Hans Nagel
Entwicklung und Geschichte der Kachelöfen und offene Kamine
disserta Verlag
Nagel, Hans: Entwicklung und Geschichte der Kachelöfen und offene Kamine, Hamburg, disserta Verlag, 2015 Buch-ISBN: 978-3-95425-856-7 PDF-eBook-ISBN: 978-3-95425-857-4 Druck/Herstellung: disserta Verlag, Hamburg, 2015 Covermotiv: © Uladzimir Bakunovich – Fotolia.com
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Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung ........................................................................................................... 11 1.1. Impressionen ............................................................................................... 13 1.2. Entwicklung des Kachelofens ......................................................................... 15 2. Ofenkachel ......................................................................................................... 17 3. Kachelöfen in den einzelnen Stilepochen ............................................................... 20 Gotik (ca. 1200-1500) ...................................................................................... 20 Renaissance (ca. 1500-1650) ............................................................................ 20 Manierismus (ca. 1600-1620)............................................................................ 20 Barock (ca. 1670-1750) .................................................................................... 20 Rokoko (ca. 1725-1790) ................................................................................... 21 Louis-Seize-Stil (ca. 1770-1790) ........................................................................ 21 Klassizismus (1775-1850) ................................................................................. 21 Empire (ca. 1795-1815).................................................................................... 21 Biedermeier (ca. 1825-1850) ............................................................................ 22 Gründerzeit (ca. 1872-1895) ............................................................................. 22 Jugendstil (ca. 1895- 1910) .............................................................................. 22 3.1. Weitere Entwicklung ..................................................................................... 22 4. Brennstoffe......................................................................................................... 25 5. Überblick Warmluft-Kachelofen ............................................................................ 31 5.1. Genaue Betrachtung der Kachelofen-Warmluftheizung ................................... 31 5.2. Funktion ...................................................................................................... 35 5.3. Umwandlung von Strahlungs- in Konvektionswärme ........................................ 36 5.4. Heizeinsatz ................................................................................................... 37 5.5. Heizölbetriebene Heizeinsätze ........................................................................ 38 5.6. Brenngasbetriebene Heizeinsätze ................................................................... 39 5.7. Nachheizkasten ............................................................................................ 40 5.8. Luftführung .................................................................................................. 41 5.9. Wärmebedarf ............................................................................................... 42 5.10. Bauablauf eines Warmluftkachelofens.......................................................... 44 6. Überblick Kachelgrundofen .................................................................................. 51 6.1. Genaue Betrachtung des Kachelgrundofens oder Grundofens ........................... 52 6.2. Heizfläche .................................................................................................... 54
6.3. Ausführung des Kachelofens .......................................................................... 55 6.4. Fundamente ................................................................................................. 57 6.5. Feuerraum ................................................................................................... 59 6.6. Rahmenbedingungen für den Bau des Feuerraums .......................................... 62 6.7. Größe des Feuerraums .................................................................................. 62 6.8. Feuergeschränk-Ofentüren ............................................................................ 64 6.9. Gasschlitz ..................................................................................................... 65 6.10. Abmessung der Gasschlitze.......................................................................... 67 6.11. Der Weg vom Feuerraum zum Schornstein ................................................... 68 6.12. Zugsystem.................................................................................................. 69 6.13. Rauchgasrohr ............................................................................................. 71 7. Kombi-Ofen ........................................................................................................ 72 8. Weitere Ofensysteme .......................................................................................... 73 8.1. Heizkamin .................................................................................................... 73 8.2. Kachelherde und Backöfen ............................................................................ 74 8.3. Kaminofen.................................................................................................... 76 9. Schornstein ........................................................................................................ 78 9.1. Funktion des Schornsteins ............................................................................. 80 9.2. Schornsteinquerschnitt .................................................................................. 80 9.3. Gründung von Schornsteinen ......................................................................... 81 9.4. Anordnung von Reinigungsöffnungen ............................................................. 81 9.5. Schornsteine für offene Kamine ..................................................................... 82 9.6. Raumluftabhängige Feuerstätten ................................................................... 83 9.7. Raumluftunabhängige Feuerstätten ................................................................ 84 9.8. Allgemeine Anforderungen an Abgasanlagen .................................................. 85 9.9. Brandschutz ................................................................................................. 85 9.10. Dichtheit .................................................................................................... 87 9.11. Feuchteschutz ............................................................................................ 87 9.12. Anordnung von Abgasanlagen...................................................................... 89 10. Offener Kamin .................................................................................................. 91 10.1. Entwicklung ................................................................................................ 91 10.2. Offener Kamin und Raumgestaltung ............................................................. 95 10.3. Anwendungsbereiche von offenen Kaminen .................................................. 97 10.4. Bauteile des offenen Kamins ........................................................................ 98
