Mit Brennholz oder Feuerholz wird Holz bezeichnet, das zum Heizen oder Kochen genutzt wird. mini|Stückholz als Brennholz vor dem Abtransport
Trockenes Holz wird zur Verbrennung in einem Nutzfeuer verwendet. Es ist der älteste Brennstoff der Menschheit und wird seit etwa 400.000 Jahren genutzt. Während man im 20. Jahrhundert in den Industrieländern von der Brennholznutzung zugunsten von Brennmitteln mit höherer Energiedichte und geringeren Preisen abkam, wird seit Beginn des 21. Jahrhunderts wieder zunehmend Wärme mit Brennholz gewonnen. In Entwicklungsländern wird zum Kochen – zur Vermeidung von Rauch bei offenen Feuerstellen – anstelle von grünem frischem Holz oft von Köhlern hergestellte Holzkohle verwendet.
Brennholz oder Feuerholz sind weitgefasste umgangssprachliche Begriffe für „Energieholz“, welcher der Oberbegriff für die verschiedenen Handelsformen, wie zum Beispiel „Ofenfertiges Stückholz“, „Scheitholz“ und „Brennreisig“ ist. Holzpellets, Hackschnitzel und Holzbriketts bestehen auch aus Holz, werden umgangssprachlich aber nicht Brennholz genannt.
Von zentraler Bedeutung für den Wert von Brennholz ist der Heizwert. Weitere relevante Eigenschaften können die Brenndauer sowie die Optik und der Geruch beim Verbrennen sein. mini|Brennholzstapel mini|Ungespaltenes Brennholz im offenen Feuer
Eigenschaften Heizwert Da Holz ein Naturprodukt ist, unterliegt sein Aufbau und seine Zusammensetzung Schwankungen. Das kann sich auch auf den Heizwert pro Masse (zum Beispiel in kWh/kg) oder pro Volumen (z. B. in kWh/Kubikdezimeter) auswirken.
Beim Heizwert pro Masse (kWh/kg oder MWh/t) spielt die unterschiedliche Dichte der Holzarten keine Rolle. Wichtig ist der Wasseranteil, angegeben als Wassergehalt w%.
Der Heizwert von feuchtem Holz ergibt sich wie folgt: Heizwert der im Holz enthaltenen Trockenmasse minus der Energie, die zum Verdampfen des Wasseranteils benötigt wird. Die Verdampfungsenthalpie von Wasser beträgt 0,63 Kilowattstunden pro Kilogramm. Hinzu kommt ein Verlustanteil durch die Wärmekapazität des Wassers und des Dampfes. Dieser hängt von der Abgastemperatur ab. Brennwertkessel gewinnen diese beiden Verlustanteile nahezu vollständig zurück, weil der Dampf weitgehend wieder kondensiert und die Abgastemperatur niedrig ist.
Sehr trockenes Laubholz hat einen Heizwert von etwa 5 kWh/kg. Nadelholz hat einen Heizwert von etwa 5,2 kWh/kg, weil es mehr Harz enthält als Laubholz.
Biologische Abbauprozesse durch Pilze und Insekten (z. B. durch ungeeignete Lagerung) können bei Brennholz zu einem Verlust von Trockenmasse und Heizwert führen.
mini|hochkant=1.4|Heizwert pro Masse (Nadelholz/Laubholz) in Abhängigkeit vom Wassergehalt
Beispielberechnung für den Heizwertvon 1 Kilogramm Brennholz mit 20 % Wassergehalt:80 % * 5,2 kWh − 20 % * 0,63 kWh = 4,03kWhHeizwertTrockenmasseVerdampfungs-WärmeWasseranteilpraktischerHeizwert
Die Beispielrechnung zeigt, dass die Abnahme des massebezogenen Heizwertes mit zunehmendem Wasseranteil hauptsächlich auf der Verringerung des Trockenmasseanteils basiert und nur nachrangig auf der zunehmenden Verdampfungsenthalpie des Wassers, die die Energieausbeute beim Verbrennen verringert.
Der Wirkungsgrad der Feuerstätte und deren Eignung, feuchtes Holz zu verfeuern, gehen ebenfalls in die Effizienz ein. Kaminöfen erreichen über 80 Prozent und offene Kamine bis zu 30 Prozent.Wirkungsgrad bei Kaminöfen. In: ofenseite.com, 30. März 2020. Abgerufen am 5. Juni 2022.
Heizöläquivalent und Energiedichte 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, um den Holzeinkauf mit den Kosten der äquivalenten Heizölmenge zu vergleichen. 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.
Holzart lufttrockenHeizwert(in kWh/kg)Heizwert(in MJ/kg)Heizwert(in MWh/Rm)Rohdichte(in kg/dm³)Handelsdichte(in kg/Rm)Buche, Esche4,2 15 2,0 0,74 480Eiche4,2 15 2,0 0,69 470Birke4,2 15 1,9 0,68 450Lärche4,3 15,5 1,8 0,58 420Kiefer4,3 15,5 1,6 0,51 360Fichte4,3 15,5 1,4 0,44 330Heizöl1243 10 0,84 840Braunkohlebriketts5,3 19 2,2 0,60
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.
