Wie funktioniert ein Schornstein eigentlich genau?

Die genaue Funktionsweise eines Schornsteines und die beim Schornstein zum Tragen kommenden Gesetze werden in diesem Beitrag ausführlich erläutert. Ebenfalls erklären wir Ihnen, warum die Größenverhältnisse im Schornstein so bedeutsam sind und weshalb er richtig dimensioniert werden muss.

Das grundlegende Prinzip, welches einen Kamin überhaupt seine Arbeit machen lässt, wird in der Physik passenderweise Kamineffekt genannt. Warme Luft strömt im Schornstein nach oben, da dieser mit kühlerer Luftmasse gefüllt ist, aber wieso?  Den Grund hierfür nennt man Konvektion. Durch das Konvektionsprinzip entsteht ein vertikal nach oben gerichteter Luftstrom, da warme Luft, die immer eine geringere Dichte hat als kalte Luft, nach oben steigt. Dieser Vorgang erfolgt auch im Inneren des Kamins, wodurch die Abgase automatisch durch den Kamin nach außen geleitet werden. Auch in der Thermik kann man das Konvektionsprinzip deutlich erkennen. So lassen sich zum Beispiel Segelflugzeuge oder Vögel von den wärmeren Luftströmen in der Umgebungsluft nach oben tragen. Durch die Konvektionsgesetze steigt also die warme Luft in der kalten Luft des Kamins auf und entweicht schließlich am oberen Ende dessen. Das ist das Grundprinzip, zusätzlich sollte man aber noch den Bernoulli-Effekt kennen.

Der Bernoulli-Effekt, erfunden bzw. geschrieben des Schweizers Daniel Bernoulli, kommt an zweiter Stelle der wichtigsten physikalischen Gesetze, die beim Kamin zu tragen kommen.  Die Theorie ist sehr kompliziert, aber wir wollen uns hier nicht in die Tiefen der Strömungslehre wagen, denn der Vorgang im Kamin ist eigentlich doch ganz einfach zu beschreiben.  Durch nach oben steigende, warme Luft wird ein Unterdruck im Kamininneren erzeugt. Durch diesen werden noch mehr warme Luftmassen nach oben geströmt. Im selben Zug werden auch die festen Bestandteile der Abgase, also unverbranntes Material und Rauchpartikel mit nach außen geführt. Diesen Vorgang nennt man auch Sogwirkung. Mit unterschiedlichen physikalischen Formeln und Gleichungen kann der Sogeffekt des Kamins heutzutage ziemlich genau berechnet werden. Entscheidend sind hierfür aber diverse Aspekte.

Von Bedeutung ist selbstverständlich auch der Durchmesser im Inneren des Kamins, da in einem schmäleren Rohr immer größerer Druck entsteht, als in einem breiteren Rohr. Auch die Schornsteinlänge spielt eine große Rolle, hier gilt ebenfalls: Umso länger der Schornstein, desto geringer der Druck im Inneren. Neben dem Durchmesser und der Länge sind jedoch auch die Abgastemperatur, die Zusammensetzung der Abgase und noch viele andere Aspekte zu beachten.

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