ermittlung der schornsteinmindesthöhe · oder in der richtlinie vdi 2280 abschnitt 3 (ausgabe...
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Ermittlung derSchornsteinmindesthöhe
gemäß TA Luft
zum
Heizzentrale Neuerburg
im Auftrag von
Verbandsgemeindeverwaltung
Neuerburg
Pestalozzistraße 7
54673 Neuerburg
Proj. U14-1-477-SH-Rev00
04.04.2014
ArguMet - Büro West • Dipl.-Met. Wolfram Bahmann
Tacitusweg 12 • 50321 Brühl • Tel. 02232 209 114 • Fax 02232 209 123 • eMail [email protected]
ArguMet - Büro Nord • Dipl.-Met. Nicole Schmonsees
Dorfstr. 5d • 24857 Borgwedel • Tel. 04621-360431 • Fax 04621-934705 • eMail [email protected]
www.argumet.de
Verbandsgemeindeverwaltung NeuerburgHeizzentrale Neuerburg
tel : Ermittlung der Schornsteinmindesthöhe
gemäß TA Luft
zum
Prüfstandort : Heizzentrale Neuerburg
Auftraggeber : Verbandsgemeindeverwaltung
Neuerburg
Pestalozzistraße 7
54673 Neuerburg
Auftrag vom : 06.03.2014
Bestelldaten : I-901-13/33 Herr Hager
Auftragnehmer : ArguMet – Bahmann & Schmonsees GbR
Tacitusweg 12
50321 Brühl
Bearbeiter : Dipl.-Met. André Förster
Qualitätsprüfung : Dipl.-Met. Wolfram Bahmann
Projekt-Nr. : U14-1-477-SH-Rev00
Stand : 04.04.2014
Umfang : 41 Seiten insgesamt inklusive Deckblatt und Anhang
Archiv-Code: :Projektnummer: U14-1-477-SH-Rev00 / 04.04.2014Prüfstandort: Heizzentrale NeuerburgAuftraggeber: VerbandsgemeindeverwaltungNeuerburgBearbeiter: foe
Proj. U14-1-477-SH-Rev00 Seite 3 / 41
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Inhaltsverzeichnis
Zusammenfassung, Veranlassung und Aufgabenstellung........................................5
1 Unterlagen zur Bearbeitung..................................................................................7
2 Vorgehensweise und Beurteilungskriterien............................................................8
2.1 TA Luft Beurteilungskriterien.........................................................................8
2.2 Merkblatt Schornsteinhöhenberechnung......................................................11
2.2.1 Ableitung nach TA Luft.............................................................................112.2.2 S-Wert für NO2.........................................................................................112.2.3 Ungünstige Betriebsbedingungen.............................................................132.2.4 Bebauung und Bewuchs............................................................................132.2.5 Zusammenfassung von zwei oder mehr Quellen........................................142.2.6 20°-Regel.................................................................................................162.2.7 Schornsteinhöhe in unebenem Gelände.....................................................172.2.8 Ableitung bei geringen Emissionsmassenströmen.....................................172.2.9 Einzelgebäude..........................................................................................20
3 Durchführung der Schornsteinhöhenberechnung................................................24
3.1 Beschreibung des Vorhabens.......................................................................24
3.2 Beschreibung der Umgebung.......................................................................24
3.3 Gebäudeparameter......................................................................................25
3.4 Ungünstige Betriebsbedingungen................................................................25
3.5 Emissionsparameter....................................................................................25
3.6 Zusammenfassen von Emissionen................................................................30
3.7 Bebauung und Gelände................................................................................31
3.8 Einzeln stehende hohe Gebäude..................................................................31
3.9 Festlegung der Schornsteinhöhe..................................................................33
4 Bewertung der Schornsteinbauhöhe....................................................................33
5 Hinweise.............................................................................................................34
Anhang
I. Literatur.............................................................................................................36II. Anhang Lagepläne.............................................................................................38III. Anhang topografische Karte..............................................................................40
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Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Nomogramm zur Bestimmung der Schornsteinhöhe............................9Abbildung 2: Nomogramm zur Korrektur der Schornsteinhöhe..............................10Abbildung 3: Zusammensetzung der Schornsteinhöhe H20°..................................16Abbildung 4: Schematische Darstellung der Mindestanforderungen der Richtlinie VDI
2280 [9]............................................................................................18Abbildung 5: Vorgehensweise zur Ermittlung der Schornsteinhöhe bei der Ableitung
von Abgasen in Abhängigkeit von den Emissionsmassenströmen.......20Abbildung 6: Schematische Darstellung der Ausdehnung der Störzonen und des
Windfeldes in den Störzonen, in Anlehnung an [10]...........................21Abbildung 7: Schematische Darstellung der Konvention zur Ermittlung der
erforderlichen Schornsteinhöhe im Nahbereich eines hohen Einzelgebäudes (z. B. Kesselhaus)......................................................23
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Zusammenfassen von Emissionen..........................................................15Tabelle 2: Emissionsparameter der Anlagen (1)......................................................27Tabelle 3: Emissionsparameter der Anlagen (2)......................................................28Tabelle 4: Massenströme und Q/S-Werte...............................................................29Tabelle 5: Massenströme und Q/S Werte................................................................30
Bildquellenverzeichnis
Topografische Karten in den Maßstäben 1:25.000; 1:50.000; 1:100.000; 1:200.000; 1:500.000; 1:1.000.000 des Bundesamtes für Kartographie und Geodäsie (WMS Dienste). Copyright: Geobasis-DE / BKG 2012
KartendarstellungenSelbst erstellt unter Verwendung von Quantum GIS in Verbindung mit den topografischen oder sonstigen Kartengrundlagen
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Zusammenfassung, Veranlassung und Aufgabenstellung
Die Verbandsgemeindeverwaltung Neuerburg plant für den Standort „Am alten
Friedhof“ die Errichtung und den Betrieb einer im Sinne des BImSchG [13] bzw. der
4. BImSchV [14] nicht genehmigungsbedürftigen Anlage. Bei dem Vorhaben handelt
es sich um die Errichtung einer neuen Heizzentrale. Der geplante bestimmungs-
gemäße Betrieb der Anlagen wird durch folgende Kenngrößen bestimmt:
• 2 Biomassekessel mit 0,45 MW Feuerungswärmeleistung
• 3 Holzvergaseranlagen mit Holzgas-BHKW mit ca. 0,19 MW Feuerungswärmeleistung
Als Brennstoff kommen Holzhackschnitzel zum Einsatz, aus denen im Holzvergaser
mittels Pyrolyse Holzgas erzeugt wird. Dieses wird den BHKWs zugeführt, dort
verbrannt und in Wärme und Strom umgewandelt. Die beim Betrieb der Anlagen
entstehenden Abgase werden über Kamine abgeleitet, die am Betriebsgebäude
errichtet werden.
Im Zusammenhang mit dem erforderlichen Genehmigungsverfahren beauftragte die
Verbandsgemeindeverwaltung Neuerburg das Gutachterbüro ArguMet – Bahmann &
Schmonsees GbR mit der Ermittlung der erforderlichen Schornsteinmindesthöhe im
Sinne der TA Luft [15]. Als Arbeitsgrundlage zur Durchführung der Berechnungen
und Beurteilung der Ergebnisse wurde die 1. BImSchV in Verbindung mit der
Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft) [15] und dem Merkblatt
Schornsteinhöhenberechnung des Länderausschusses für Immissionsschutz sowie
mit weiteren zur Verfügung stehenden Unterlagen berücksichtigt.
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Ergebnis
Im Rahmen der Festlegung der erforderlichen Schornsteinbauhöhe kann für das
geplante Vorhaben entsprechend der Anwendung der Vorgaben der 1. BImSchV § 19
[18] in Verbindung mit der Nr. 5.5 der TA Luft [15] und den Anforderungen
aufgrund hoher Einzelgebäude eine Schornsteinhöhe von
20,5 m über Grund
als hinreichend bezeichnet werden.
