Die Schornsteinhöhenbestimmung nach Nr. 5.5 TA Luft dient der Vorsorge vor schädlichen Umwelteinwirkungen durch die Freisetzung von luftgetragenen Schadstoffen in Abgasen. Dabei sind nach Nr. 5.5.1 TA Luft Abgase so abzuleiten, dass ein ungestörter Abtransport mit der freien Luftströmung und eine ausreichende Verdünnung ermöglicht werden.

S-Wert

Anders als in der TA Luft 2002 ist der S-Wert (s. Anhang 6 TA Luft) nicht dimensionslos, sondern hat die Einheit mg/m³. Dementsprechend hat das Verhältnis Q/S die Einheit kg/h/(mg/m³) oder 10⁶ m³/h.

Stand: 17.05.2022

Allgemeines

Vorgaben zum ungestörten Abtransport sind in Nr. 5.5.2.1 enthalten. Nach Absatz 1 soll die Lage und Höhe der Schornsteinmündung den Anforderungen der Richtlinie VDI 3781 Blatt 4 genügen. Von einem ungestörten Abtransport nach Nr. 5.5.1 TA Luft kann bei einer Ableitung außerhalb der Rezirkulationszone ausgegangen werden. Zur Ermittlung der Höhe einer Rezirkulationszone und somit der erforderlichen Schornsteinhöhe für verschiedene Dachformen gibt die VDI-Richtlinie Formeln vor. Grundlage dieser Vorgaben sind unter anderem Windkanaluntersuchungen, aus denen die Entwicklung der Rezirkulationszone ermittelt wurde.

Für die Ermittlung der Schornsteinhöhe ist nach VDI 3781 Blatt 4 ein additiver Term H_Ü zu berücksichtigen. Dieser hat bei Anlagen nach TA Luft in der Regel den Wert 3 m. Im Falle geringer Emissionsmassenströme mit Q/S < 1•10⁶ m³ h^-1 kann entsprechend der VDI 3781 Blatt 4 ein geringerer Wert (0,4 m bzw. 1 m, je nach Größe der Quelle) angesetzt werden. Dabei sollte der niedrigste Wert von H_Ü = 0,4 m für Emissionsmassenströme mit Q/S < 0,2•10⁶ m³ h^-1 angesetzt werden.

Hinweise - Flachdächer

Bei Flachdächern gibt die VDI-Richtlinie neben der 20°-Regel (Gleichung 5) eine weitere Gleichung (Gleichung 8) zur Ermittlung der Rezirkulationszone an, wobei der niedrigere Wert aus beiden Gleichungen zu verwenden ist. Die erste Formel entspricht den Angaben in Nr. 5.5.2.1 TA Luft (3 m über First bei 20°-Regel). Bei ausgedehnten Gebäuden kann die zweite Formel zu niedrigeren Werten führen. Auch wenn dies in der TA Luft nur implizit enthalten ist („...soll den Anforderungen der Richtlinie VDI 3781 Blatt 4 (Ausgabe Juli 2017) genügen“), sollte aus Sicht des LANUV bei der Schornsteinhöhenbestimmung für Flachdächer die Ermittlung entsprechend der Richtlinie nach beiden Gleichungen erfolgen und der niedrigere Wert verwendet werden. Dies gilt auch, wenn damit die explizit genannte Anforderung von 3 m über First bei 20°-Regel nicht erfüllt wird.

Aus fachlicher Sicht ist mit diesem Vorgehen bei Flachdächern der Anforderung nach ungestörtem Abtransport der über Schornsteine abgeleiteten Abgase in Bezug auf das Gebäude genüge getan. Bei ausgedehnten Flachdächern wächst zudem die Rezirkulationszone nicht beliebig in der Höhe an, so dass die Forderung von 3 m über First in Kombination mit der 20°-Regel in solchen Fällen zu einer Überschätzung der Höhe der Rezirkulationszone führen kann. Dem wird mit Gleichung 8 der VDI-Richtlinie Rechnung getragen.

