengung. Es handelt sich dabei um Pyrolyse und Zerfall großer Staubpartikel in unzählige kleinere Staubpartikel mit der Folge der Entstehung krebserregenden Feinstaubes, der sich anschließend in der Raumluft befindet."
(Quelle und Details: http://de.wikipedia.org/wiki/Kachelofen#Schadstoffe_durch_Staubversengung)

Außerdem ist damit zu rechnen, dass für das in Gang setzen des Konvektionsluftstromes eine höhere Mindest-temperatur notwendig ist, da ja zur Überwindung des größeren Widerstandes auch eine größere Auftriebskraft benötigt wird. Somit kann man davon ausgehen, dass zumindest im schwächeren Teillastbetrieb, wenn also nur wenig Holz verbrannt wird, bei Kaminkassetten mit klein dimensionierten Rohren tendenziell weniger Heizleistung erzielt werden kann. Dieser Effekt kann sich in den von Feuerstättenprüfstellen ermittelten Nennwärmeleistungen nicht widerspiegeln, ist also nicht erkennbar, wenn man nur die von den Anbietern genannten KW-Zahlen vergleicht, da diese sich nicht auf den in der Praxis viel häufiger vorkommenden Teillastbetrieb beziehen.

Aus diesen Gründen haben wir uns bei der Pyrodomo®-Heizkassette bewusst für die schräg liegenden, in der Fertigung aufwendigeren 5-eckigen, großvolumigen Prismenrohre entschieden. Besser eine große Luftmenge mit z.B. 70°C als eine kleine Menge mit z.B. 120°C (die Temperaturangaben sind beispielhaft zu verstehen).

5-eckiges, großvolumiges
Prismenrohr 

verhältnismäßig kleines
Rundrohr

verhältnismäßig kleines
3-Eck-Rohr
mit gerundeter Unterseite

(Die Abbildungen sind beispielhaft und nicht maßstabsgetreu. Sie können nicht die
exakte Größenrelation widerspiegeln, da die Größe der Rohre in der Praxis variiert !)