Bewertung der Schornsteinbauhöhe
Ungeachtet der genehmigungsrechtlichen Zuordnung des geplanten Vorhabens ist
aufgrund des Emissionsverhaltens und der Nachbarschaft (öffentliche Schulgebäude)
zu empfehlen die Vorgaben der 1. BImSchV heranzuziehen, die bei den vorliegenden
Massenströmen auch den Vorgaben der TA Luft entsprechen. Dahingehend ist ein
hinreichend ungestörter Abtransport der Emissionen mit der freien Luftströmung zu
erwarten wenn o.g. Schornsteinbauhöhe realisiert wird. Zur Validierung wurden des
Weiteren die Vorgaben der Geruchsimmissionsrichtlinie und Ergebnisse aus
Windkanaluntersuchungen herangezogen, die gemäß dem aktuellen Stand von
Veröffentlichungen [21] auch in der kommenden Novellierung der VDI Richtlinie
3781 Blatt 4 [8] für kleine Feuerungsanlagen zu erwarten sind.
Die detaillierte Darstellung der Herleitung von Eingangsdaten, der Durchführung
der Berechnungen und Beurteilung der Ergebnisse kann dem nachfolgenden Text
sowie dem Anhang entnommen werden.
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1 Unterlagen zur Bearbeitung
Zur Ermittlung der Emissionen und Immissionen werden folgende Unterlagen neben
weiteren Unterlagen entsprechend dem aktuellen Stand der Genehmigungspraxis
und Literatur (siehe Anhang I) herangezogen:
• Technische Angaben zur Betriebs- und Verfahrensweise
• Beschreibung des Wärmenetzes
• topografische Karten
• frei verfügbare Luftbilder
Dokumente über H2 - Erneuerbar Versorgt GmbH
• 131103_Hackschnitzelstandort-Neuerburg_v03.pdf
• Daten Ölheizungen Neuerburg.xls
• H2_130926_NW-NBurg_Heizzentrale-G&L_v02.PDF
• H2_131022_NW-Nburg_Plan-Heizzentrale_v02.pdf
• H2_131024_NW-NBurg_Heizzentrale-G&L_v02.PDF
• H2_140103_NWNburg_Heizzentrale_Topographie.jpg
• H2EV_131209_NahW-Neuerburg_Steckbrief.pdf
• Rauchrohrkessel_Robuste_2604.pdf
• Richtwerte.pdf
• Spanner_Holz-Kraft-Anlagen_1208.pdf
• Staubabscheider.pdf
• WVT-Kurzgutachten-TR-B6.[1].pdf
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2 Vorgehensweise und Beurteilungskriterien
Die Ermittlung der erforderlichen Schornsteinbauhöhe erfolgt gemäß den Vorgaben
der TA Luft [15], die im Merkblatt Schornsteinhöhenberechnung [16] umfassend
erläutert wird. In den dort dargestellten Regelungen kann es im Einzelfall weiterhin
zu Zweifelsfragen kommen. Die Anwendung des Merkblatts erfolgt, um aus
gutachterlicher Sicht einer Gleichbehandlung bei der Schornsteinhöhenberechnung
nahe zu kommen. Die Rechenvorschrift im dort beschriebenen Abschnitt 3
(Einzelgebäude) ist in einem EXCEL-Arbeitsblatt umgesetzt worden. Diese EXCEL-
Datei ist Bestandteil des angewandten Merkblattes.
Versionen Merkblatt/Excel Datei Schornsteinhöhenberechnung: 18.05.2010
Im Folgenden sind umfangreiche Auszüge zusammengestellt. Anschließend (ab
Kapitel 3) werden die Projektparameter dahingehend angewandt:
2.1 TA Luft Beurteilungskriterien
Abgase sind so abzuleiten, dass ein ungestörter Abtransport mit der freien
Luftströmung ermöglicht wird. In der Regel ist eine Ableitung über Schornsteine
erforderlich, deren Höhe vorbehaltlich besserer Erkenntnisse nach den Nummern
5.5.2 bis 5.5.4 der TA Luft zu bestimmen ist.
Gemäß Nummer 5.5.2 soll der Schornstein mindestens eine Höhe von 10 m über der
Flur und eine den Dachfirst um 3 m überragende Höhe haben. Bei einer
Dachneigung von weniger als 20° ist die Höhe des Dachfirstes unter Zugrunde-
legung einer Neigung von 20° zu berechnen; die Schornsteinhöhe soll jedoch das
2fache der Gebäudehöhe nicht übersteigen. Die o. g. Regelungen (Nr. 5.5.2 bis
5.5.4 der TA Luft) finden bei anderen als Feuerungsanlagen keine Anwendung bei
geringen Emissionsmassenströmen sowie in den Fällen, in denen nur innerhalb
weniger Stunden des Jahres aus Sicherheitsgründen Abgase emittiert werden. In
diesen Fällen sind die in der Richtlinie VDI 3781 Blatt 4 (Ausgabe November 1980)
oder in der Richtlinie VDI 2280 Abschnitt 3 (Ausgabe August 1977) angegebenen
Anforderungen sinngemäß so anzuwenden, dass eine ausreichende Verdünnung
und ein ungestörter Abtransport der Abgase mit der freien Luftströmung
sichergestellt sind.
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Entsprechend der Nummer 5.5.3 ist zur Bestimmung der Schornsteinhöhe das dort
gezeigte Nomogramm anzuwenden. Es bedeuten:
H' in m Schornsteinhöhe aus Nomogramm;
d in m Innendurchmesser des Schornsteins oder äquivalenter Innendurchmesser derQuerschnittfläche;·
t in °C Temperatur des Abgases an der Schornsteinmündung;
R in m³/h Volumenstrom des Abgases im Normzustand nach Abzug des Feuchtgehaltes anWasserdampf;
Q in kg/h Emissionsmassenstrom des emittierten luftverunreinigenden Stoffes aus derEmissionsquelle;
für Fasern ist die je Zeiteinheit emittierte Faserzahl in einen Massenstrom umzurechnen;
S Faktor für die Schornsteinhöhenbestimmung; für S sind in der Regel die in Anhang 7 festgelegtenWerte einzusetzen.
Abbildung 1: Nomogramm zur Bestimmung der Schornsteinhöhe
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Für t, R und Q sind jeweils die Werte einzusetzen, die sich beim bestimmungs-
gemäßen Betrieb unter den für die Luftreinhaltung ungünstigsten Betriebs-
bedingungen ergeben, insbesondere hinsichtlich des Einsatzes der Brenn- bzw.
Rohstoffe.
Für S kann die zuständige oberste Landesbehörde in nach § 44 Abs. 3 BImSchG
festgesetzten Untersuchungsgebieten und in den Fällen nach Nummer 4.8 kleinere
Werte vorschreiben. Sie sollen 75 vom Hundert der in Anhang 7 festgelegten
S-Werte nicht unterschreiten.
In den Fällen, in denen die geschlossene, vorhandene oder nach einem
Bebauungsplan zulässige Bebauung oder der geschlossene Bewuchs mehr als 5 vom
Hundert der Fläche des Beurteilungsgebietes beträgt, wird die nach Nummer 5.5.3
bestimmte Schornsteinhöhe H' um den Zusatzbetrag J erhöht. Der Wert J in m ist aus
der folgenden Abbildung zu ermitteln.
Es bedeuten:
• H in m; Schornsteinbauhöhe (H = H' + J);·
• J' in m; mittlere Höhe der geschlossenen vorhandenen oder nach einem Bebauungsplan
zulässigen Bebauung oder des geschlossenen Bewuchses über Flur.
Abbildung 2: Nomogramm zur Korrektur der Schornsteinhöhe
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Bei der Bestimmung der Schornsteinhöhe ist eine unebene Geländeform zu
berücksichtigen, wenn die Anlage in einem Tal liegt oder die Ausbreitung der
Emissionen durch Geländeerhebungen gestört wird. In den Fällen, in denen die
Voraussetzungen für eine Anwendung der Richtlinie VDI 3781 Blatt 2 (Ausgabe
August 1981) vorliegen, ist die nach den Nummern 5.5.3 und 5.5.4 Absatz 1
bestimmte Schornsteinhöhe entsprechend zu korrigieren.