10.4.1. Feuerraumboden .................................................................................. 98 10.4.2. Ascheraum ........................................................................................... 98 10.4.3. Sicherheitsfläche................................................................................... 99 10.4.4. Kaminöffnung ....................................................................................... 99 10.4.5. Feuerraum ..........................................................................................100 10.4.6. Kaminrost ...........................................................................................102 10.4.7. Rauchsims...........................................................................................102 10.4.8. Rauchkammer .....................................................................................102 10.4.9. Rauchklappe .......................................................................................103 10.4.10. Rauchschürze ....................................................................................104 10.5. Baustoffe und Baumaterialien .....................................................................104 10.6. Brennmaterialien........................................................................................105 10.7. Bedienung und Betriebsweise .....................................................................106 10.7.1. Anheizvorgang ....................................................................................107 10.7.2. Weiterheizen .......................................................................................108 10.7.3. Entaschung .........................................................................................108 10.7.4. Reinigung............................................................................................108 10.8. Kamin-Zubehör ..........................................................................................109 10.9. Funktion des offenen Kamins ......................................................................110 11. Gestaltung .......................................................................................................115 11.1. Kreationen.................................................................................................116 11.2. Preis .........................................................................................................117 11.3. Design ......................................................................................................118 11.3.1. Form ..................................................................................................118 11.3.2. Funktion .............................................................................................119 11.3.3. Konstruktion ........................................................................................119 11.4. Physiologische Wirkung der Farben .............................................................120 12. Wohnbehagen .................................................................................................124 13. Kachelofen und die Solarenergie .......................................................................126 a) Das Niedrigenergiehaus ...............................................................................127 b) Die Feuerstelle mit Heizkesselteil .................................................................127 c) Die Solaranlage ...........................................................................................128 d) Die Speichereinheit .....................................................................................128 e) Die Wandheizung ........................................................................................129
14. Bilderverzeichnis ..............................................................................................130 15. Literaturverzeichnis ..........................................................................................134 Verordnungen: ...................................................................................................134 Normen: ............................................................................................................135 Internetseiten: ...................................................................................................136
Die Urform bestand aus einem walzen-
1. Einleitung Wer heute vom „guten alten Kachelofen“ spricht, schwelgt meist in nostalgischer Begeisterung.
Aus
Überlieferungen
wissen wir, welche wichtige Bedeutung solch ein Prunkstück früher hatte. Es war die einzige Wärmequelle im ganzen Haus.
Seine
gemütliche
Atmosphäre
lockte Mensch wie Tier an. Nicht selten gab es Zank um die begehrten Plätze auf
Die Urform der heutigen wärmespeiÖfen
nengewölbe aus Lehm als Oberbau. Die Steine hatten schon damals die Aufgabe, die Wärme zu speichern. Damit war es dem Menschen erstmals gelungen, die Glut des bewahren
und
offenen Feuers zu in
Strahlungswärme
umzuwandeln. Ab dem 10. Jahrhundert gewann der Lehm- oder Steinofen mit dem Rauchabzug über einem eigenen
der Ofenbank.
chernden
förmigen Steingebilde mit einem Ton-
findet
man
in
den
Pfahlbauten der Bronzezeit. Schon vor 4500 Jahren wurden diese Öfen im süddeutschen Alpenvorland gebaut.1
Schornstein an Bedeutung. Diese Öfen sind gemauert und bestehen aus einem kubischen Unterbau mit einem gewölbten Oberbau. Solche über 1000 Jahre alte Ofenformen sind heute noch in Südtirol anzutreffen.2
Bild 1: Kachelofen
1
Hebgen: Ratgeber Kachelöfen
S. 96
2
Hebgen: Ratgeber Kachelöfen S. 96 11
In der weiteren Entwicklung wurden
Mit Beginn des Industriezeitalters geriet
Becher und Schüsseln aus Keramik zur
die traditionelle Bauweise immer mehr in
Verbesserung der Heizwirkung einge-
Vergessenheit. Der massenhaft produ-
setzt. Daraus haben sich die ersten
zierbare Kachelofen mit einem Metallein-
Ofenkacheln
den
satz wurde geboren. Mit der Entwicklung
Töpfern gelang aus den runden kerami-
der Zentralheizung zu Beginn des 20.
schen Schüsseln quadratische Kacheln
Jahrhunderts wurde der Kachelofen aus
zu fertigen, war es möglich die Umman-
den
telung des Kachelofens komplett aus
verdrängt.
entwickelt.
