Eigenschaften

Man unterscheidet bezüglich der Brennbarkeit zwei Holzgrundarten:

Hart- bzw. Laubholz
(z. B. Birke, Buche, Eiche, Robinie, Esche)

Weich- bzw. Nadelholz
(z. B. Fichte, Kiefer, Tanne)

Bezogen auf das Gewicht (kWh/kg) hat Weichholz einen höheren Brennwert als Hartholz aufgrund der geringeren Dichte.

Da die Laubhölzer jedoch eine höhere Dichte besitzen, ist deren Heizwert je Volumeneinheit deutlich höher.

Brennwert und Heizwert beziehen sich auf die Wärmemenge, die bei der Verbrennung von Erdgas, Heizöl oder Kohle frei wird. Dabei bildet sich zusammen mit den Abgasen auch Wasserdampf. Der Brennwert gibt an, wieviel Wärme bei vollständiger Verbrennung freigesetzt wird, einschließlich der Wärmemenge, die in den Abgasen gebunden ist. Der Heizwert dagegen berücksichtigt diese "versteckte" Wärme nicht und ist daher immer niedriger als der Brennwert.

Als Heizöläquivalent bezeichnet man die Heizölmenge, die den gleichen Heizwert wie die vorgegebene Brennstoffmenge hat. Da der Brennholz-Heizwert vom Wassergehalt abhängt, muss dieser zu jeder Heizwertangabe mit angegeben werden. „Absolut trockenes“ Holz (= atro) mit 0 Prozent Wassergehalt ist nicht durch natürliche Trocknung, sondern nur durch technische Trocknung erreichbar. Der Endpunkt der natürlichen Trocknung ist der Zustand „lufttrocken = lutro“ mit etwa 15 Prozent Wassergehalt. Das Heizöläquivalent kann benutzt werden, wenn man den Holzeinkauf mit den Kosten der äquivalenten Heizölmenge vergleichen will. Zu beachten ist dabei allerdings, dass der Heizwert je Raummeter (Rm) einer Holzart eine starke Schwankungsbreite besitzt, die aus der Schwankungsbreite der Holzdichte und der Schwankungsbreite des Umrechnungsfaktors Festmeter (Fm, m³) nach Raummeter resultiert.

Untenstehende Tabelle enthält den Mittelwert des Heizwertes je Raummeter einer Holzart.

Ein Raummeter trockenes Laubholz ersetzt etwa 200 Liter Heizöl oder 200 m³ Erdgas. Nadelhölzer haben dagegen einen leicht höheren Heizwert je Gewichtseinheit, nehmen aber aufgrund ihrer geringeren Massedichte mehr Raum ein und brennen schneller ab.

Vor dem Anzünden schichtet man in den anzufeuernden Ofen zuerst leicht entflammbares trockenes holzreiches Zeitungspapier und darauf locker geschichtete Reste von Wellpappe oder gleich feines trockenes Spanholz oder Hackgut, als gleichwertige Zündhilfe wird auch wachs­getränkte Holzwolle verwendet. Durch die Verwendung des leicht brennbaren Papiers genügt die Flamme eines Streichholzes zum Anzünden. Aufgrund der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Holzes, verbunden mit dem dadurch schnellen Erreichen des Flammpunktes des Holzes beziehungsweise ausgasender Holzbestandsteile (Terpene bei Nadelholz, ätherische Öle bei Birken- oder Buchenholz, Wachsdampf bei Zündhilfen) entzünden sich die Spanhölzer schnell und setzen in der Folge gröbere Scheithölzer in Brand.

