Der Grundofen auf dem Prüfstand der Wissenschaft

Teil 2 dieser Artikelserie startet mit den Ergebnissen der eigenen Feldmessung für die Studie – Kaminofen und Grundofen im direkten Vergleich. Um die dünne Datenlage (wie Teil 1 genannt) zumindest ansatzweise zu verbessern, hat 850 Grad zusammen mit dem DBFZ mit Eigenmitteln an einem 2023 neu gebauten, gut gedämmten Einfamilienhaus in Bachhagel (Landkreis Dillingen) zwei Heizperioden lang Feldmessungen durchgeführt: 2023/24 an einem konventionellen Kaminofen (Stahl-Raumheizer), 2024/25 an einem Grundofen desselben Standorts, gebaut in Anlehnung an den österreichischen „UmweltPlus“-Brennraum. Gemessen wurde mit einem mobilen FTIR-Analysegerät (CO, Org.C, NOx, CH₄) sowie gravimetrischer Staubmessung nach VDI 2066 (siehe Tabelle 1).

Das nüchterne Fazit der Studie selbst: „Die Emissionsmessungen zeigen, dass an beiden Einzelraumfeuerstätten vergleichbare Schadstoffmengen ausgestoßen werden.“ Auffällig ist zudem, dass der Grundofen bei den NOx-Werten durchgehend höher liegt als der Kaminofen und beim CO an einem der beiden Messtage sogar den höchsten Wert der gesamten Vergleichsreihe erreicht (2 928 mg/m³ am 20.02.2025).

Dieses Kapitel ist der „ehrlichste und gleichzeitg unbequemste Teil der Studie. und verdient besondere Aufmerksamkeit, weil es nicht die erhoffte klare Überlegenheit des Grundofens in Bezug auf die Emissionen zeigt. Zwei Messtage pro Anlage sind statistisch nicht belastbar – Witterung, Holzfeuchte und individuelles Nutzerverhalten können die Werte erheblich beeinflussen – aber gerade deshalb ist bemerkenswert, dass die Studie diese Ergebnisse ungeschönt referiert, statt sie zu relativieren. Belastbarer ist die Aussage, dass Grundöfen aufgrund des Betriebsprinzips (Füllfeuerung, seltenes Nachlegen, geringere Anfälligkeit für Bedienfehler) tendenziell konstantere Emissionswerte zwischen Prüfstand und Praxis zeigen als Kaminöfen – dies ist durch die österreichischen Vor- Ort-Vergleichsmessungen (Kapitel 6) deutlich besser abgesichert als der direkte Emissionsvorteil selbst. Was aber auch herausgekommen ist: der Verbrauch des Grundofens liegt 30%-50% niedriger als beim Kaminofen und der Wärmeeintrag in das Gebäude ist sehr gleichmäßig und angenehm.

Prüfstandsversuche: Vier Brennraum­- konzepte, ein klarer Katalysatoreffekt

Auf eigene Kosten hat 850Grad bei der Prüfstelle RRF (Rhein-Ruhr Feuerstätten Prüfstelle) vier verschiedene Grundofen-Brennraumkonzepte im eingebauten Zugsystem – also unter praxisnäheren Bedingungen als bei einer isolierten Feuerraumprüfung – testen lassen: den österreichischen „UmweltPlus“-Brennraum, einen von 850Grad selbst entwickelten Brennraum sowie zwei weitere Konstruktionen (Dislich, Bumann). Ohne Katalysator lagen die Ergebnisse zwischen 34 und 220 mg/m³ Staub sowie 875 und 1 750 mg/m³ CO – teils deutlich unter, teils über den heutigen Grenzwerten der 1. BImSchV.

Der methodisch interessanteste Befund betrifft nachgeschaltete Katalysatoren, die im „Überbrand“ zwischen Brennraum und Heizgaszügen eingebaut wurden: Bei zwei der drei damit getesteten Brennräume sank der CO-Ausstoß um rund 90 %, die Org.C-Emissionen sanken im Mittel um 77 %. Die Gesamtstaubfracht veränderte sich dabei nicht signifikant – was die Autoren positiv werten, da eine Staubminderung durch Katalysatoren in der Regel auf unerwünschte Partikelablagerung auf der Katalysatoroberfläche hindeuten würde.

