Kachelofen – die Funktion
Die Basis eines Kachelofens bildet der so genannte Kachelgrundofen. Ihn gibt es in verschiedenen Ausführungen, je nach Speichermasse von leichter und mittlerer bis hin zur schweren Bauart. Zu den Grundformen eines Kachelofens zählen neben dem Grundofen aber auch Warmluft- und Kombiöfen. Sonderformen des Kachelofens sind die Kachelkunst-Öfen, der Hypokausten-Kachelofen und die auf einem Kachelofen basierte Warmluftzentralheizung. Um die Funktion eines Kachelofens näher zu beleuchten und seine Arbeitsweise zu ergründen, wird im Folgenden der Kachelgrundofen näher betrachtet.
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Funktionsprinzip des Grundkachelofens
Der Grundkachelofen zählt zu den Einzelraumfeuerungsanlagen, also ein Zimmerheizofen. Er kann aber durch einen Rauchgaswärmetauscher auch für die Warmwasserproduktion und darüber als Alleinheizung oder in Kombination mit einer Wärmepumpe und/oder Solarthermie mit Pufferspeicher für ein gesamtes Gebäude genutzt werden. Der gängige Grundkachelofen besteht dabei aus einer Brennkammer, der mehrere keramische Heizzüge nachgeschaltet sind und einer Verkleidung aus Kacheln oder Putz. Die beim Abbrand des Brennstoffes, in der Regel Holz, entstehende Wärme wird von den mit Schamott verkleideten Heizzügen gespeichert und nach und nach über die Oberfläche an den zu beheizenden Raum abgegeben.
Wird der Grundkachelofen mit einem Rauchgaswärmetauscher betrieben, so fungiert der über dem Feuerraum montierte Wärmetauscher als Wärmespeicher. Er übernimmt sozusagen die Aufgabe der keramischen Heizzüge. Die Wärme des über den Wärmetauscher erwärmten Wassers wird schließlich in einem Pufferspeicher gespeichert und kann bei Bedarf über das Heizungssystem zur Raumerwärmung oder für das Warmwasser genutzt werden.
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Kachelofen als Einzelraumheizung
Der Grundkachelofen erzeugt, wie die Sonne auch, hauptsächlich so genannte Strahlungswärme. Sein Wärmeverhalten ist dabei jedoch relativ träge. Das bedeutet, dass die Anheizzeit recht lang ist und der Kachelofen, bevor überhaupt Wärme an der Oberfläche spürbar ist, zunächst zwei bis drei Stunden „brennen“ muss. Zu Beginn der Heizperiode kann diese Phase noch deutlich überschritten werden. Angesichts des Innenaufbaus des Kachelofens, der später für die lange Wärmespeicherzeit sorgt, ist eine lange Anheizphase jedoch völlig normal.
Für einen spontanen „Kaminabend“ eignet sich ein Kachelofen aufgrund dieser Vorgänge daher nur begrenzt. Positiv zu bewerten ist zudem der Wohlfühlfaktor, der mit der Strahlungswärme einhergeht. Die durch Strahlungswärme erzeugte Raumtemperatur kann gegenüber herkömmlich generierter Wärme deutlich niedriger gewählt werden und wird dennoch als ebenso behaglich empfunden.
Die Bedeutung der Strahlungswärme
Für die Intensität der Raumwärme ist die absolute Temperatur des Kachelgrundofens von immenser Bedeutung. Anders als bei Kamin- oder Warmluftöfen, deren absolute Temperatur auf die Wärmestrahlung weniger Einfluss hat, ist sie bei Kachelgrundöfen entscheidend. Das hängt mit den physikalischen Eigenschaften der Strahlungswärme zusammen.
Diese Wellenstrahlung wird beim Auftreffen auf Hindernisse entweder teilweise umgewandelt, durchgelassen oder zurückgeworfen, wobei die absolute Temperatur dann großen Einfluss auf die tatsächliche Raumwärme hat. Bei einer Temperatur von ca. 400 °C halten sich Konvektion und Strahlung hierbei etwa die Waage.
Die Rolle der Kacheln
Ein Grundofen kann prinzipiell sowohl mit Kacheln (traditioneller Kachelofen), als auch mit Putz verkleidet werden. Mit Kacheln verkleidete Grundöfen haben jedoch deutliche Vorzüge, da die Kacheln als zusätzlicher Wärmespeicher fungieren. Ofenkacheln werden aus gebranntem Ton hergestellt und besitzen dabei, unabhängig von ihrer Optik, einen sehr hohen Absorptionsgrad, also die Fähigkeit, Wärme zu speichern. Neben den optischen Aspekten dient der Einsatz von Kacheln am Ofen dementsprechend als zusätzlicher Wärmespeicher und kann für eine deutlich effektivere Wärmeabstrahlung sorgen als es bei verputzten Grundöfen der Fall ist.
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