Wenn es um Heizkessel für Zentralheizungen geht, die noch nicht als sogenannte Holzvergaserkessel funktionieren (das sind jedoch auslaufende Modelle, da sie von öffentlichen Förderungen zum Beispiel KfW und Bafa ausgeschlossen sind und auch im Bestand zunehmend durch die Verordnung über kleine und mittlere Feuerungsanlagen (1. BImSchV) Probleme bekommen), wäre nachfolgende Anheizvariante richtiger, anstatt einen Ofen mit Holz vollzuschichten und ihn dann von unten anzustecken. Jedoch bleibt hier das Dilemma, dass nach dem Anheizen die nachfolgende Füllung „notgedrungen“ obendrauf kommt und dann das Problem wieder entsteht. Also besser einen Holzvergaser-Ofen/Kessel betreiben:

Werden die Scheithölzer oben auf die Zündhilfe geschichtet, kommt es zu einem oberen Abbrand, bei dem aus dem Scheitholz ausgasende Holzbestandteile vor dem Durchzünden dieser Rauchgase unverbrannt den Schornstein verlassen; wird das Feuer auf den dicken Scheithölzern entfacht, dann werden deren ausgasende flüchtigen Verbindungen durch die Brandzone geleitet, was einem unteren Abbrand gleichkommt. Dabei wird der Brennstoff effizienter genutzt. Beim Verbrennen von feuchtem Holz kondensieren diese flüchtigen Stoffe vereint mit dem ausgasenden Wasserdampf oder Wassernebel und werden zusammen mit Rußteilchen als Qualm wahrgenommen.

Die Holzverbrennung ist ein zweistufiger Vorgang mit Vergasung des Holzes als erstem und Oxidation von Gasen und Holzkohle als zweitem Teilprozess.

Bei der Verbrennung von Holz laufen folgende Teilprozesse zum Teil gleichzeitig und zum Teil nacheinander ab:

• Erwärmung des Brennstoffs durch Rückstrahlung von Wärme aus Flamme, Glutbett und Feuerraumwänden sowie infolge Durchströmung mit heißem Abgas

• Verdampfung leichtflüchtiger Holzbestandteile (Terpene und so weiter)

• Trocknung durch Verdampfung und Abtransport des Wassers (ab 100 °C)

• Zersetzung des Holzes durch Temperatureinwirkung (ab 250 °C)

• Vergasung des Holzes mit Primärluft zu Gasen und festem Kohlenstoff (ab 250 °C)

• Vergasung des Kohlenstoffs (ab 500 °C)

• Oxidation der brennbaren Gase zu Kohlenstoffoxiden (Kohlenmonoxid und Kohlendioxid) und Wasser bei Temperaturen ab 700 °C bis rund 1500 °C (maximal rund 2000 °C)

• Wärmeabgabe der Flamme an die umgebenden Wände und den neu zugeführten Brennstoff

Alle trocknenden und verdampfenden Vorgänge führen zur Temperaturverminderung der Flamme beziehungsweise des Abgases, das heißt zur Heizwertverminderung des Brennstoffes.

In einer Holzfeuerung erfolgt die Freisetzung dieser Stoffe durch Vergasung des Holzes (bei Luftmangel, das heißt Verbrennungsluftverhältnis Lambda < 1) im Glutbett. Dazu wird „Primärluft“ zugeführt. Bei der Erwärmung werden 80 bis 90 Gewichtsprozent der trockenen Holzmasse als Gase freigesetzt. In erster Linie sind das Kohlenmonoxid (CO), Wasserstoff (H2) und Kohlenwasserstoffe (CmHn). Der restliche Feststoffanteil bleibt als Asche zurück, setzt sich als Ruß ab oder wird in Form von Partikeln an die Umwelt abgegeben.

Anschließend werden die Gase mit Verbrennungsluft vermischt und in der Brennkammer in einer langen Flamme verbrannt. Für den Ausbrand der Gase wird in der Regel „Sekundärluft“ zugeführt. Da die Gase in einer langen Flamme ausbrennen, wird Holz als langflammiger Brennstoff bezeichnet. Die Holzkohle im Glutbett brennt dagegen langsam und mit geringer Flammenbildung ab (unter Bildung von mehr Kohlenmonoxid im Abgas).

