Holzbrandofen ohne FLS, Isolierung mit Lehm

[SimonKokula]

Liebe Community,

ich plane nächstes Jahr einen Holzbrandofen zu bauen, ca. 0,5 rm Kammer, "downdraft" nach dem Vorbild von Fred Olsens "Fast fire wood kiln". 2 quer liegende Brennkammern in S-Gemäuer, darüber der Ofenraum. Wand/Bogen sind natürlich der Knackpunkt, statisch wie auch wärmetechnisch. Feuerleichtsteine sind mir entschieden zu teuer, und ohnehin würde ich aus Gesinnungsgründen gerne altes Material wiederverwenden. Ebenso würde ich gerne recht zementfrei bauen (ökologisch und einfach rückbaubar).

Daher die Entscheidung für den Parabelbogen (der sich selbst über seine Wände trägt. Gebaut werden soll der aus Klinker, mit einem hochbrennbaren Mörtel aus Lehm/sandigem Ton. Es ist nun nicht so leicht, bei alten, günstigen Klinkersteinen eben mal die Wärmeleitfähigkeit herauszufinden (hat auch hier jemand Ideen? Was bedeutet die Lochstruktur?). Zuvor habe ich hier irgendwo gelesen, dass es auch nicht bei jeder WLF Sinn macht die Wandstärke zu erhöhen. Daher stellt sich erstens die Frage:

1. Klinker für den Parabelbogen quer (mit ca. 200mm Wanddicke, wie abgebildet) oder längs (mit ca. 100mm Wanddicke)?

Was mich aber besonders interessiert ist mein laienhafter Einfall zu Isolation:

2. Kann ich eine hochbrennbare Lehmmasse innen auftragen, die weniger wärmeleitend/besser isolierend ist, als der tragende Klinker? Oder gar, was macht eine hochgebrannte Lehmmasse porös? Die Konstruktion könnte aussehen wie auf der Skizze in braun markiert: 50% der Stirnseiten des Klinkers wären 1-2cm versetzt, sodass die Senken von innen mit Lehmmörtel verkleidet werden. Idee: Innenwand müsste dann (bei toll isolierendem Lehmmörtel) nur zur Hälfte erhitzt werden! Aber geht das denn auf? Wirken nicht die 50% Klinkerfläche im inneren als "Wärmebrücke"?

3. Nützt die Isolation auf die selbe Weise von außen etwas? (markiert in gelb)

4. Isolation durch Gesamtanstrich mit Lehmmasse außen? (in orange?) Oder wird das, da ja nicht so hoch gebrannt und an einem einzigen Stück, abspringen?

So viel bis hier hin. Ich habe ja noch Zeit. Danke für eure Ideen, auch für die, nach denen ich noch nicht gefragt habe
Andere Fragen zum Plan beantworte ich natürlich gerne.
VG, Simon

[tuxpert]

Lieber Simon,
du hast dir ein Großprojekt vorgenommen das dir Jahre von Spaß und Frust verschaffen wird - Hut ab!

Nun zu deinen Fragen: Klinker als Baumaterial sind sehr problematisch. Durch den hohen Eisengehalt sintern diese Steine schon bei bei niedrigen Temperaturen, je nach Eisengehalt schon bei 800°C. Außerdem isolieren sie nur schlecht. Das Sintern führt dann zur Schrumpfung, Risse und mangende Tragfähigkeit des Gewölbes sind die Folge. Im Prinzip würde der Ofen von innen heraus schmelzen wenn du nicht nur irdenware brennen willst. Leg mal einen Klinkerstein in deinen Elektroofen und brenn ihn ein paar mal bei deiner Glattbrandtemperatur, dann weißt du was passieren wird. Feuerleichtsteine sind letztlich die einzige gute und dauerhaft haltbare Option. Die kann man ja auch gebraucht kaufen und damit sie deiner Gesinnung entsprechen. FLS sind auch leichter bearbeitbar (Fuchsschwanz) und Reduktionsbeständig. Das ist nicht ganz unwesentlich, weil ein Holzofen ja immer auch zumindest kurzzeitig reduzierend brennt. Darüberhinaus macht der Ascheanflug auf Feuerleichtsteinen weniger Probleme weil die Oberfläche weniger leicht durch die Alkalireiche Asche verglast als die von silikat- und eisenreichen Klinkern.