2.2 Merkblatt Schornsteinhöhenberechnung
Eine wesentliche Anforderung zur Vorsorge gegen schädliche Umwelteinwirkungen
durch Luftverunreinigungen ist die Ableitung der Emissionen derart, dass ein
ungestörter Abtransport mit der freien Luftströmung und eine ausreichende
Verdünnung sichergestellt sind.
Hierzu werden u. a. in der Nr. 5.5 TA Luft [15] entsprechende Anforderungen und
Verfahren zur Ermittlung der Schornsteinhöhe beschrieben. Einige dieser
Formulierungen in der TA Luft lassen jedoch einen Interpretationsspielraum zu, der
in der Praxis zu teilweise unterschiedlichen Auslegungen führt und somit keine
einheitliche Vorgehensweise in der Umsetzung der Schornsteinhöhenberechnung
gewährleistet.
Darüber hinaus kommt es in der Praxis der Schornsteinhöhenberechnung zu
Konstellationen, die durch die vorhandenen Regelungen nicht abgedeckt sind. Das
„Merkblatt Schornsteinhöhenberechnung“ soll diese Interpretationsspielräume bei
der Schornsteinhöhenberechnung durch Festlegungen minimieren sowie bekannte
Regelungslücken schließen. Diese Festlegungen sind fachlich begründet. Teilweise
beruhen sie auf Konventionen.
2.2.1 Ableitung nach TA Luft
Abgase sind so abzuleiten, dass ein ungestörter Abtransport mit der freien
Luftströmung ermöglicht wird. In der Regel ist eine Ableitung über Schornsteine
erforderlich, deren Höhe vorbehaltlich besserer Erkenntnisse nach den Nummern
5.5.2 bis 5.5.4 der TA Luft zu bestimmen ist. Dabei bezieht sich der Vorbehalt auf
bessere Erkenntnisse bei der Ableitung der S-Werte [1].
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2.2.2 S-Wert für NO2
Stickstoffoxide bestehen gewöhnlich aus Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid.
Die Bestimmung der Schornsteinhöhe nach Nr. 5.5.3 TA Luft ist auf der Basis von
Stickstoffdioxid geregelt. Bei der Emission von Stickstoffmonoxid ist ein
Umwandlungsgrad von 60 vom Hundert zu Stickstoffdioxid zugrunde zu legen. Der
sich aus der Summe des direkt emittierten Stickstoffdioxids und des zu
Stickstoffdioxid gewandelten Stickstoffmonoxids ergebende Emissionsmassenstrom
Q für Stickstoffdioxid ist mit dem im Anhang 7 der TA Luft angegebenen S-Wert ins
Verhältnis zu setzen.
Vor Inkrafttreten der TA Luft im Jahr 2002 war der S-Wert als Wert für NO2
angegeben. Die Formulierungen zur Schornsteinhöhenbestimmung in Nr. 5.5.3 der
TA Luft 2002 wurden nahezu unverändert aus der alten TA Luft übernommen. Da
sich einerseits mit den verschärften Emissionsgrenzwerten der TA Luft 2002 bei
gleichen Anlagen geringere Schornsteinhöhen ergeben hätten als bei Anwendung
der alten TA Luft 1986 und andererseits die Absicht bestand, bei gleichen Verfahren
annähernd gleich hohe Schornsteinhöhen zu fordern, war eine Anpassung der S-
Werte erforderlich. Im Rahmen dieser Anpassung wurde der S-Wert für NO2 dabei -
offensichtlich aufgrund eines redaktionellen Versehens - als S-Wert für NOx
definiert. Deshalb steht im Anhang 7 der aktuellen TA Luft der S-Wert als Wert für
den Stoff Stickstoffoxide, angegeben als Stickstoffdioxid.
Die Forderung nach annähernd gleich hohen Schornsteinen bei dem Vergleich der
alten TA Luft mit der neuen TA Luft kann nur umgesetzt werden, wenn der S-Wert
für NOx als S-Wert für NO2 betrachtet wird. Daher ist für Stickstoffoxide bei der
Schornsteinhöhenbestimmung das Q/S-Verhältnis aus dem Emissionsmassenstrom
unter Zugrundelegung einer Umwandlungsrate von Stickstoffmonoxid zu
Stickstoffdioxid von 60 vom Hundert und des S-Wertes für NO2 von 0,1 zu bilden.
Diese Auffassung wurde auch vom LAI-Ausschuss Luftqualität / Wirkungsfragen /
Verkehr bestätigt [2].
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Beispielrechnung:
Verhältnis von NO zu NO2 an der Emissionsquelle liegt bei 90 zu 10 (Annahme)
NOx-Massenstrom: 10 kg/h (berechnet aus Emissionskonzentration und Abluft-volumenstrom; Annahme)
Primärer NO2-Massenstrom: 1 kg/h (0,1 x 10 kg/h)
Sekundärer NO2-Massenstrom: 5,4 kg/h (0,9 x 0,6 x 10 kg/h)
Effektiver NO2-Massenstrom : 6,4 kg/h (1 kg/h + 5,4 kg/h)
2.2.3 Ungünstige Betriebsbedingungen
Gemäß Nr. 5.5.3 TA Luft sind für die Kenngrößen der Temperatur (t), des
Volumenstroms des Rauchgases (R) und des Emissionsmassenstroms (Q) jeweils die
Werte zu verwenden, die sich bei bestimmungsgemäßem Betrieb unter den für die
Luftreinhaltung ungünstigsten Betriebsbedingungen ergeben.
Für den Emissionsmassenstrom ist in diesem Zusammenhang entsprechend einem
Beschluss des LAI-Unterausschusses Luft/Technik [3] der Tagesmittelwert
heranzuziehen. Eine abweichende Vorgehensweise, welche z. B. den
Halbstundenmittelwert zur Bestimmung der Schornsteinhöhe zugrunde legt, ist im
Einzelfall nicht ausgeschlossen, sie ist jedoch ausführlich zu begründen.
Beispielsweise kann hierunter eine Anlage mit stark schwankenden Emissionen
fallen, bei der in relevanter Häufigkeit Halbstundenmittelwerte oberhalb des
Tagesmittelwertes auftreten. In diesem Fall kann der Tagesmittelwert ggf. nicht
ausreichend sein, um im Sinne des Vorsorgegrundsatzes des Kapitels 5 der TA Luft
den ungünstigsten Betriebszustand zu beschreiben. In einem derartigen Fall kann es
sachgerecht sein, bei der Bestimmung der Schornsteinhöhe auf den
Halbstundenmittelwert abzustellen.
2.2.4 Bebauung und Bewuchs
Die Korrektur der Schornsteinhöhe nach Nr. 5.5.4 TA Luft bezieht sich ausschließlich
auf geschlossene Bebauung sowie geschlossenen Bewuchs im Beurteilungsgebiet,
falls deren Flächenanteile insgesamt größer als 5 % sind. Einzelne oder besonders
hohe Gebäude werden bei dieser Korrektur nicht betrachtet.
Zu berücksichtigen ist ein Gebiet mit dem Radius des 50fachen der nach
Nomogramm ermittelten Schornsteinhöhe bzw. 1.000 m bei Schornsteinhöhen
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kleiner 20 m. Der prozentuale Anteil der geschlossenen Bebauung bzw. des
geschlossenen Bewuchses kann abgeschätzt werden.
Die Berücksichtigung von einzelnen, besonders hohen Gebäuden (Hochhäuser) im
Einwirkungsbereich der Anlage ist in Nr. 5.5 TA Luft nicht geregelt. Hier kann ein
atypischer Fall vorliegen. Nach Nr. 5.5.2 Abs. 3 ist neben der Prüfung auf Einhaltung
der Immissionswerte auch zu prüfen, ob der Schornstein weiter erhöht werden muss
[1].
Wenn die Bestimmung der Schornsteinhöhe nach Nr. 5.5.3 TA Luft (Nomogramm)
wegen geringer Emissionsmassenströme (Q/S < 10 kg/h) nicht möglich ist, erfolgt
auch keine Korrektur der Schornsteinhöhe nach Nr. 5.5.4 TA Luft [4], [5].