Anzünden Anzündhilfen sind trockene Holzspäne, Zweige, Fidibus (Zündhilfe), Kohlenanzünder (Trockenspiritus) oder mit Paraffin getränkte Holzwolle. 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.
Werden die Scheithölzer oben auf die Zündhilfe geschichtet, kommt es eventuell zu einer unvollständigen Verbrennung, bei der aus dem Scheitholz ausgasende Holzbestandteile unverbrannt den Schornstein verlassen. Wird das Feuer auf den dicken Scheithölzern entfacht, dann werden deren ausgasende flüchtige organische Verbindungen durch die Brandzone geleitet, was zu vollständigerer Verbrennung führt und es werden daher weniger Schadstoffe emittiert. Letztere Variante wird empfohlen, um Rauch- und Rußemission zu verringern.Kamin anzünden: Diese Fehler sollten Sie vermeiden, Mitteilung vom 11. Nov. 2022, abgerufen am 6. Feb. 2023siehe auch richtig anfeuern (Land Südtirol) Dazu wird mehr Anzündmaterial benötigt.
Verbrennung Die Holzverbrennung ist ein zweistufiger Vorgang mit Holzvergasung als erstem und Oxidation von Gasen und Holzkohle als zweitem Teilprozess.
Bei der Verbrennung von Holz laufen folgende Teilprozesse zum Teil gleichzeitig und teils nacheinander ab: Erwärmung des Brennstoffs durch Rückstrahlung von Wärme aus Flamme, Glutbett und Feuerraumwänden sowie infolge Durchströmung mit heißem Abgas Verdampfung leichtflüchtiger Holzbestandteile (Terpene usw.) 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)
Oxidation der brennbaren Bestandteile zu Kohlenstoffoxiden (Kohlenstoffmonoxid und Kohlenstoffdioxid) 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 Kohlenstoffmonoxid (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 Kohlenstoffmonoxid 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.
Emissionen
Holzarten mini|Buchenholz ist ein beliebtes Brennholz Zu Heizzwecken finden verschiedene Holzarten Verwendung. Zu unterscheiden ist hauptsächlich nach Heizwert, Brenndauer und Nutzungskomfort (Flammenbild, Geruch).
Pro Volumen (Raummeter) haben Laub- sowie Harthölzer einen deutlich höheren Heizwert als Laubweichhölzer oder Nadelhölzer. Pro Gewicht liegt aber der Heizwert von Nadelholz etwas über dem von Hartholz. Nadelholz brennt schneller und unter Entwicklung höherer Temperaturen ab als Hartholz. Das ist im Wesentlichen im höheren Harzgehalt begründet.
Für Heizzwecke ist meist eine kontinuierliche Wärmeentwicklung erwünscht. Vor allem die Verbrennungstechnik entscheidet darüber, welche Holzarten sich jeweils besser eignen. In modernen Holzvergaserkesseln zur reinen Wärmegewinnung können durch die hochtemperaturige Verbrennung alle Brennholzarten ohne Einschränkung optimal genutzt werden.
Für offene Kamine oder Kaminöfen eignen sich alle Laubharthölzer sehr gut als Energieträger. Sie brennen langsamer und anhaltender als Nadelholz, bilden aber etwas mehr Asche (Wartung). In größeren Anlagen kommt daher bevorzugt billigeres Nadelholz zum Einsatz.
Für Küchenöfen ist das schneller brennende Nadelholz erwünscht, da es schnell Wärme bereitstellt („Hochheizen“ eines kalten Ofens, direktere Regelung der Kochplattentemperatur). Es ist aber langflammiger und braucht daher mehr Flammraum und höhere Sauerstoffzufuhr. Daher sind Küchenöfen meist gänzlich anders konstruiert als Heizöfen.
Die verschiedenen Holzarten haben bei der Verwendung als Brennholz Vor- und Nachteile: Fichte ist ein relativ schnell an- und abbrennendes Holz und eignet sich daher sehr gut zum Anbrennen. Häufig wird es auch in Grundöfen/Vergaserkesseln verwendet. In Europa ist Fichtenwald weit verbreitet und das Holz günstig zu erwerben. Für den offenen Kamin eignet es sich weniger, da aufplatzende Harzblasen zum Spritzen von Glut führen können. Tanne brennt ähnlich schnell wie Fichte, verursacht aber durch die geringere Ausprägung von Harzblasen deutlich weniger Funkenflug. Tanne ist das klassische Brennholz des Alpenraums für offene Herdfeuer, ist aber kaum noch sortenrein zu erhalten. Kiefer und Lärche sind – bei ähnlichem Brennverhalten – von weitaus besserer Qualität, spielen aber nur regional als Heizmittel eine Rolle. Birke wird gerne für offene Kamine verwendet. Auch wenn oft Buche oder Esche an erster Stelle genannt werden, so ist doch Birkenholz ‚das‘ klassische Kaminholz, da es keine Funkenflug-verursachenden Harzblasen bildet und neben seinem schönen Flammenbild (recht hell, bläulich) wegen der (anstelle von harzigen Stoffen) überwiegend enthaltenen ätherischen Öle auch sehr angenehm riecht. Birkenholz brennt zwar etwas schneller ab als Buche oder Esche, aber deutlich langsamer als Nadelhölzer.