Zu 1) Keine Klinker verwenden, die Wandstärke hängt von der gewünschten Zieltemperatur ab, 10cm sind sicher zu wenig. Die Bogenkonstruktion sollte aus angeschrägten Steinen hergestellt werden, kann man auch so kaufen (Stichword Gewölbesteine, Wölber, Halbwölber)
Zu 2) Eine Hochbrennende Tonmasse innen wird immer eine andere Schrumpfung als das Steingewölbe haben und nach wenigen Bränden abbröseln und von oben auf die Stücke fallen.
Zu 3) Eine Isolation von außen ist sinnvoll: ein guter Aufbau wäre zB. innen Feuerleichststeine, außen Keramikfasermatte. Ggf Feuerung aus Schamottesteinen wg. der höheren mechanischen Belastbarkeit.
Zu 4) Lehmmasse von außen isoliert nur gut wenn sie Hohlräume enthält (einmischen von Stroh oder Styropor), durch die unterschiedliche Schrumpfung wird sie aber reißen und nach wenigen Bränden unschön aussehen und die Risse sind immer Wärmebrücken.

=> Man muss nicht immer das Rad neu erfinden und man kann sich viel Frust sparen wenn man auf die Expertenmeinungen in den einschlägigen Büchern hört. Bei Ebay Kleinanzeigen findet man immer wieder gute Angebote für gebrauchte Feuerleichtsteine.
Viel Spaß und viel Erfolg mit dem Schornsteinfeger (der so ein Projekt immer absegnen muss).
lg,
tuxpert

[SimonKokula]

Hi Tuxpert,
Danke für die schnelle Antwort! ich habe eben noch mal nachgesehen. Ich bin von Low-duty fire bricks ausgegangen, also schon feuerfest, und das ist Klinker natürlich nicht. Also richtig für das was ich nehmen will ist natürlich Schamotte (ich korrigiere das komplett oben im Thread). Denn die gibt es ja auch in Backsteinformat für manchmal 50ct, und sonderbare Formate geschenkt. Kannst du dazu noch mal was sagen? D.h. zum Verhalten der Innenwand aus Schamotte.
Im Frederick Olsen (The Kiln Book, 2011) steht, dass ein sandiger Lehmmörtel bei selbsttragenden Mauerwerksbögen mit eckigen Steinen funktioniert (hat, in manchen Fällen, so immer die Logik), wenn Keile mit eingearbeitet sind. Daher die idee auf die Gewölbesteine zu verzichten. Die letzten Schlusssteine könnten noch angeschrägt sein.
Kannst du noch mal sagen, was das Problem ist, wenn die Innenwände verglasen? Das habe ich öfter gehört, verstehe aber nicht, was das soll.
Danke für die vielen Infos. Ich denke dann würde ich die 230mm Wanddicke anpeile und von außen dick mit Lehm und Stroh o.ä. verkleiden. In den Ebays bin ich immer schon am schauen nach FLS, vor allem für die Öffnung: Die soll zunächst "zugestapelt" werden.
LG, S

[tuxpert]

Hallo Simon,
Mit Schamottesteinen kann man einen Brennofen bauen - allerdings gibt es sehr unterschiedliche Qualitäten und für eine dauerhaft tragfähige Konstruktion solltest du Steine wählen die eine Klassifikationstemperatur mindestens 50°K über deiner Glattbrandtemperatur haben. Vermutlich brauchst du also A30t (1350°C) oder A35t (1400°C) Steine. Schamottsteine haben gewissen Vorteile (hart, tragfähig, mechanisch belastbar), allerdings haben sie auch eine hohe spezifische Wärmekapazität und vergleichsweise schlechte Isolationseigenschaften. Das heißt ein Ofen aus Schamottsteinen braucht sehr viel mehr Brennstoff als ein Ofen aus FLS, außerdem heizt er deutlich langsamer auf und deutlich kühlt langsamer ab - je nach Glasur kann das wünschenswert sein oder auch nicht (Kristallglasuren? Sturzkühlung geplant? Reoxidationsgefahr bei den Glasuren?). Es gibt also gute Gründe für und gegen Schamottsteine. Gegen sandigen Lehmmörtel und Keile im Gewölbe spricht nichts, das sollte gehen.
Das mit dem verglasen ist ein Thema dass erst im laufe der Zeit durch Aschanflug auf den Steinen entsteht. Durch den wiederholten schichtweisen Anflug von Alkaliaschen bildet sich mit dem Silizium der Steine ein Glas auf der Oberfläche - bei FLS und Schamottesteinen sicher kein großes Problem. Falls du allerdings Salz- oder Sodabrände planst verstärkt sich der Effekt natürlich um ein vielfaches. Dann würde ich einen dünnen Innenanstrich mit calcizinerter Tonerde oder Zirkon auftragen. 230mm Wanddicke plus Außenisolation klingt nach einem vernünftigen Maß.
Es wäre schön, wenn du deinen Bau mit ein paar Bildern hier dokumentieren würdest - das wäre sicher für viele von Interesse.
MfG,
tuxpert