2.2.5 Zusammenfassung von zwei oder mehr Quellen
Ergeben sich mehrere etwa gleich hohe Schornsteine, ist gemäß Nr. 5.5.2 Abs. 2
TA Luft zu prüfen, inwieweit deren Emissionen bei der Bestimmung der
Schornsteinhöhe zusammenzufassen sind. Hierzu gibt es zwei Methoden:
Methode 1: Addition der Emissionsmassenströme aller Einzelquellen unter Beibehaltung der übrigen
Daten einer zu berechnenden Einzelquelle.
Bei identischen Einzelquellen kann dies zu deutlich höheren Schornsteinen führen. Je näher die
Einzelquellen zusammenrücken, desto mehr überlagern sich die Abgasfahnen. Der Extremfall ist die
Zusammenfassung beider Quellen in einem gemeinsamen Schornstein. Dieser Fall wird durch Methode
2 beschrieben.
Methode 2: Behandlung wie mehrzügige Schornsteine, also Addition der Massen- und
Volumenströme und Bildung eines fiktiven äquivalenten Schornsteindurchmessers.
Als Handlungsempfehlung für die Zusammenfassung von Emissionsmassen- und
Volumenströmen bei der Schornsteinhöhenberechnung hat der Länderausschuss
Immissionsschutz (LAI-UA-Luft/Technik) im Jahre 1992 [6] die folgende Regelung
gebilligt:
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Schornsteinabstand Berechnungsmethode Bemerkung
1,4 H bis 5 D Methode 1 ggf. Einzelfalluntersuchung
kleiner 5 D Methode 2
Fallgestaltung/Situation Berechnungsmethode Bemerkung
Schornsteinhöhe entsprichtin etwa Bebauung und
Bewuchs
Methode 1 auch bei Abständen
kleiner 5 D
hohe Volumenströme mitkleinen Massen-
konzentrationen, auch beiAbständen größer 5 D
Methode 2
oder
Methode 1
Methode 1 und Methode 2
ergeben die gleiche
Schornsteinhöhe
Erläuterung: 1,4 H ist das 1,4fache der Schornsteinhöhe; 5 D ist das 5fache des Schornsteindurchmessers
Tabelle 1: Zusammenfassen von Emissionen
Diese Regelung wurde konzipiert, um dem Interesse von Anlagenbetreibern
entgegen zu wirken, dass es technisch und wirtschaftlich vorteilhaft sein kann, die
Abgase über mehrere Schornsteine abzuleiten. Dies kann wegen der jeweils
geringen Abgas- und Emissionsmassenströme zu relativ niedrigen Kaminhöhen
führen, die wegen der geringen Verdünnung der Emissionen aus niedrigen Quellen
durch die Kumulation der einzelnen Beiträge höhere Immissionen in der Nach-
barschaft zur Folge haben.
Abweichend von dieser Regelung wurde 1992 vom LAI-Unterausschuss-
Luft/Technik festgestellt, dass bei Schornsteinen mittlerer Höhe die Entscheidung,
nach Methode 1 oder 2 zu verfahren, wirtschaftlich relevant sein kann. Hier können
im Einzelfall Modellversuche im Windkanal Entscheidungshilfen geben.
Entscheidungshilfen können auch Ausbreitungsrechnungen in Zusammenhang mit
Immissionsvorbelastungsmessungen und die daraus resultierenden Immissions-
betrachtungen liefern [7].
Hinweis: Bei der Methode 2 bezieht sich die Zusammenfassung der Massen- und Volumenströme auf
die Bestimmung der Schornsteinhöhe. Bei der Ermittlung der Immissionskenngrößen kann eine andere
Vorgehensweise geboten sein.
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2.2.6 20°-Regel
Nach Nr. 5.5.2 TA Luft [15] soll der Schornstein eine den Dachfirst um 3 m
überragende Höhe haben. Bei Dachneigungen von weniger als 20° ist die Höhe des
Dachfirstes unter Zugrundelegung einer Neigung von 20° zu berechnen; die
Schornsteinhöhe soll jedoch das 2fache der Gebäudehöhe nicht übersteigen. Für die
Bestimmung der Firsthöhe ist die Gebäudebreite (Schmalseite) bS zu verwenden.
Damit ergibt sich die Schornsteinhöhe H20° aus der Summe der Traufhöhe (hT), der
Dachhöhe (hD) und der 3 m-Überragung über First zu:
(G1)
mit
(G2)
Dabei ist:
H20° die erforderliche Schornsteinhöhe aufgrund der 20°-Regel,
hT die Traufhöhe,
hD die Dachhöhe (Firsthöhe minus Traufhöhe),
bS die Gebäudebreite (Schmalseite).
Abbildung 3: Zusammensetzung der Schornsteinhöhe H20°
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2.2.7 Schornsteinhöhe in unebenem Gelände
Bei der Bestimmung der Schornsteinhöhe ist eine unebene Geländeform zu
berücksichtigen, wenn die Anlage in einem Tal liegt oder die Ausbreitung der
Emissionen durch Geländeerhebungen gestört wird.
In den Fällen, in denen die Voraussetzungen für eine Anwendung der Richtlinie VDI
3781, Blatt 2 [17] vorliegen, ist die Schornsteinhöhe entsprechend dieser Richtlinie
zu korrigieren.
Ist die Anwendung dieser Richtlinie nicht zielführend, ist eine Einzelfallbetrachtung
durchzuführen. Die Vorgehensweise ist zu begründen.
2.2.8 Ableitung bei geringen Emissionsmassenströmen
In vielen Fällen können wegen der geringen Emissionsmassenströme weder das
Nomogramm zur Ermittlung der Schornsteinhöhe nach Nr. 5.5.3 TA Luft noch das
Diagramm zur Ermittlung des Wertes J zur Berücksichtigung von Bebauung und
Bewuchs nach Nr. 5.5.4 TA Luft angewendet werden. Von geringen Emissions-
massenströmen kann man ausgehen, wenn der Q/S-Wert kleiner als 10 kg/h ist.
Andere als Feuerungsanlagen
Sofern es sich nicht um Feuerungsanlagen handelt, sind bei geringen
Emissionsmassenströmen sowie in den Fällen, in denen nur innerhalb weniger
Stunden des Jahres aus Sicherheitsgründen Abgase emittiert werden, eine
ausreichende Verdünnung und ein ungestörter Abtransport der Abgase mit der
freien Luftströmung sicherzustellen. Hinweise auf Mindestbedingungen für die „freie
Abströmung“ ergeben sich aus der sinngemäßen Anwendung der in Absatz 5, Nr.
5.5.2 TA Luft zitierten Richtlinien VDI 3781 Blatt 4 [8] und VDI 2280 [9]. Dabei sollte
zwischen Anlagen mit einem Q/S-Verhältnis zwischen 1 und 10 sowie einem Q/S-
Verhältnis von weniger als 1 differenziert werden [10]. Für diese Fälle wird auf die
Anforderungen der Richtlinien VDI 2280 (für 1 < Q/S < 10) oder VDI 3781 Blatt 4
(für Q/S < 1) [8] verwiesen:
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1 < Q/S < 10:
Nach der Richtlinie VDI 2280 soll die Ableitung der Abgase unter folgenden
Mindestbedingungen erfolgen:
• Giebeldach 3 m über First,
• Flach- und Shed-Dach 5 m über Dach und bei
• Wohngebäuden in 50 m Umkreis 5 m über Firsthöhe,
aber mindestens 10 m über dem Erdboden.
Zur besseren Verteilung der Abgase ist eine Austrittsgeschwindigkeit von
mindestens 7 m/s (senkrecht nach oben) anzustreben. Diese Mindestbedingungen
sind in der folgenden Abbildung 2 nochmals schematisch dargestellt.
Abbildung 4: Schematische Darstellung der Mindestanforderungen der Richtlinie VDI 2280 [9]
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Q/S < 1:
Bei Emissionsmassenströmen mit einem Q/S-Wert kleiner 1 werden die
Anforderungen der Richtlinie VDI 3781, Blatt 4 [8] herangezogen. Diese Richtlinie
enthält ebenfalls gebäude- und umgebungsbedingte Anforderungen an die
Schornsteinhöhe. Bei einem Dachneigungswinkel größer oder gleich 20° soll die
Schornsteinmindesthöhe in Abhängigkeit von der Feuerungswärmeleistung 0,4 m
bis 1,0 m über First liegen. Bei einem Dachneigungswinkel kleiner 20° soll die
Schornsteinmindesthöhe in Abhängigkeit von der Feuerungswärmeleistung 1,0 m
bis 1,5 m über Dachfläche oder über Oberkante der Dachaufbauten liegen.