Einordnung: Vielversprechend, aber (noch) Einzelfallmessung. Die knapp 90-prozentige CO- und rund 77-prozentige Org.C-Minderung durch Katalysatoren ist der technisch überzeugendste Einzelbefund der gesamten Studie und deckt sich mit langjährigen DBFZ-Erfahrungen an Kaminöfen. Zu beachten ist allerdings, dass es sich um eine mehrtägige Prüfstandsmessung an einem einzelnen Versuchsofen mit austauschbaren Brennräumen handelt – nicht um eine Serienmessung an mehreren baugleichen, im Feld installierten Anlagen. Offene Fragen, die die Studie selbst benennt: Reinigungsintervalle und Alterungsverhalten der Katalysatoren im Dauerbetrieb, das Verhalten in der besonders kritischen Kaltstartphase (Katalysatoren wirken meist erst ab rund 450 °C) sowie die Kosten- Nutzen-Relation für ein Handwerk, das überwiegend aus kleinen Betrieben ohne eigene Prüftechnik besteht.

Strahlung, Konvektion und das Behaglichkeitsversprechen

Ein eigenständiges, mit physikalischen Modellrechnungen (Stefan-Boltzmann-Gesetz, Nußelt-Zahl-Korrelationen nach Churchill/Chu) unterlegtes Kapitel widmet sich der zentralen Marketingaussage der Branche: dem höheren Strahlungsanteil des Grundofens gegenüber konvektiven Heizsystemen. Das Ergebnis überrascht in seiner Nüchternheit: In den Beispielrechnungen der Studie unterscheidet sich der Strahlungsanteil eines Kachelgrundofens (56 % bei 50 °C Oberflächentemperatur) kaum von dem eines lackierten Stahl-Raumheizers (55 % bei 80 °C). Deutlich höhere Strahlungsanteile (bis 66 %) ergeben sich rechnerisch nur bei Öfen mit sehr heißer, großer Sichtscheibe aus Glas – gerade jenem Bauelement, dass bei Grundöfen aus energetischen und feuerungstechnischen Gründen bewusst klein gehalten wird. Der eigentliche Unterschied liegt der Studie zufolge also weniger im Strahlungsanteil pro Quadratmeter Oberfläche als in der über viele Stunden gleichmäßig niedrigen Oberflächentemperatur und der dadurch geringeren, weniger stoßartigen Luftzirkulation im Raum – ein Effekt, der eher die subjektiv empfundene „Behaglichkeit“ und die Staubverwirbelung als die reine Wärme-bilanz betrifft. Zur wissenschaftlichen Absicherung des Behaglichkeitsbegriffs verweist die Studie auf die Norm DIN EN ISO 7730 sowie eine 2022 an der Boku Wien entstandene Diplomarbeit, konstatiert aber selbst, dass eine vertiefte Bearbeitung des Themas außerhalb ihres Rahmens liegt und Fachpersonal aus der technischen Gebäudeausrüstung einbeziehen müsste.

Der Grundofen verdient eine eigenständige, undogmatische Bewertung – jenseits eines pauschalen ‚Kaminofen schlecht, Grundofen gut.«

Ein weiterer, für Endkundinnen und -kunden praxisrelevanter Aspekt betrifft die Innenraumluftqualität. Die Studie erläutert, dass konvektionsdominierte Heizsysteme durch die Luftzirkulation an Böden und Oberflächen abgelagerten Staub verstärkt aufwirbeln und in Schwebe halten können, während zugleich die niedrigere relative Luftfeuchte bei stärkerer Konvektionsheizung die Austrocknung der Schleimhäute begünstigt und das Eindringen von Feinstaub in die Atemwege erleichtert. Als klimatischer Referenzbereich für Behaglichkeit wird nach DIN EN ISO 7730 eine Raumlufttemperatur von 20 bis 22 °C bei 50 bis 60 % relativer Luftfeuchte genannt. Für Grundöfen wird zudem hervorgehoben, dass diese in der Regel erst nach vollständigem Abbrand und Erlöschen der Glut erneut geöffnet werden, was das Risiko des Eintrags von Verbrennungspartikeln beim Nachlegen – ein bekanntes Problem an häufig beschickten Raumheizern deutlich reduzieren soll.

SWOT-Analyse: Stärken, Schwächen, Chancen, Risiken

Gemeinsam mit 850 Grad hat das DBFZ eine SWOT-Analyse für drei Maßnahmenebenen erarbeitet: technische Primärmaßnahmen (Brennraum- und Luftführungsoptimierung), technische Sekundärmaßnahmen (Katalysatoren, Staubabscheider, Verbrennungsluftregelung) sowie nicht technische, organisatorische Maßnahmen (Nutzerschulung, Kurzanleitungen, Ofenführerschein).