Auch wenn streng nach VDI-Richtlinie diese Gleichung nur für das Flachdach anzuwenden ist, auf dem der Schornstein steht, kann es aus Sicht des LANUV sachgerecht sein, diese Gleichung auch bei vorgelagerten Gebäuden zur Ermittlung der Höhe der Rezirkulationszone zu verwenden. Dies sollte aber für den Einzelfall begründet und entschieden werden.

Sheddächer sind nach VDI-Richtlinie wie Flachdächer zu betrachten, so dass in diesem Fall aus Sicht des LANUV auch die Anwendung von Gleichung 8 möglich ist. Als Dachhöhe ist in diesem Fall die Firsthöhe des Sheddach zu betrachten.

Hinweise - Gebäudebedingte Schornsteinhöhe

Nach Nr. 5.2.2.1 TA Luft (Absatz 2) soll die gebäudebedingte Schornsteinhöhe das Zweifache der Gebäudehöhe nicht überschreiten. Dieser Absatz bezieht sich auf die Schornsteinhöhe nach 20°-Regel. Damit ist sie nicht anzuwenden auf vorgelagerte Gebäude. Die Begrenzung gilt zudem nicht für die für die ausreichende Verdünnung der freigesetzten Abgase erforderliche Schornsteinhöhe (Nr. 5.5.2.2 und 5.5.2.3 TA Luft).

Hinweise - Sonderfall geringe Emissionsmassenströme

Nach Nr. 5.5.2.1 TA Luft kann bei Emissionsquellen mit geringen Emissionsmassenströmen  die erforderliche Schornsteinhöhe im Einzelfall festgelegt werden. Auch dabei sind eine ausreichende Verdünnung und ein ungestörter Abtransport der Abgase mit der freien Luftströmung anzustreben.

In der Regel kann bei einem Q/S-Wert < 1•10⁶ m³ h^-1 von geringen Emissionsmassenströmen ausgegangen werden. Der Richtlinie VDI 3781 Blatt 4 folgend kann in einem solchen Fall ein geringerer Wert von H_Ü (1 m oder 0,4 m) angesetzt werden.

Falls die so ermittelte Schornsteinhöhe unverhältnismäßig erscheint, erlaubt die Richtlinie VDI 3781 Blatt 4, in großflächigen Industriegebieten im Einzelfall, abhängig vom Standort und dem Abstand von der Anlagengrenze, von den in der VDI-Richtlinie festgelegten Mindestbedingungen zur Ableitung der Abgase abzuweichen.

Wenn außerhalb eines großflächigen Industriegebiets von den Mindestbedingungen der Richtlinie VDI 3781 Blatt 4 abgewichen werden soll, ist dies detailliert und nachvollziehbar zu begründen. Es obliegt dann der genehmigenden Behörde zu entscheiden, ob dieses Vorgehen akzeptiert werden kann.

Es soll sichergestellt werden, dass auch bei Abweichen von den Mindestbedingungen der Richtlinie VDI 3781 Blatt 4 die ausreichende Verdünnung im Sinne der Nr. 5.5 TA Luft, auch unter Berücksichtigung sich überlagernder Konzentrationsfahnen, gewährleistet ist. Der Nachweise einer Einhaltung der Immissionsgrenzwerte oder einer Irrelevanz für das Jahresmittel ist dafür nicht ausreichend.

Wenn die Ableitung innerhalb der Rezirkulationszone von Gebäuden erfolgt, ist eine Anwendung von BESTAL zur Überprüfung und zum Nachweis der ausreichenden Verdünnung nicht möglich. Stattdessen kann in einem solchen Fall eine Ausbreitungsrechnung nach Nr. 14 Anhang 2 TA Luft erfolgen, wobei ergänzend die relevanten Gebäude berücksichtigt werden müssen.