Abweichend zu den o. g. Regelungen für die Ableitung bei geringen
Emissionsmassenströmen kommt ein Verzicht auf die Ableitung über einen
Schornstein, z. B. bei Emissionsmassenströmen unterhalb der Bagatellmassenströme
nach Nr. 4.6.1.1 TA Luft, lediglich in begründeten Ausnahmefällen in Betracht.
Feuerungsanlagen
Die Anwendung der in Absatz 5, Nr. 5.5.2 TA Luft zitierten VDI-Richtlinien kommt
bei Feuerungsanlagen nicht zum Tragen. Im Falle genehmigungsbedürftiger
Feuerungsanlagen mit „geringen Emissionen“ sind die Anforderungen aus Absatz 1,
Nr. 5.5.2 TA Luft jedoch ohne die Vorschriften nach Nr. 5.5.3 (Nomogramm) und Nr.
5.5.4 (Bebauung und Bewuchs) zu erfüllen. Das heißt, es gelten die Mindest-
anforderungen an die Schornsteinhöhe von 10 m über der Flur und 3 m über
Dachfirst unter Beachtung der 20°-Regel.
Eine zusammenfassende Darstellung der Vorgehensweise zur Ermittlung der
Schornsteinhöhe bei der Ableitung von Abgasen mit geringen Emissions-
massenströmen zeigt Abbildung 5.
Proj. U14-1-477-SH-Rev00 Seite 20 / 41
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Abbildung 5: Vorgehensweise zur Ermittlung der Schornsteinhöhe bei der Ableitung von Abgasen in Abhängigkeit von den Emissionsmassenströmen
2.2.9 Einzelgebäude
Befinden sich in der Nähe eines Schornsteins, dessen Höhe nach Nr. 5.5.3 TA Luft
auszulegen ist, Bebauung oder Bewuchs, so sind die Vorgaben der Nr. 5.5.4 TA Luft
zu beachten. Hohe Einzelgebäude im Einwirkungsbereich der Anlage, die durch die
mittlere Höhe der Bebauung nicht erfasst werden, können die freie Abströmung
jedoch beeinträchtigen.
Da die TA Luft die Auslegung der Schornsteinhöhe für diese Fälle nicht abschließend
regelt, wird der im Folgenden vorgestellte pragmatische Ansatz zur Berechnung der
Schornsteinhöhe im Nahbereich eines Einzelgebäudes als Strömungshindernis
empfohlen.
In Lee (windabgewandte Seite) eines Gebäudes bildet sich ein Nachlauf aus. Werden
Abgase innerhalb dieser Zone freigesetzt oder in diese eingemischt, kann es dort zu
erhöhten Immissionskonzentrationen kommen (durch sog. Downwash). In einem
solchen Fall wird nicht in den freien Luftstrom abgeleitet. Der Nachlauf lässt sich in
eine Zone des nahen Nachlaufs (Rezirkulationszone) und des fernen Nachlaufes
Proj. U14-1-477-SH-Rev00 Seite 21 / 41
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unterteilen [11].
In der Abbildung 6 sind die Ausdehnungen dieser Störzonen und das Windfeld in
diesen Störzonen schematisch am Beispiel eines senkrecht angeströmten Quaders
dargestellt.
Abbildung 6: Schematische Darstellung der Ausdehnung der Störzonen und des Windfeldes in den
Störzonen, in Anlehnung an [10]
Daher sollte ein Schornstein in der Nähe eines hohen Einzelgebäudes so
dimensioniert sein, dass die Schornsteinmündung sicher außerhalb des Nachlaufs
liegt. Zur Berechnung dieses Nachlaufs liefert die Richtlinie VDI 3783, Blatt 10 [11]
entsprechende Vorgaben.
Danach wird die maximale horizontale Ausdehnung des nahen Nachlaufs (INN),
gemessen ab der leeseitigen Gebäudewand, folgendermaßen berechnet:
Dabei ist
lNN die horizontale Ausdehnung des nahen Nachlaufs [m],
b die Gebäudebreite senkrecht zur Abstandslinie Gebäudemitte – Schornstein [m],
h die Gebäudehöhe [m].
Im fernen Nachlauf geht die gestörte Strömung in die ungestörte Strömung über.
Die horizontale Erstreckung des fernen Nachlaufs (lFN) in Windrichtung, gemessen
von der Leeseite des Gebäudes, beträgt das 5fache der Länge des nahen Nachlaufs
(lNN).
Proj. U14-1-477-SH-Rev00 Seite 22 / 41
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Wie einleitend bereits ausgeführt wurde, sollte ein Schornstein, der innerhalb der
horizontalen Ausdehnung der Nachlaufzone errichtet werden soll, so dimensioniert
werden, dass er oberhalb dieser Nachlaufzone emittiert. Ein solcher Fall ist
schematisch in der Abbildung 5 dargestellt.
Dabei bildet allerdings nicht die Oberkante des Gebäudes die Obergrenze für die
Rezirkulationszone, sondern die erforderliche Schornsteinhöhe (H20°), die sich
aufgrund der 20°-Regel ergeben würde (Nr. 5.5.2 TA Luft). Als Konvention wird
diese Höhe bis zum Rand des nahen Nachlaufs (lNN) konstant gehalten. Anschließend
erfolgt eine lineare Abnahme bis auf Bodenniveau am Ende des fernen Nachlaufs
(lFN). Damit ist ein stetiger Übergang von der gebäudebedingten Schornsteinhöhe
(Schornstein auf dem Gebäude) über die Schornsteinhöhe im Nachlauf des Gebäudes
bis zur Schornsteinhöhe außerhalb des Nachlaufs gewährleistet.
Weiterhin ist zu beachten, dass die Gebäudebreite senkrecht zur Abstandslinie
Gebäude – Schornstein, die für die Berechnung der horizontalen Ausdehnung des
Nachlaufs maßgeblich ist, in der Regel von der Gebäudebreite, die zur Berechnung
der erforderlichen Schornsteinhöhe nach der 20°-Regel herangezogen wird
(Schmalseite), abweicht.
Die Konvention ist in der folgenden Abbildung 7 schematisch dargestellt.
Die Schornsteinhöhe Hs berechnet sich wie folgt:
a) für Schornsteine innerhalb des nahen Nachlaufes (x ≤ lNN)
Hs = H20° (G4)
b) für Schornsteine außerhalb des nahen Nachlaufes und innerhalb des fernen
Nachlaufs (lNN < x < lFN)
Hs = (lFN - x) * H20°/(lFN - lNN) (G5)
Proj. U14-1-477-SH-Rev00 Seite 23 / 41
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Die erforderliche Schornsteinhöhe H ergibt sich wie folgt:
H = MAX {HS, HN} (G6)
Dabei ist
H die erforderliche Schornsteinhöhe [m]
H20° die erforderliche Schornsteinhöhe aufgrund der 20°-Regel [m],
Hs die korrigierte Schornsteinhöhe [m],
HN die unkorrigierte Schornsteinhöhe nach TA Luft Nr. 5.5 [m],
h die Gebäudehöhe [m],
x der Abstand des Gebäudes bis zum Schornstein [m],
lNN die horizontale Ausdehnung des nahen Nachlaufs [m] und
lFN die horizontale Ausdehnung des fernen Nachlaufs [m].
Abbildung 7: Schematische Darstellung der Konvention zur Ermittlung der erforderlichen Schorn-
steinhöhe im Nahbereich eines hohen Einzelgebäudes (z. B. Kesselhaus)
Proj. U14-1-477-SH-Rev00 Seite 24 / 41
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Eine Schornsteinhöhenkorrektur nach der oben beschriebenen Konvention kommt
insbesondere in Betracht, wenn der geplante Schornstein vom Gebäude aus im
Bereich der Hauptwindrichtungen liegt.