• Stärken: geringere Bedienfehleranfälligkeit durch Füllfeuerungsprinzip; enge, auf Vertrauen angewiesene Kundenbindung im Ofensetzerhandwerk; gute Übertragbarkeit von Primärmaßnahmen auf andere Ofentypen.
• Schwächen: begrenzte Wirksamkeit technischer Maßnahmen in Kaltstart- und Ausbrandphasen; kleine Handwerksbetriebe verfügen selten über eigene Entwicklungsabteilungen oder Messtechnik; Grundöfen sind bislang in Normungsgremien unterrepräsentiert.
• Chancen: Kombination mit Wärmepumpen in bivalenten Systemen für Niedrigenergie- und Passivhäuser; Potenzial für „Nahezu-Null-Emissionen“ durch Kombination aus optimiertem Brennraum, Katalysator und Staubabscheider; steigendes Bewusstsein für Versorgungssicherheit und Unabhängigkeit von importierten fossilen Energieträgern.
• Risiken: strengere künftige Grenzwerte und praxisnähere Prüfverfahren; fehlende Förderstrukturen für Forschung im kleinteiligen Handwerkssegment; Akzeptanzrisiken durch zusätzliche Kosten, Wartungsaufwand oder Lärm bei Sekundärtechnik.

Gemeinsame Brancheninitiative: Vision, Ziele und die Definition „Nahezu-Null-Emission“

Bemerkenswert an der Studie ist ein Kapitel, das über die reine Technikbewertung hinausgeht: Im Herbst 2022 fanden auf Initiative von 850Grad und DBFZ Abstimmungsgespräche mit weiteren Branchenverbänden statt – dem Zentralverband Sanitär Heizung Klima (ZVSHK), dem Europäischen Feuerstättenverband (EFA) sowie dem GVOB. Ziel war eine gemeinsame Positionierung der Holzfeuerungsbranche, dokumentiert und am 13. Oktober 2022 auf der EFA-Fachgruppentagung in Salzburg vorgestellt. Die dort formulierte Vision lautet sinngemäß: die begrenzt verfügbaren regionalen Holzbrennstoffe als Baustein der Unabhängigkeit von externen Energienetzen und fossilen Quellen zu erhalten und Holzfeuerungen als anerkannten Bestandteil der erneuerbaren Wärme zu etablieren.

Praktisch bedeutsam ist vor allem eine von der Studie vorgeschlagene, technisch konkrete Zielmarke für „nahezu emissionsfreie“ Grundöfen der nächsten Ofengeneration: Gesamtstaub unter 2,5 mg/m³, Partikelanzahl unter 2 × 10⁶ 1/cm³,
CO unter 200 mg/m³, Org.C unter 10 mg/m³ und ein Wirkungsgrad über 85 %. Diese Werte liegen deutlich unter den heutigen gesetzlichen Grenzwerten der 1. BImSchV und sollen nach den Vorstellungen der Studienautoren nur durch die Kombination aus optimiertem Brennraum, Verbrennungsluftregelung, Katalysator und Staubabscheider erreichbar sein.

Einordnung: Eine Selbstverpflichtung mit Ambition. Zu betonen ist allerdings, dass es sich um eine Zielvorstellung für künftige Ofengenerationen handelt, nicht um einen Status quo: Selbst der beste in dieser Studie gemessene Einzelwert (34 mg/m³ Staub am 850°- Brennraum ohne Katalysator) liegt noch mehr als eine Größenordnung über der „Nahezu-Null“-Zielmarke von 2,5 mg/m³. Für die Fachpresse liegt der Nachrichtenwert weniger im aktuellen Ist-Zustand als in der Ernsthaftigkeit, mit der sich ein traditionell kleinteiliges Handwerkssegment ambitionierte technische Ziele setzt – verbunden mit der offenen Frage, wie diese ohne öffentliche Forschungsförderung erreichbar sein sollen, da die Studie selbst wiederholt auf die fehlenden Entwicklungskapazitäten kleiner Ofensetzerbetriebe hinweist.

