Abgasmassenstrom

Was der Abgasmassenstrom beschreibt

Der Abgasmassenstrom gibt an, welche Masse an Abgas eine Feuerstätte in einem bestimmten Betriebszustand pro Zeit abgibt. In Ofendatenblättern steht der Wert meist in Gramm pro Sekunde (g/s).

Zum Abgas gehören nicht nur die Verbrennungsprodukte des Holzes. Auch die Luft, die durch den Brennraum strömt und nicht vollständig für die chemische Reaktion benötigt wird, verlässt die Feuerstätte über den Schornstein. Deshalb ist die Abgasmasse deutlich größer als die gleichzeitig verbrannte Holzmasse.

Nicht verwechseln: Der Abgasmassenstrom ist weder der Holzverbrauch noch ein Emissionswert. Er sagt nicht direkt, wie viel Staub oder Kohlenmonoxid entsteht.

Ein konkretes Zahlenbeispiel

Ein Datenblatt nennt beispielsweise 6 g/s Abgasmassenstrom bei Nennwärmeleistung. Auf eine Stunde umgerechnet sind das:

• 6 g/s × 3.600 Sekunden = 21.600 g,
• also 21,6 kg Abgas pro Stunde.

Das bedeutet nicht, dass 21,6 kg Holz verbrannt werden. Der größte Massenanteil stammt aus der zugeführten Verbrennungsluft. Die Holzaufgabe kann im selben Zeitraum beispielsweise nur wenige Kilogramm betragen.

Warum Masse und nicht nur Volumen angegeben wird

Das Volumen von Gas verändert sich stark mit Temperatur und Druck. Dieselbe Abgasmasse beansprucht bei hoher Temperatur mehr Raum als nach der Abkühlung. Die Masse bleibt dagegen erhalten, solange kein Stoff hinzukommt oder abgeschieden wird.

Für die Schornsteinberechnung werden deshalb Abgasmassenstrom und Abgastemperatur gemeinsam verwendet. Daraus lässt sich ableiten, welches Gasvolumen durch die einzelnen Querschnitte strömt und welche Geschwindigkeit sowie welche Druckverluste entstehen.

Welche Rolle der Wert für den Schornstein spielt

• Strömungsgeschwindigkeit: Bei gleichem Querschnitt führt ein größerer Massenstrom in der Regel zu höherer Strömungsgeschwindigkeit.
• Druckverlust: Höhere Geschwindigkeit erhöht die Widerstände in Rohr, Bögen und Querschnittswechseln.
• Wärmetransport: Der Massenstrom transportiert Wärme in den Schornstein und beeinflusst dessen Erwärmung.
• Mündung: Die Abgasmenge muss unter den berechneten Bedingungen sicher über die Mündung austreten können.
• Querschnitt: Der passende Durchmesser ergibt sich nicht aus dem Massenstrom allein, sondern zusammen mit Temperatur, Förderdruck, Höhe und Rohrführung.

Warum ein hoher Wert nicht automatisch schlecht ist

Ein hoher Abgasmassenstrom kann zu einer großen Feuerstätte, einer hohen Leistung oder einer konstruktiv vorgesehenen Luftmenge gehören. Daraus folgt nicht automatisch ein schlechter Wirkungsgrad oder eine unsaubere Verbrennung.

Ein unnötig großer Luftüberschuss kann allerdings zusätzliche Abgasmasse erzeugen und Wärme aus dem Brennraum tragen. Ob das beim konkreten Gerät relevant ist, zeigt nicht der Massenstrom allein, sondern das Zusammenspiel aus Wirkungsgrad, Abgastemperatur, Emissionswerten und Betriebsweise.

Warum ein niedriger Wert nicht automatisch besser ist

Ein kleiner Massenstrom kann bei einer leistungsarmen oder besonders geregelten Feuerstätte normal sein. Er kann aber auch zu niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten und stärkerer Abkühlung im Schornstein führen. Besonders in einem großen oder ungedämmten Bestandsschacht kann dadurch der Förderdruck in der Anheiz- oder Teillastphase kritisch werden.

„Weniger Abgas“ ist deshalb kein eigenständiges Qualitätsmerkmal. Die Abgasanlage muss genau zu dem vom Hersteller angegebenen Wert passen.

Der Wert verändert sich mit dem Betriebszustand

• Beim Anheizen sind Temperatur und Luftmenge anders als im stabilen Nennbetrieb.
• Eine größere Holzauflage erzeugt andere Abgasbedingungen als die vorgeschriebene Brennstoffmenge.
• Stark geöffnete Luftregler können mehr Luft und damit mehr Abgasmasse durch das Gerät führen.
• Zu hoher Förderdruck kann den Luftdurchsatz und die Abbrandgeschwindigkeit erhöhen.
• Bei geregelten Pellet- oder Gasgeräten verändern Gebläse und Leistungsstufe den Massenstrom gezielt.

Der Datenblattwert gehört deshalb immer zu einem definierten Prüf- oder Lastzustand. Für Geräte mit mehreren relevanten Leistungsstufen können mehrere Abgaswerte angegeben sein.

Wo der Abgasmassenstrom benötigt wird

1. bei der Schornsteinberechnung und Querschnittsbemessung,
2. beim Austausch einer Feuerstätte an einem vorhandenen Schornstein,
3. bei der Planung langer oder mehrfach gebogener Verbindungsstücke,
4. bei Mehrfachbelegung eines Schornsteins,
5. bei Sanierung eines großen Bestandsschachts mit einem Innenrohr,
6. bei der Bewertung von Teillast- und Kondensationsbedingungen.

Typischer Fehler: Zwei Öfen besitzen beide 6 kW und einen 150-mm-Stutzen und werden deshalb für schornsteinseitig gleich gehalten. Ihre Abgasmassenströme, Abgastemperaturen und notwendigen Förderdrücke können trotzdem deutlich verschieden sein.