Eine Korrektur der Schornsteinhöhe ist aus fachlicher Sicht insbesondere im Bereich
des nahen Nachlaufs anzustreben.
Befinden sich hinter dem Schornstein vom Gebäude aus gesehen keine relevanten
Beurteilungspunkte, kann im Einzelfall auf eine Korrektur der Schornsteinhöhe nach
dieser Methode verzichtet werden, insbesondere wenn sich dadurch
unverhältnismäßig hohe Schornsteine ergeben würden.
3 Durchführung der Schornsteinhöhenberechnung
Die Auslegungsdaten für die Berechnung der Emissionen und der erforderlichen
Schornsteinhöhe wurden anhand der Unterlagen durchgeführt, die über H2-
Erneuerbar Versorgt GmbH vorgelegt wurden.
3.1 Beschreibung des Vorhabens
Bei dem Vorhaben handelt es sich um die Errichtung einer neuen Heizzentrale. Der
geplante bestimmungsgemäße Betrieb der Anlagen wird durch folgende Kenngrößen
bestimmt:
• 2 Biomassekessel mit 0,45 MW Feuerungswärmeleistung
• 3 Holzvergaseranlagen mit Holzgas-BHKW mit ca. 0,19 MW Feuerungswärmeleistung
Als Brennstoff kommen Holzhackschnitzel zum Einsatz, aus denen im Holzvergaser
mittels Pyrolyse Holzgas erzeugt wird. Dieses wird den BHKWs zugeführt, dort
verbrannt und in Wärme und Strom umgewandelt. Die beim Betrieb der Anlagen
entstehenden Abgase werden über Kamine abgeleitet, die am Betriebsgebäude
errichtet werden.
3.2 Beschreibung der Umgebung
Der geplante Standort liegt am südlichen Rand von Neuerburg im Umfeld
Proj. U14-1-477-SH-Rev00 Seite 25 / 41
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öffentlicher Gebäude vorwiegend aus dem Bildungsbereich. Die Bauhöhe beträgt bis
zu 3 - 4 Geschosse. Im weiteren Verlauf in nördlichen Richtungen beginnt langsam
die Altstadt mit 2 – 3 geschossigen Wohnhäusern mit Giebeldächern. Der
Waldbewuchs außerhalb von Neuerburg kann mit Höhen von 20 m charakterisiert
werden.
3.3 Gebäudeparameter
Entsprechend den Anforderungen der Nummer 5.5.2 der TA Luft [15] sind folgende
Gebäudeparameter zu berücksichtigen:
Gebäudebreite: ca. 17 m Traufhöhe: 6,3 m
Mindestdachneigung: 20 ° => Theoretische Firsthöhe: 9,4 m
Damit ergibt sich abgesehen weiterer Prüfungen eine gemäß Nr. 5.5.2 erforderliche
Schornsteinhöhe von 12,4 m.
3.4 Ungünstige Betriebsbedingungen
Aus Sicht der Luftreinhaltung stellt der Betrieb aller Aggregate die ungünstigsten
Betriebsbedingungen im Sinne der TA Luft [15] dar.
3.5 Emissionsparameter
Die Herleitung relevanter Emissionsparameter erfolgt über die vorliegenden
Angaben zur Feuerungswärmeleistung. Die Emissionsdaten der Biomassekessel
wurden anhand der spezifischen Brennstoffmengen und Luftüberschüsse auf die
normierten Bedingungen der 1. BImSchV berechnet. Die Daten der Holz-BHKWs
sind auf verfahrenstypische Bedingungen bezogen (Herstellerangaben, Messwerte).
Die Emissionsbegrenzungen ergeben sich anhand der 1. BImSchV [18], aktuellen
Emissionsfaktoren [19] und den Empfehlungen von Landesbehörden [20].
Grundsätzlich werden Emissionsbegrenzungen berücksichtigt, die auch dem Stand
der Technik entsprechen.
Proj. U14-1-477-SH-Rev00 Seite 26 / 41
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Stickstoffoxide bei Feuerungsanlagen
Da die Emissionen an Stickstoffoxiden bei Feuerungsanlagen nicht zu 100 % aus
Stickstoffmonoxid bestehen, wird angenommen, dass 10 % der emittierten
Stickstoffoxide als Stickstoffdioxid (NO2) und 90 % als Stickstoffmonoxid (NO)
vorliegen. Entsprechend den Vorgaben der TA Luft wird anschließend für Stickstoff-
monoxid (NO) ein Umwandlungsgrad von 60 % zu Stickstoffdioxid (NO2)
angenommen. Dies bedeutet, dass in Bezug auf das emissionsseitige Verhältnis in
Verbindung mit dem Umwandlungsgrad die NOx-Konzentration (Stickstoffoxide) mit
dem Faktor 0,64 zu multiplizieren ist.
Stickstoffoxide bei Verbrennungsmotorenanlagen
Da die Emissionen an Stickstoffoxiden bei Feuerungsanlagen nicht zu 100 % aus
Stickstoffmonoxid bestehen, wird angenommen, dass 20 % der emittierten
Stickstoffoxide als Stickstoffdioxid (NO2) und 90 % als Stickstoffmonoxid (NO)
vorliegen. Entsprechend den Vorgaben der TA Luft wird anschließend für Stickstoff-
monoxid (NO) ein Umwandlungsgrad von 60 % zu Stickstoffdioxid (NO2)
angenommen. Dies bedeutet, dass in Bezug auf das emissionsseitige Verhältnis in
Verbindung mit dem Umwandlungsgrad die NOx-Konzentration (Stickstoffoxide) mit
dem Faktor 0,68 zu multiplizieren ist.
Schwefeldioxidemissionen bei Biomassekesseln
Der Schwefeldioxidmassenstrom ist mit der Annahme berechnet, dass der
Schwefelgehalt im Holz maximal 0,008 % [19] beträgt.