[SimonKokula]

Hallo Tuxpert,
danke abermals für die top Infos. So in etwa habe ich mir das gedacht. Danke auch für die genauen Werte und Klassifikation. Ja, ich werde das Projekt hier gerne weiter dokumentieren (in der Hoffnung mich im Weiteren verlauf nur noch mäßig zu blamieren ).

Ich werden den Ofen nicht für bestimmte Glasuren designen, weil er wohl über lange Zeit in einer kollektiven Werkstatt benutzt werden wird. Salz/Soda plane ich nicht, wegen der Abgase. Die Ofenkonstruktion von Fred Olsen ist anscheinend bekannt für extrem wenig Ascheanflug – was mir gar nicht mal so recht ist, ich werde sehen was sich da machen lässt. Das Design will ich aber, weil es wohl das brennstoffeffizienteste ist.

Das mit der FLS-Investition ist schon so ein Ding. Am liebsten würde ich eine Rechnung anstellen über die Alternativen von Baukosten und Brennstoffkosten. Im Olsen steht auch nur, dass die Variante ohne insulated fire bricks (FLS) mit hard fire bricks/Schamotte "länger" dauert zu feuern. Allerdings hat der auch keine Außenisolierung vorgesehen, sondern ersetzt die FLS einfach. Bei denen ist eine Außenwand gedacht in einfacher Backsteinbreite von ca 115mm.
- Einzuschätzen wäre also, wie sich das bei Schamotte 115mm + ca. 120 Lehm außen verhält. Vielleicht doch nur unwesentlich länger?
- Müsste bei hard fire bricks/Schamotte eine Wanddicke von 115 + Lehm außen nicht besser zu heizen sein, als eine Wand von 230/250mm? (Wäre ja wiederum auch günstiger). Anders gesagt, wäre die Wanddicke in Steinlänge nicht eher was im Fall von FLS, bei Schamotte dagegen lieber Steinbreite + Außenisolation mit Lehm?


PROBLEM:
Ich bin allerdings noch auf ein ganz anderes Problem gestoßen: Die günstigen Schamotte-Steine die auf dem Markt kursieren sind zu einem sehr großen Teil hochgiftiger Sondermüll, meistens weil aus Nachtspeicheröfen (mindestens Chrom-VI/Chrommagnesit, wasserlöslich, sonst recht stabil + evtl. PCB und Asbest) – Die auf den Markt zu bringen ist nicht mal legal. Ich kann jetzt natürlich solche Steine nehmen, die nicht nach Nachtspeiecherofen aussehen, oder solche, bei denen das behauptet wird –- das ist mir aber trotzdem zu heiß, denn ich kann mir da keinen Überblick verschaffen, auch nicht darüber wo sonst noch Giftschamotte verbaut war. Wenn ich keine Typenbezeichnung für die (irgendwelche) gebrauchten Schamottesteine genannt bekomme, dann nehme ich die auch nicht.

Daraus folgt für mich auch noch mal eine neue Kostenkalkulation: Die Differenz zwischen "gebrauchten" FLS und Schamottesteinen, bei denen ich eine glaubhafte Typenbezeichnung dazu erhalte, ist dann wohl nicht mehr so groß. Ich werde noch eine Weile den Markt beobachten.

Wer Interesse an meinen Literaturverweisen hat sagt kurz bescheid, dann schicke ich euch die 3 Seiten Olsen-Kiln (will nicht uploaden wegen Rechten).

LG, S

[Bettykay]

Hallo Simon,
es gibt ein zwar schon etwas älteres, aber sehr gutes Buch zum Thema Holzbrand. In einem Kapitel wird auch der Bau eines Ofens beschrieben:
Masakazu Kusakabe/Marc Lancet
Holzbrand. Geheimnisse japanischer Meister.
Koblenz. Januar 2007. 320 Seiten, 745 farbige Abbildungen. Gebunden, Format 21 cm h x 27,5 b
[DE] € 19.95 [AT] € 20.60
ISBN: 978-3-936489-17-0
https://www.hanusch-verlag.de/buecher.html
Vielleicht hilft dir das weiter.
LG Bettina