Rechtlicher Rahmen: Grenzwerte und Prüfpflichten

Nach § 4 Abs. 5 der 1. BImSchV müssen seit dem 1. Januar 2015 errichtete Grundöfen entweder mit

nachgeschalteten Staubminderungseinrichtungen ausgestattet sein oder die Emissionsgrenzwerte für Kachelofeneinsätze mit Füllfeuerung nach DIN EN 13229/A1 einhalten: CO ≤ 1,25 g/m³, Gesamtstaub ≤ 0,04 g/m³, Mindestwirkungsgrad 80 % (jeweils bei 13 Vol.-% O₂). Die für Grundöfen fachlich einschlägige europäische Auslegungsnorm EN 15544 findet in Deutschland jedoch keine praktische Anwendung, weil sie eine Zulassungsmessung nach Aufbau beim Kunden voraussetzt – mit dem wirtschaftlichen Risiko für den Handwerksbetrieb, dass eine nicht bestandene Vor-Ort-Messung den bereits gebauten und bezahlten Ofen unbrauchbar machen würde. In der Praxis werden deshalb überwiegend typgeprüfte Brennräume nach EN 13229 verwendet.

In Österreich ist die Situation anders geregelt: Über die „Vereinbarung 15a“ und das Umweltzeichen UZ 37 wird der nach EN 15544 berechnete und am Prüfstand der TU Wien geprüfte „UmweltPlus“-Brennraum systematisch zertifiziert und ist heute laut Studie in neu gebauten Grundöfen nahezu Standard. Dieses regulatorische Gefälle erklärt auch, warum ein Großteil der belastbaren Messdaten zu Grundöfen aus Österreich stammt.

Kritische Gesamteinordnung

Die DBFZ-Studie ist die mit Abstand umfangreichste deutschsprachige Zusammenstellung zum Wissensstand über Grundöfen und schließt damit eine über Jahrzehnte bestehende Forschungslücke – zumindest in dem Sinne, dass sie transparent macht, wie dünn diese Datenlage tatsächlich ist. Für eine seriöse fachjournalistische wie politische Bewertung sind folgende Punkte zentral:

Was gut belegt ist

• Das physikalisch-technische Funktionsprinzip (Speichermasse, verzögerte Wärmeabgabe, Füllfeuerung) ist detailliert und nachvollziehbar hergeleitet und mit Modellrechnungen unterlegt.
• Die geringere Anfälligkeit für die häufigsten Bedienfehler von Kaminöfen (Brennraumüberladung, Luftdrosselung, häufiges Nachlegen) ist plausibel begründet und deckt sich mit der allgemeinen Fachliteratur zu handbeschickten Holzfeuerungen.
• Der geringe Verbrauch (30%-50%)gegenüber Kaminöfen ist dokumentiert und entscheidend für die Ressourcen-schonung und Emissionsminimierung.
• Die Wirkungsgrad-Bandbreite (78–86 %) ist über mehrere unabhängige Quellen aus Österreich konsistent belegt.
• Der Katalysatoreffekt (CO- und Org.C-Minderung) ist – wenn auch an einer kleinen Stichprobe – deutlich und methodisch sauber dokumentiert.

Eine kritische Betrachtung:

• Die eigene Feldmessung in Bachhagel zeigt keinen eindeutigen Emissionsvorteil des Grundofens gegenüber dem Kaminofen – aber den geringeren Holzverbrauch von 30%-50% und damit eine deutliche Einsparung an Emissionen pro Heiztag!
• Viele der für den Grundofen postulierten Vorteile (Staubabsetzzone in den Heizgaszügen geringeres Mitreißen von Ascheteilchen, günstigere Verhältnisse bei der PAK-Bildung) sind als plausible Fazit-Aussagen formuliert, aber nicht durch eine breite, statistisch
  belastbare Messreihe abgesichert – hier ist weiterer Forschungsbedarf (TFZ-Studie).
• Der Vergleich mit Kaminöfen stützt sich teils auf ältere Studien mit sehr unterschiedlichem Anlagenalter und -zustand; ein direkter Vergleich neuer, normgerecht ausgelegter Anlagen beider Kategorien unter identischen Feldbedingungen über mehrere Heizperioden und mehrere Standorte steht noch aus.
• Der Effekt von Partikelabscheidern muss noch in einer Feldstudie nachgewiesen werden bzw. ist nicht berücksichtigt worden.