Proj. U14-1-477-SH-Rev00 Seite 27 / 41
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Parameter je AnlageBiomassekessel 1
TRF-RK 400Biomassekessel 2
TRF-RK 400Einheit
Brennstoff Holz Holz [-]
Feuerungswärmeleistung 0,45 0,45 [MW]
Brennstoffverbrauch 108 108 [kg/h]
Sauerstoffbezug 13 13 [%]
Luftüberschuss 2,63 2,63 [-]
spezifische Abgasmenge (trocken)
3,80 3,80[m³/kg]
spezifische Abgasmenge (feucht)
4,5 4,5[m³/kg]
Volumenstrom (Nm³, trocken)
1.077 1.077 [m³/h]
Volumenstrom (Nm³, feucht) 1.275 1.275 [m³/h]
Abgastemperatur (an der Mündung)
88 88 [°C]
Volumenstrom (m³, Betrieb) 1.686 1.686 [m³/h]
Kamindurchmesser (an der Mündung)
0,3 0,3 [m]
Abgasgeschwindigkeit an der Mündung
6,62 6,62 [m/s]
Schwebstaub 90 90 [mg/m³]
Stickstoffoxide (über Emissionsfaktoren) (über Emissionsfaktoren) [mg/m³]
Schwefeldioxid (über Emissionsfaktoren) (über Emissionsfaktoren) [mg/m³]
Kohlenmonoxid 500 500 [mg/m³]
Geruchsstoff ca. 2.000 ca. 2.000 [GE/m³]
Tabelle 2: Emissionsparameter der Anlagen (1)
Proj. U14-1-477-SH-Rev00 Seite 28 / 41
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Parameter je AnlageHolzgasmotorSpanner HK 45
HolzgasmotorSpanner HK 45
HolzgasmotorSpanner HK 45
Einheit
Brennstoff Holzgas Holzgas Holzgas [-]
Feuerungswärmeleistung ca. 0,19 ca. 0,19 ca. 0,19 [MW]
Brennstoffverbrauch 165 165 165 [m³/h]
Sauerstoffbezug entfällt entfällt entfällt [%]
Luftüberschuss 1,22 1,22 1,22 [-]
spezifische Abgasmenge (trocken)
ca. 1,0 ca. 1,0 ca. 1,0[m³/ m³]
spezifische Abgasmenge (feucht)
1,19 1,19 1,19[m³/ m³]
Volumenstrom (Nm³, trocken)
196 196 196 [m³/h]
Volumenstrom (Nm³, feucht) 240 240 240 [m³/h]
Abgastemperatur (an der Mündung)
118 118 118 [°C]
Volumenstrom (m³, Betrieb) 344 344 344 [m³/h]
Kamindurchmesser (an der Mündung)
0,1 0,1 0,1 [m]
Abgasgeschwindigkeit an der Mündung
ca. 12 ca. 12 ca. 12 [m/s]
Schwebstaub 20 20 20 [mg/m³]
Stickstoffoxide 500 500 500 [mg/m³]
Stickstoffdioxid 340 340 340 [mg/m³]
Schwefeldioxid - - - [mg/m³]
Kohlenmonoxid 650 650 650 [mg/m³]
Formaldehyd 60 60 60 [mg/m³]
Geruchsstoff ca. 3.700 ca. 3.700 ca. 3.700 [GE/m³]
Tabelle 3: Emissionsparameter der Anlagen (2)
Proj. U14-1-477-SH-Rev00 Seite 29 / 41
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In den nachfolgenden Tabellen ist die Ermittlung der Massenströme und Q/S-Werte
zur Bewertung der Emissionen in Bezug auf die TA Luft Nr. 5.5.3 [15]
zusammengefasst:
Parameter je Anlage je Kessel (1 - 2) je BHKW (1 - 3) Einheit
Massenströme
Schwebstaub 0,10 0,004 [kg/h]
Stickstoffdioxid 0,15 0,07 [kg/h]
Schwefeldioxid 0,02 - [kg/h]
Kohlenmonoxid 0,54 0,13 [kg/h]
Formaldehyd - 0,01 [kg/h]
Geruchsstoff 2,15 0,73 [MGE/h]
S-Werte gemäß TA Luft Anhang 7
Schwebstaub 0,08 0,08 [-]
Stickstoffdioxid 0,10 0,10 [-]
Schwefeldioxid 0,14 0,14 [-]
Kohlenmonoxid 7,50 7,50 [-]
Formaldehyd 0,05 0,05 [-]
Gerüche entfällt entfällt [-]
Q/S-Werte
Schwebstaub 1,21 0,05 [kg/h]
Stickstoffdioxid 1,47 0,67 [kg/h]
Schwefeldioxid 0,12 - [kg/h]
Kohlenmonoxid 0,07 0,02 [kg/h]
Formaldehyd - 0,24 [kg/h]
Geruchsstoff entfällt entfällt [kg/h]
Tabelle 4: Massenströme und Q/S-Werte
Proj. U14-1-477-SH-Rev00 Seite 30 / 41
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3.6 Zusammenfassen von Emissionen
Die Emissionen der Anlagen sollen über einen mehrzügigen Kamin bzw. im Bündel
angeordnete Züge abgeleitet werden, die am Betriebsgebäude errichtet werden. Die
Anordnung erfolgt in der Form (Abstand der Züge zueinander < 5 D), so dass ein
gemeinsamer Impuls entsprechend den Vorgaben des LAI angenommen werden
kann (siehe Kapitel 2.2.5). Somit ergeben sich entsprechend der Methode 2 folgende
Emissionsparameter:
Parameter Wert Einheit
Volumenstrom (Nm³, trocken) 2.743 [m³/h]
Mischungstemperatur des Abgases (an der Mündung) 94 [°C]
äquivalenter Kamindurchmesser (an der Mündung) 0,46 [m]
Massenströme
Schwebstaub 0,21 [kg/h]
Stickstoffdioxid 0,49 [kg/h]
Schwefeldioxid 0,03 [kg/h]
Kohlenmonoxid 1,46 [kg/h]
Formaldehyd 0,04 [kg/h]
Geruchsstoff 6,49 [MGE/h]
Q/S-Werte
Schwebstaub 2,57 [kg/h]
Stickstoffdioxid 4,94 [kg/h]
Schwefeldioxid 0,25 [kg/h]
Kohlenmonoxid 0,19 [kg/h]
Formaldehyd 0,71 [kg/h]
Tabelle 5: Massenströme und Q/S Werte
Proj. U14-1-477-SH-Rev00 Seite 31 / 41
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3.7 Bebauung und Gelände
Die geschlossene, vorhandene oder nach einem Bebauungsplan zulässige Bebauung
von mehr als 5 vom Hundert der Fläche des Beurteilungsgebietes wird mit 12 m
über Grund angesetzt. Dahingehend maßgebend verfügt die Altstadt von Neuerburg
über ein bis dreigeschossige Wohnbebauung mit Giebeldächern. Die Höhe des
Bewuchses kann der umliegenden Waldflächen kann durchaus 20 m betragen. Der
Standort befindet sich im Sinne der TA Luft [15] in unebenem Gelände, d.h.
Wellenform mit Höhenunterschieden zum Standort, die bis 150 m betragen können.
Damit ergeben für Anlagen, deren Emissionen maßgeblich nach dem Nomogramm
der TA Luft zu bewerten sind (Q/S-Wert > 10 kg/h) erhebliche Korrekturen, so dass
Schornsteinbauhöhen von mehr als 40 m erforderlich wären. Der maximale Q/S-
Wert beträgt für die Komponente Stickstoffdioxid 4,94 kg/h, so dass die Emissionen
im Sinne der TA Luft als gering bezeichnet werden können und rein geometrische
Bedingungen die erforderliche Schornsteinhöhe bestimmen. D.h. es muss im Sinne
der TA Luft, der 1. BImSchV sowie anzuwendender VDI Richtlinien [8], [9]
sichergestellt werden, dass ein ungestörter Abtransport der Emissionen mit der
freien Luftströmung möglich ist.
Ungeachtet der genehmigungsrechtlichen Zuordnung ist aufgrund des Emissions-
verhaltens und der Nachbarschaft (öffentliche Schulgebäude) zu empfehlen die
Vorgaben der 1. BImSchV heranzuziehen, die bei den vorliegenden Massenströmen
auch den Vorgaben der TA Luft [15] entsprechen.
3.8 Einzeln stehende hohe Gebäude
Gemäß den Berechnungen in Bezug auf den Einfluss einzeln stehender hoher
Gebäude nach dem Merkblatt [16] ergibt sich folgender potentieller Einfluss auf den
Abtransport der Emissionen durch folgende Gebäude (siehe Lageplan):
(1) Mädcheninternat, (2) Jungeninternat, (3) Wirtschaftsgebäude (4) Aufbaugymna-
sium, (5) Schwimmhalle, (6) Realschule.
Die Berechnungen gemäß Merkblatt Schornsteinhöhenberechnung haben ergeben,
dass die Gebäude 1, 2, 3, 4, und 6 nur geringen Einfluss auf das Ausbreitungs-
verhalten ausüben. D.h. der geplante Schornsteinstandort befindet sich im der
fernen Nachlaufzone. Damit ist in Verbindung mit den im Sinne der TA Luft geringen
Emissionen keine Korrektur der unter Nr. 3.3 ermittelten Höhe erforderlich.
Die Berechnungen zu Gebäude (5) Schwimmhalle zeigen , dass der geplante Kamin
Proj. U14-1-477-SH-Rev00 Seite 32 / 41
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sich in der nahen Nachlaufzone befindet.
Abstand: ca. 30 m
Gebäudehöhe: ca. 12 m
Gebäudebreite: ca. 19 m (nur hoher Teil)
effektive Gebäudebreite: ca. 45 m
Damit errechnet sich eine Länge der nahen Nachlaufzone von ca. 41 m und es sind
in Bezug auf die gebäudebedingten Parameter in Bezug auf den ungestörten
Abtransport der Emissionen die Abmessungen der Schwimmhalle zu berücksichtigen
(und nicht des Betriebsgebäudes). Dahingehend berechnet sich eine erforderliche
Schornsteinhöhe aufgrund der 20° Regel (vgl. Kapitel 3.3) von 18.5 m.
Da der Standort sich in unebenem Gelände befindet wird noch ein Höhenunterschied
zwischen GOK der Schwimmhalle und dem Betriebsgebäude von ca. 2 m
berücksichtigt.