Öfen „mit oberem Abbrand“ können austretende Gase eher abkühlen und unvollständig verbrennen, bei Öfen „mit unterem Abbrand“ werden die Gase durch das Glutbett geführt, dadurch intensiver erhitzt und vollständiger oxidiert.

Bei der Verbrennung werden als Hauptbestandteile Kohlendioxid (CO2) und Wasserdampf (H2O) freigesetzt. Holz enthält geringe Anteile an Stickstoff (≈900 mg/kg). Dieser wird – ebenso wie der in der Verbrennungsluft enthaltene Stickstoff – bei der Verbrennung teilweise zu Stickoxiden umgewandelt, die mit Wasser(dampf) zu Säuren weiterreagieren und die Umwelt belasten. Der darüber hinaus im Holz vorhandene Schwefel (≈120 mg/kg) wird überwiegend in der Asche gebunden, so dass nur wenig Schwefeldioxid emittiert wird.

Je größer die Holzfeuchte ist, desto mehr Wärme wird für die Verdampfung dieses Wassers benötigt, dadurch – aber auch bei Luftüberschuß (aus dem Aufstellraum abgesaugte Nebenluft bei einem „offenen Kamin“) – kühlen die Flammen ab und es kommt zu „unvollständiger Verbrennung“, darunter versteht man einerseits eine unvollständige Oxidation und ebenso die Reduktion organischer Verbindungen oder von Kohlenstoffdioxid zu Ruß oder Holzteer. Auch Luftmangel (durch schlechten Kaminzug oder Absperren der Luftzufuhr) oder schlechte Verbrennungsführung (zu wenig Verwirbelung im Feuerraum) können zu unvollständiger Verbrennung führen. Dabei werden in unterschiedlichem Umfang neue Verbindungen gebildet und emittiert, beispielsweise:

• sämtliche bereits oben genannten Verbindungen, die eben nicht verbrennen, sondern als ungenutzter flüchtiger Brennstoff über den Schornstein in die Umwelt abrauchen

• Kohlenstoffmonoxid (CO)

• Glanzruß (C)

• Kohlenwasserstoffe (CxHy)

• Wasserstoff (geringe Mengen, aus der Reduktion zu Ruß)

• Aschefeinstäube

• mineralische Stoffe

Kondensierbare Stoffe können an kalten Stellen kondensieren (Wärmetauscher bei Heizkesseln, lange Ofenrohre, im Kamin) und sich ablagern. Die Ablagerungen sind (auch wegen des Kondenswassers) klebrig, es bleiben daran Stäube hängen, die wiederum andere Stäube durch Zusammenballung und Verhakung anziehen.

Neuere Untersuchungen zeigen, dass die Gesamtbelastung durch Feinstaub, der beim Verbrennen von Holz entsteht, die Summe der Feinstaubemissionen der in Deutschland zugelassenen Kraftfahrzeuge überschreitet. Die Emissionen von Holzheizungen können jedoch durch die Wahl geeigneter Kessel beeinflusst werden.

Brennholz hat als nachwachsender Rohstoff den Vorteil, dass der in CO2 umgesetzte Kohlenstoff wesentlich kurzfristiger während des Wachstumes des Baumes aufgenommen wurde als bei fossilen Energieträgern (zum Beispiel Erdöl, Kohle, Erdgas).

Naturbelassenes Holz hat geringe Schwermetall- und Chlorgehalte; bei der Verbrennung von verunreinigtem Altholz können durchaus Schwermetalle (Arsen, Blei, Cadmium, Chrom, Kupfer, Nickel, Quecksilber, Zink und andere mehr) sowie Dioxine über Abgas und Asche emittiert werden. Gleiches gilt für Holzwerkstoffe wie Spanplatten oder Sperrholz, bei denen durch die verwendeten Klebstoffe, Beschichtungen oder Lackierungen Giftstoffe freigesetzt werden können.

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Brennholz