Als
es
Wohnzimmern
der
Menschen
Kacheln herzustellen. Mit der Energiekrise der siebziger Jahre Im Laufe der Jahrhunderte veränderte
besann man sich seiner wieder als
sich die Kachel mit den wechselnden
unabhängige Zusatz- und Übergangs-
Stilrichtungen, von der Gotik, über das
heizquelle. Während der achtziger Jahre
Barock, Rokoko, Biedermeier bis in die
sorgte
heutige Zeit. Vor mehr als 500 Jahren
sprächsstoff, um das Image von Holzhei-
setzte sich dann das Prinzip des Grund-
zungen zu verbessern wurde die CO2-
ofens durch. Anfänglich wurde mit sehr
Neutralität des Holzes postuliert. Gleich-
einfachen Materialien gebaut wie z. B.
zeitig
Bachsteine und Lehm. Im Alpenraum
verstärktes
wurde auch Speckstein verwendet.
Umwelt, der Wunsch nach mehr Lebens-
der
Treibhauseffekt
entwickelte
für
Ge-
sich
ein
neues,
Bewusstsein
für
unsere
und Wohnqualität stieg. Der Kachelofen Durch die zunehmende Erfahrung im
wurde wieder ein fester und schöner
Ofenbau wurde nicht nur eine Verbesse-
Bestandteil innerhalb des Wohnbereichs.
rung
erzielt,
Zu diesem Zeitpunkt orientierte sich die
sondern auch die Möglichkeiten der
Gestaltung und Form der Kachel noch
Gestaltung blieben nicht unerkannt.
überwiegend
in
der
Funktionsweise
an
der
traditionellen
Schüsselkachel. Nur langsam entwickelte Mit den üppigen Dekorationsformen des
sich ein, dem Zeitgeist entsprechendes,
Barock war im 16. und 17. Jahrhundert
eigenes Kacheldesign.
eine Blütezeit des Ofenbaus erreicht. Allerdings war diese Form der verkachelten Öfen nur den reichen Bürgern vorbehalten. 12
Die Definition lässt erkennen, dass der Begriff
„ortsfester
Kachelofen“
sehr
umfassend ist und damit auch die Anwendungsmöglichkeiten des Kachelofens sehr vielseitig sind.
Bild 2: Schüsselkacheln Diese Definition möchte ich dieser Arbeit Die Entwicklung des Kachelofens ist ein
zugrunde legen und die Vielfalt sowohl
Stück Geschichte der Gestaltung, aber
im technischen als auch im gestalteri-
auch ein Stück Geschichte der Technik.
schen Bereich des Kachelofens heraus-
Die Kachelofenbauer waren und sind
arbeiten.
auch weiterhin bestrebt neue Erkenntnisse der Wärmelehre und der modernen Feuerungstechnik im Kachelofenbau zur Anwendung zu bringen. Schon vor 500 Jahren gab es ein Bestreben dem Kachelofen eine gute technische und wirtschaftliche Innengestaltung in der Konstruktion zu geben. Das zeugte vom hohen handwerklichen und technischen Können des Kachelofenbauers.
1.1. Impressionen Jeder kennt das unbeschreiblich schöne Gefühl: Draußen vor dem Haus auf einer Bank in der Sonne zu sitzen, an die warme Wand sich anzulehnen und zu entspannen, die Alltagssorgen vergessen und die Sonnenstrahlen „bis ins Herz“ eindringen lassen, tief einatmen und das Glück richtig spüren. Was diesen Augenblick ausmacht, ist die
Nach dem heutigen Stand der Technik wird der „Kachelofen“ in den technischen Bestimmungen und Normen folgendermaßen definiert:
Strahlungswärme
wendungsort erbauten Öfen, die aus keramischen Baustoffen bestehen und die mit festen, gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen sowie mit elektrischem Strom betrieben werden können.“3 3
Sonne
und
Hauswand. Sie durchwärmt den ganzen Körper und regt den Geist zum sensiblen Fühlen, zum positiven Denken und zum neugierigen
„Als ortsfeste Kachelöfen alle im Ver-
von
Erleben
an.
