DerKamineffekt ist derphysikalische Effekt, der zur verstärkten Anfachung einesFeuers führt und der durch die Führung von heißenRauchgasen durch einen Kamin oder ähnlichenvertikalen Schacht entsteht. Er steht im Gegensatz zum Abbrand einesoffenen Herdfeuers (etwa einerRauchküche, wo die Rauchgase durch das Haus zogen) oder eines offenenLagerfeuers.
Wird einFeuer in einemFeuerraum unterhalb eines Kamins entzündet, so entsteht schnell ein großes Volumen heißer Rauchgase mit geringererDichte als der im Kamin befindlichen kälteren Luft. Da diese dichter und damit schwerer ist, beginnt sie an der noch kalten Innenwandung des Kamins unter die heißen und damit leichteren Abgase zu fließen und diese nach oben zu verdrängen (Auftrieb warmer Luft). Sie facht damit die Verbrennung weiter an, wird selbst wiederum erhitzt und durch weitere absinkende kältere Luft in turbulenter Weise nach oben verdrängt, so dass sich der Kamin zunehmend mit heißer Luft und Abgasen füllt und sich die Kaminwände erwärmen. Damit baut sich gegenüber der Außenluft einhydrostatisches Druckungleichgewicht auf, das sich dadurch auszugleichen beginnt, dass kältere und damit dichtere, schwerere Umgebungsluft von unten in den Kamin eindringt und die heißen, weniger dichten, also leichteren Verbrennungsgase im Kamin nach oben hinausdrückt. Es etabliert sich eine homogene, schnelle Strömung nach oben, derKaminzug oderKamineffekt. Durch geeignete Führung der einströmenden Frischluft kann die Verbrennung beeinflusst und, auch durch Nutzung desVenturi-Effektes, optimal gestaltet werden.
Ein einzelnes Zündholz wird den Kaminzug nicht starten, dazu wird einLockfeuer mit schnell abbrennenden Anzündhilfen (Papierknäuel,Fidibus,Spreissel) benötigt, die schnell ein großes heißes Abgasvolumen (geringer Dichte) entstehen lassen. Zum richtigen Anzünden eines Feuers im Ofen sieheKaminofen#Effizienter und emissionsarmer Betrieb.
Der Kamineffekt beruht auf dernatürlichen Konvektion. Er wird technisch genutzt, um Abgase vonFeuerungen durchSchornsteine abzuführen (Naturzugfeuerung). Eine Beimischung von leichtem Wasserdampf in Kühltürmen oder inWasserhosen steigert den Auftrieb enorm.
Ein Kamineffekt kann aber auch beiFassadenbränden auftreten, wenn die Rauchgase in einem engenLichthof oder hinter einemWärmedämmverbundsystem oder im Hohlraum einerhinterlüfteten Fassade aufsteigen. Derselbe Effekt tritt auch bei Bränden auf, deren Rauchgase in ein Stiegenhaus oder einen Aufzugsschacht entweichen und von dort weiter oben über eine Öffnung ins Freie.
Auch ohne ein Kaminrohr treten in der Natur ähnliche Phänomene auf (sieheFeuersturm undThermik).
Im Zusammenwirken mit demhydrostatischen Druck, den die kältere Frischluft ausübt, entstehtthermische Konvektion.
Der Dichteunterschied wird durch Erwärmen auf der einen Seite und Normaltemperatur auf der anderen Seite des Kreislaufes aufrechterhalten. Der daraus resultierendeDifferenzdruck wird auch„treibender Druck“ oder„wirksamer Druck“ genannt.
Der Differenzdruck ist vom Dichteunterschied und der wirksamen Höhe abhängig nach der Formel:
Der Druckunterschied macht den Luftstrom berechenbar[1] mit der Geschwindigkeit:
Weil der Kaminzug / Förderdruck von der Schornsteinhöhe und von der Querschnittsfläche des Kamins (und von der Windstärke) abhängen, sollte die Leistung eines neu zu errichtenden Ofens darauf abgestimmt werden. Bei einem zu hohen Förderdruck steigen die Emissionen und die Belastung der Feuerstätte. Derartige Berechnungen oder Freigaben erledigenSchornsteinfeger. Abhilfe gegen zu hohen Förderdruck wäre beispielsweise einZugbegrenzer. Ein über den Kaminkopf streichender Wind kann den Förderdruck nur erhöhen, weil der am Kaminkopf vorbeiströmende Wind immer schneller ist als am Kaminfuß, was für einen zusätzlichenAuftrieb der Kaminluft sorgt.
Die bei Kamineffekten entstehenden Strömungen und Drücke und die positive Rückkopplung können gefährlich sein und müssen bei Planung und Bau von Gebäuden berücksichtigt werden. Tunnel und Treppenhäuser sind hier besonders gefährdet. Bei derBrandkatastrophe der Gletscherbahn Kaprun 2 verstärkte der Kamineffekt im ansteigenden Tunnel das Feuer und führte auch durch die Rauchgase zu einer Vielzahl von Toten oberhalb des Brandherdes. Die nach unten Flüchtenden überlebten.
Zunutze gemacht wird der Kamineffekt neben der Nutzfeuerung und Schornsteinen auch beiAufwindkraftwerken, bei denen unter einem Dach erwärmte Luft in einem Turm durch den herrschenden Luftdruck aufgetrieben wird und hierbeiTurbinen antreibt, sowie inNaturzugkühltürmen, in denen die durchKühlwasser erwärmteLuft ohne weitere Hilfsmittel einen Auftrieb erfährt. Darüber hinaus findet dieser Vorgang an allen erwärmten Flächen wie Heizkörpern, Kühlrippen (von Motoren oder elektrischen Bauteilen), Hausfassaden usw. statt, wenn die geometrische Form und die Maßverhältnisse einem Kamin ähneln. Bei einemFallwindkraftwerk wird Luft an der Spitze eines Rohrkamins abgekühlt, worauf sich die Luft abwärts bewegt und der Luftstrom ein Turbinenrad antreibt.
Anzündkamine nutzen den Kamineffekt, um Holzkohle schneller anzufeuern.
Der Effekt wird teilweise schon lange im Hausbau genutzt, traditionelle arabische Häuser etwa werden so gekühlt.[2] Der persische WindturmBādgir nutzt den Kamineffekt seit Jahrhunderten zur Belüftung und Kühlung von Gebäuden.