Somit ist aufgrund der Forderung eines ungestörten Abtransportes der Emissionen
von einer hinreichenden Schornsteinbauhöhe von 20,5 m auszugehen.
Anmerkung:
Da es sich um Emissionen mit nicht unerheblichen Geruchsemissionen handelt wurden im Rahmen
weitergehender Untersuchungen (hier nicht explizit dokumentiert) die Anforderungen der
Geruchsimmissionsrichtlinie in Bezug auf die erforderliche Schornsteinmindesthöhe überprüft. Diese
Vorgaben werden bei o.g. Höhe in Verbindung mit den beschriebenen Emissionsansätzen eingehalten.
Proj. U14-1-477-SH-Rev00 Seite 33 / 41
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3.9 Festlegung der Schornsteinhöhe
Im Rahmen der Festlegung der erforderlichen Schornsteinbauhöhe kann für das
geplante Vorhaben entsprechend der Anwendung der Vorgaben der 1. BImSchV § 19
[18] in Verbindung mit der Nr. 5.5 der TA Luft [15] und den Anforderungen
aufgrund hoher Einzelgebäude eine Schornsteinhöhe von
20,5 m über Grund
als ausreichend bezeichnet werden.
4 Bewertung der Schornsteinbauhöhe
Ungeachtet der genehmigungsrechtlichen Zuordnung des geplanten Vorhabens ist
aufgrund des Emissionsverhaltens und der Nachbarschaft (öffentliche Schulgebäude)
zu empfehlen die Vorgaben der 1. BImSchV heranzuziehen, die bei den vorliegenden
Massenströmen auch den Vorgaben der TA Luft entsprechen. Dahingehend ist ein
hinreichend ungestörter Abtransport der Emissionen mit der freien Luftströmung zu
erwarten wenn o.g. Schornsteinbauhöhe realisiert wird. Zur Validierung wurden
weiterhin die Vorgaben der Geruchsimmissionsrichtlinie und Ergebnisse aus
Windkanaluntersuchungen herangezogen, die gemäß dem aktuellen Stand von
Veröffentlichungen [21] auch in der bevorstehenden Novellierung der VDI Richtlinie
3781 Blatt 4 [8] für kleine Feuerungsanlagen zu erwarten sind.
Proj. U14-1-477-SH-Rev00 Seite 34 / 41
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5 Hinweise
Der Unterzeichner bestätigt, dieses Gutachten unabhängig jeglicher Weisung und
nach bestem Wissen und Gewissen erstellt zu haben.
Als Grundlage für die Feststellungen und Aussagen des Sachverständigen dienen die
vorgelegten und im Gutachten erwähnten Unterlagen sowie die Auskünfte der
Beteiligten. Die Ergebnisse beziehen sich ausschließlich auf den Prüfungsumfang.
Ein auszugsweises Vervielfältigen des Gutachtens ist ohne die Genehmigung des
Verfasser nicht zulässig.
Berlin/Brühl, 04.04.2014
Erstellt durch: Geprüft und freigegeben durch:
Dipl.-Met. Wolfram Bahmann
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Anhang
I. Literatur.............................................................................................................36II. Anhang Lagepläne.............................................................................................38III. Anhang topografische Karte..............................................................................40
Proj. U14-1-477-SH-Rev00 Seite 36 / 41
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I. Literatur
[1] Hansmann, Klaus: TA-Luft. Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft.
Kommentar. Verlag C.H.Beck München 2004
[2] LAI-UA-Luftqualität/Wirkungsfragen/Verkehr: Protokoll der 95. Sitzung des
LAI-Ausschusses Luftqualität/Wirkungsfragen/Verkehr vom 24. bis 25.Juli
2008 in Hamburg
[3] LAI-UA-Luft/Technik: Ergebnisniederschrift über die 102. Sitzung des LAI-
Unterausschusses Luft/Technik vom 17. bis 19. September 2002 in Bremen
[4] LAI-UA-Luft/Überwachung: Ergebnis der 77. Arbeitsgruppensitzung am 27.
und 28. März 2000 in Lüneburg
[5] Bericht des BAK Ausbreitungsrechnungen zu TOP 6.3 der Sitzung des LAI UA
Luft/Überwachung am 27./28. März 2000 in Lüneburg
[6] LAI-UA-Luft/Technik: Ergebnis der 68. Arbeitsgruppensitzung am 30. Juni
1992 in Hamburg
[7] Hansmann, Klaus: Zeitschrift für Umwelt und Planungsrecht, 1989/9, S. 325
[8] Richtlinie VDI 3781 Blatt 4, Ausbreitung luftfremder Stoffe in der
Atmosphäre, Bestimmung der Schornsteinhöhe für kleine Feuerungsanlagen,
VDI-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 1, November 1980
[9] Richtlinie VDI 2280, Ableitbedingungen für organische Lösemittel, VDI-
Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 2, August 2005
[10] Richtlinie VDI 3783 Blatt 13, Umweltmeteorologie, Qualitätssicherung in der
Immissionsprognose, Anlagenbezogener Immissionsschutz,
Ausbreitungsrechnung gemäß TA Luft, VDI-Handbuch Reinhaltung der Luft,
Band 1b, Januar 2010
[11] Richtlinie VDI 3783 Blatt 10, Umweltmeteorologie, Diagnostische
mikroskalige Windfeldmodelle, Gebäude- und Hindernisumströmung, VDI-
Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 1b, März 2010
[12] Feststellung und Beurteilung von Geruchsimmissionen
(Geruchsimmissionsrichtlinie – GIRL) in der Fassung vom 29. Februar 2008
und einer Ergänzung vom 10. September 2008 mit Auslegungshinweisen in
der Fassung vom 29. Februar 2008
Proj. U14-1-477-SH-Rev00 Seite 37 / 41
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[13] Gesetz zum Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen durch
Luftverunreinigungen, Geräusche, Erschütterungen und ähnliche Vorgänge
(Bundes-Immissionsschutzgesetz - BImSchG) in der Fassung der
Bekanntmachung vom 26. September 2002 (BGBl. I Nr. 71 vom 04.10.2002,
..... 23.10.2007 S. 2470 07) Gl.-Nr.: 2129-8
[14] Vierte Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes
(Verordnung über genehmigungsbedürftige Anlagen - 4. BImSchV) in der
Fassung der Bekanntmachung Fassung vom 14. März 1997 (BGBl. I 1997 S.
504, S. 548; 1998 S. 723... 23.10.2007 S. 2470 07) Gl.-Nr.: 2129-8-4
[15] Erste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz
(Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft - TA Luft) - – Juli 2002 –
[16] Merkblatt Schornsteinhöhenberechnung; Herausgeber: Fachgespräch
Ausbreitungsrechnung (LAI); 09.09.2010)
[17] Richtlinie VDI 3781 Blatt 2; Ausbreitung luftfremder Stoffe in der
Atmosphäre; Schornsteinhöhen unter Berücksichtigung unebener
Geländeformen. Ausgabe: 1981
[18] 1. BImSchV - Verordnung über kleine und mittlere Feuerungsanlagen; Erste
Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes; vom
26. Januar 2010 (BGBl. I Nr. 4 vom 01.02.2010 S. 38) Gl.-Nr.: 2129-8-1-3
[19] Fachhilfe für BUBE-Online; Betriebliche Umweltdatenberichterstattung
Emissionsspektren und Emissionsfaktoren für die Berechnung von Emissionen
11. BImSchV; Version 1.4 Stand 20.12.2012
[20] Bayrisches Landesamt für Umwelt 2009; Emissionen von Holzgasmotoren und
Möglichkeit zur Minderung
[21] Kamine kleiner Feuerungsanlagen; Ingenieurbüro Lohmeyer, Dr. Ing.
Wolfgang Bächlin; Hamburg; Juni 2013
Proj. U14-1-477-SH-Rev00 Seite 38 / 41
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II. Anhang Lagepläne
Proj. U14-1-477-SH-Rev00 Seite 39 / 41
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Proj. U14-1-477-SH-Rev00 Seite 40 / 41
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III. Anhang topografische Karte
Proj. U14-1-477-SH-Rev00 Seite 41 / 41