Der Verbrauch des Grundofens liegt 30 bis 50 Prozent niedriger als beim Kaminofen.«

Die Studie selbst benennt den weiteren Forschungsbedarf konkret und eignet sich damit auch als Grundlage für Förderanträge: großangelegte, mehrjährige Feldmessprogramme an mehreren Grundofen-Standorten; Anzahlgrößenverteilungsmessungen (SMPS/ELPI) zur Bewertung ultrafeiner Partikel, die von der gravimetrischen Gesamtstaubmessung kaum erfasst werden; CFD-Simulationen zur Optimierung von Luftführung und Brennraumgeometrie; Langzeitversuche zu Katalysatoralterung und Reinigungsintervallen; sowie eine methodische Klärung der auffällig hohen Org.C-Messwerte, die das DBFZ nach eigener Aussage regelmäßig gegenüber anderen Prüfstellen feststellt.

In die politische Debatte lässt sich die Studie wie folgt einordnen: Sie entstand vor dem Hintergrund einer anhaltend kontroversen öffentlichen Debatte um Holzfeuerungen, Feinstaub und Gesundheit, auf die auch der Studientext selbst verweist. Das Umweltbundesamt beziffert den Anteil kleiner, privater Holzfeuerungen an der PM2.5-Belastung in Deutschland seit Jahren auf rund 20 % – ein Wert, den die Studie nicht bestreitet, sondern ausdrücklich als Ausgangspunkt für die eigene Forderung nach konsequenter Emissionsminderung nimmt. Bemerkenswert ist zudem der offene Hinweis der Autoren auf eine im Auftrag des Umweltbundesamtes durchgeführte DBFZ-Marktstichprobe an Kaminöfen, bei der drei von fünf gekauften Serienmodellen kritische technische Mängel aufwiesen und keines der Geräte im Praxistest die Typprüfwerte erreichte. Für Grundöfen liegt eine vergleichbare Marktstichprobe bislang nicht vor – die Studie kann diesen Befund also weder bestätigen noch entkräften, sondern lediglich als offene Forschungslücke benennen.

Fazit für Praxis, Handwerk und Politik

Für das Ofenbauhandwerk liefert die Studie eine fachlich fundierte, aber differenzierte Argumentationsgrundlage: Der Grundofen hat ein reales technisches Potenzial für einen effizienten, vergleichsweise emissionsarmen und bedienfehlerresistenten Betrieb – insbesondere in Kombination mit Katalysatoren und in bivalenten Heizsystemen mit Wärmepumpen. Dieses Potenzial ist jedoch bislang stärker theoretisch-physikalisch als breit empirisch abgesichert. Für die politische und normungstechnische Diskussion – etwa im Kontext des Gebäudeenergiegesetzes oder künftiger Grenzwertverschärfungen – bedeutet das: Der Grundofen verdient aufgrund seiner Materialeigenschaften, seines Betriebsprinzips und der bislang vorliegenden Indizien eine eigenständige, undogmatische Bewertung, die sich nicht unkritisch auf pauschale „Kaminofen schlecht, Grundofen gut“-Narrative stützt, aber auch nicht hinter den validierten Befunden zu Wirkungsgrad und Bedienfehlerrobustheit zurückbleibt.

Der von der Studie selbst formulierte nächste Schritt – umfangreiche, öffentlich geförderte Feldmessprogramme mit mehreren Standorten und Heizperioden – ist damit weniger eine Formalie als die Voraussetzung dafür, dass aus einem plausiblen technischen Konzept ein belastbar quantifizierter Beitrag zur Wärmewende wird.

Thomas Zander

Foto: KI-generiert

Einordnung

Ein Argument wird präzisiert, nicht bestätigt!

Für die Kommunikation gegenüber Kundschaft und Politik ist dieses Kapitel besonders relevant, weil es ein zentrales, seit Jahrzehnten kolportiertes Verkaufsargument – „mehr Strahlungswärme, daher gesünder und angenehmer“ – differenziert statt bloß bestätigt.

Die Studie liefert eine plausible physikalische Erklärung für das Behaglichkeitsempfinden (niedrige, gleichmäßige Oberflächentemperatur, geringere Luftbe-wegung, weniger Staubaufwirbelung), räumt aber ein, dass der reine Strahlungsanteil an der Gesamtwärmeabgabe kein Alleinstellungsmerkmal ist. Wer künftig mit „mehr Strahlungswärme“ wirbt, sollte präziser von „gleichmäßiger, niederflächiger Strahlungswärme ohne hohe Spitzentemperaturen“ sprechen – das ist durch die Studie tatsächlich gedeckt, die pauschale Prozentaussage zum Strahlungsanteil dagegen nicht.