Sie
wirkt
beruhigend auf Kreislauf und Nerven wie Labsal
nach
einem
anstrengenden
Arbeitstag. Auch in der kalten Jahreszeit lässt sich dieses entspannende Gefühl erleben. Mit Hilfe eines Grundofens lässt sich eine
Schiffert: Kachelofen 2000 S. 11 13
ähnliche milde Strahlungswärme erzeugen, wie sie die Sonne abgibt.
Bild 3: Strahlungswärme
Bild 5: Schema Grundofen
Der Grundofen ist die ursprünglichste Art zu heizen und stellt nachweislich die sparsamste und gesündeste Art des Heizens mit Holz dar.
heit geraten. Seit geraumer Zeit aber entscheiden sich gerade junge Familien wegen des besseren Raumklimas und
Die Holzscheite brennen auf dem Boden des Ofens.
Fast wäre der Grundofen in Vergessen-
Die dicken Ofenwände aus
feuerfesten Schamottesteinen nehmen die ungestüme Energie des Feuers in sich auf und geben sie langsam als milde Strahlungswärme an den Raum ab.
der unvergleichlichen Vorteile wieder für die traditionelle Art des Heizens mit Holz und somit für einen Grundofen. Es gibt zwei Arten von Kachelöfen. So genannte Warmluftkachelöfen, die die Raumluft zum Heizen verwenden und die bereits vorgestellten Grundöfen. Ein Unterscheidungsmerkmal für Kachelöfen ist die Art und Weise, wie sie die Wärme an den Menschen weitergeben. Beim
Warmluftkachelofen
wird
ein
Metalleinsatz aufgestellt und angeschlossen
und mit Kacheln oder Mauerwerk
als
optisch
ansprechende
Attrappe
Bild 4: Grundofen
umbaut. Der Metalleinsatz heizt sich
Die Wärme des Rauchs wird in einem
rasch auf und gibt seine Wärme, schon
Labyrinth
nach kurzer Zeit, vorwiegend als heiße
ausgenützt. 14
aus
gemauerten
Zügen
Luft an den Raum ab. Die Funktionswei-
se kann mit der Heizung im Auto
kann sich deshalb nicht überhitzen und
verglichen werden, die Wärmestrahlung
keinen
spielt dabei eine untergeordnete Rolle.
Durchwärmung der Ofenmasse benötigt
Es dominiert die auch gern als „schnelle
zwar etwas Zeit, dafür bleibt die Wärme
Wärme“ hochgelobte Konvektion mit den
aber für einen langen Zeitraum erhalten.
bekannten Nachteilen: hoher Energie-
Die kurze Aufheizzeit von Warmluftsys-
verbrauch,
Speicherleistung,
temen wird gerne überbewertet und die
mit
unangenehmen
riechbar
kaum trockene,
angereicherte,
drückend
Hausstaub heiße
Luft.
Folgeerscheinungen können ein heißer
Hausstaub
aufwirbeln.
Auswirkungen
Die
von
Konvektion auf Energieverbrauch und Wohlbefinden werden unterschätzt.
Kopf und kalte Füße sein.
1.2. Entwicklung des Kachelofens Hand in Hand mit der Wandlung der offenen Feuerstelle vollzieht sich auch die Entwicklung des Kachelofens. Wie bereits in der Einleitung erwähnt kann ein Backofen, bestehend aus einem Gewölbe von Lehm oder Lehmziegeln,
Bild 6: Konvektion
als die Urform des Kachelofens angeseDer Grundofen hingegen stellt die seit
hen werden. Dieser stand ursprünglich
Jahrhunderten
außerhalb
bewährte
traditionelle
des
Hauses.
Um
seine
Kachelofen-bauweise dar. Er hat keinen
wärmespeichernde
Metalleinsatz und keine Luftschlitze. Er
nutzen wurde er im Laufe der Zeit ins
wird von „Grund“ auf aus schweren,
Haus verlegt. Aufgrund geschichtlicher
keramischen Werkstoffen wie Schamot-
Überlieferungen
te, Speckstein oder Feuerbeton aufge-
ungefähr um das Jahr 700 zum ersten
mauert. Sie werden von Feuer und
Mal
Rauch aufgeheizt und geben ihre Wärme
worden sind.
Töpfe
in
Eigenschaft
wird
vermutet,
Lehmöfen
zu
dass
eingebaut
vorwiegend als Strahlungswärme ab, ähnlich wie die Sonnenstrahlen auf der Bank vor dem Haus. Das Besondere an der Strahlungswärme ist, dass sie nur feste Körper erwärmt. Die Raumluft 15
Ofentüre. Es wurden hierfür so genannte Mauersteinverschlüsse angefertigt. Ein Stein wurde, nachdem das Holz abbrannte und die Rauchgase den Ofen verlassen hatten, in die Feuerungsöffnung eingesetzt. Dadurch wurde ein rasches
Auskühlen
des
Ofeninneren
verhindert und eine längere Wärmeabgabe erreicht.
Bild 7: Lehmofen Anhand von Feststellungen wird der Ofen einer slawischen Herkunft zugeordnet. Daraus entwickelte sich der so genannte „Gewölbekachelofen“, „Augenofen“, „Duttenofen“ oder der „Altdeutsche
Kachelofen“.
Die
damaligen
Ofenerbauer benutzten die Kacheln bzw. Töpfe um den Ofen zu verschönern und eine
höhere
Wärmespeicherung
zu
ermöglichen. Dabei erkannten sie, dass sich durch den Einbau von Topfkacheln die Heizfläche vergrößert und somit eine bessere Wärmeabgabe erfolgt.
Die Kacheln und Töpfe wurden zur Verschönerung glasiert. Dabei bedienten sie sich der ältesten und einfachsten Töpferglasur, der Bleiglasur. Mit Kupfer ließen sich damals grüne Glasuren und mit Mangan braune Glasuren für die Veredelung der Kacheln nutzen. In den meisten Fällen besaßen die Kachelöfen noch keine verschließbare 16
Auch heute noch wird die geschmeidige
2. Ofenkachel Die Entstehungsgeschichte der Ofenkachel lässt sich bis in die Antike zurückverfolgen. Dabei machten sich einige Kulturvölker die hohe Feuerbeständigkeit und
Wärmespeicherfähigkeit
kerami-
Masse aus Ton und Wasser von Meisterhand geformt und vielfältig gestaltet. In der Hitze des Feuers werden die getrockneten Teile gebrannt und erhalten damit Festigkeit und Härte.
scher Materialien zu Nutze. So belegen 2500 Jahre alte Funde die Verwendung
Die besondere Fähigkeit der Ofenkachel
von Topf- und Schüsselkacheln, „cacca-
besteht darin, Wärme aufzunehmen, zu
bus“4 genannt, zur Beschleunigung der
speichern und allmählich wieder abzuge-
Wärmeabgabe früherer Lehmöfen. Aus
ben.
der Bezeichnung „caccabus“ entwickelte
Die Hitze des Feuers dringt in die Kachel
sich im späteren Sprachgebrauch der
ein und wird dort gespeichert. Ein Vorrat
Begriff „Kachel“.
bildet sich, der über mehrere Stunden wieder gleichmäßig als Wärme an die
Was aber macht die Ofenkachel so
Umgebung abgestrahlt wird.
besonders? Die Kachel besteht durch und durch aus
Damit lässt das optimierte Kachelmateri-
natürlichen Materialien. Grundbestandteil
al mit seiner moderaten Wärmeleitfähig-
ist Ton, der fast überall in der Natur
keit
vorkommt.
Anfassen des Kachelofens zu.
Dieser
entsteht
durch
in
der
Regel
ein
unbesorgtes
Verwitterung von Urgestein, also durch die Wirkung von Hitze und Kälte, Wasser
Ofenkacheln haben eine lange Tradition
und Eis, Wind und Bewegung. Ton
in der sie sich nicht nur mit ausge-
besteht somit aus feinsten Teilchen
wogenen Eigenschaften als Wärmespei-
wechselnder
und
cher, sondern auch durch die Qualität
Struktur, die auch unverwitterte Ge-
der Oberflächen bewährt haben. Auf-
steinsreste wie Feldspat, Glimmer und
grund der Oberflächenglasur widerste-
Quarz enthalten.
hen sie den täglichen Belastungen der
Zusammensetzung
Benutzung. Sie behalten für immer ihre vielen
originalen Farben. Dies sind typische
Jahrhunderten für die Töpferei und die
Eigenschaften für qualitativ hochwertige
Herstellung von Ofenkacheln genutzt.
Keramik-produkte.
Ausgesuchter
4
Ton
wird
seit
Glöckel: Die Kachel S. 4 17