Stand: 07.04.2022

Für den Nachweis der ausreichenden Verdünnung nach Nr. 5.5.2.2 stellt das UBA das Softwarepaket BESTAL als Referenzimplementierung der Nr. 14 Anhang 2 TA Luft kostenfrei zur Verfügung. Voraussetzung für die Anwendbarkeit dieser Software ist der ungestörte Abtransport freigesetzter Abgase. Bei Abweichen von den Vorgaben der VDI 3781 Blatt 4 (Ableitung innerhalb der Rezirkulationszone) kann daher kein Nachweis der ausreichenden Verdünnung mit dem Softwarepaket BESTAL erfolgen.

Überlagerung von Konzentrationsfahnen

Nach TA Luft ist bei mehreren Schornsteinen der Anlage die Einhaltung der S-Werte gemäß Nr. 5.5.2.2 TA Luft durch Überlagerung der Konzentrationsfahnen zu prüfen. Hierfür kann die Software BESMAX verwendet werden. Die Prüfung nach Nr. 5.5.2.2 TA Luft erfolgt ohne Berücksichtigung einer eventuellen Korrektur für Bebauung und Bewuchs sowie unebenes Gelände nach Nr. 5.5.2.3. Dementsprechend ist auch bei der Überlagerung der Konzentrationsfahnen als Schornsteinhöhe die Höhe ohne Korrektur nach Nr. 5.5.2.3 anzusetzen. Bei bestehenden Schornsteinen wird dafür der Korrekturwert für diesen Schornstein von der Bauhöhe abgezogen und die Überlagerung der Konzentrationsfahnen mit dieser niedrigeren Schornsteinhöhe geprüft. Wenn in der Praxis für einen bestehenden Schornstein der Korrekturwert für Bebauung und Bewuchs nicht bekannt ist, sollte die nachträgliche Ermittlung des Wertes möglichst nachvollziehbar dargelegt werden.

Ausbreitungsrechnung nach Nr. 14 Anhang 2 TA Luft

Anstelle der Anwendung von BESTAL (BESMIN bzw. BESMAX) kann die Prüfung auf ausreichende Verdünnung auch mit Ausbreitungsrechnungen gemäß Nr. 14 Anhang 2 TA Luft erfolgen. Diese Ausbreitungsrechnung weicht in verschiedenen Punkten von der Ausbreitungsrechnung zur Ermittlung der Zusatz- und Gesamtzusatzbelastung ab, auch was beispielsweise die Berücksichtigung von Überhöhung betrifft. In einem solchen Fall muss die Protokolldatei dieser Ausbreitungsrechnung Bestandteil des Gutachtens sein.

Stand: 28.02.2022

Die Berücksichtigung von unebenem Gelände bei der Schornsteinhöhenbestimmung wird in Nr. 5.5.2.3 Absatz 5 der TA Luft geregelt. Dort heißt es:

"Liegt der Landschaftshorizont, von der Mündung des Schornsteins aus betrachtet, über der Horizontalen und ist sein Winkel zur Horizontalen in einem mindestens 20 Grad breiten Richtungssektor größer als 15 Grad, soll die Schornsteinhöhe so weit erhöht werden, bis dieser Winkel kleiner oder gleich 15 Grad ist."

Für eine erste Überprüfung, ob und wenn ja in welcher Größenordnung an einem Punkt in NRW eine Erhöhung der Schornsteinhöhe aufgrund von Gelände erforderlich ist, hat das LANUV NRW diese Bedingung auf Basis des DGM10 von Geobasis NRW umgesetzt.

Die geländebedingten Schornsteinhöhen werden dabei in Schritten von ganzen Metern über Grund auf Flächen von 10 m x 10 m dargestellt. Die angegebenen Daten sind Orientierungswerte, deren Wertebereich zwischen 0 und 250 m liegt (Nodata -9999 bzw. 255). Die dargestellten Höhenangaben sind vor ihrer Anwendung auf Plausibilität zu überprüfen und gegebenenfalls unter Berücksichtigung weiterer Kenntnisse zu korrigieren. In einem ca. 3 km breiten Streifen entlang der Landesgrenze von NRW liegen aus technischen Gründen keine Daten vor.

Die Daten sind auf unterschiedliche Weise verfügbar. Zum einen werden die so abgeleiteten geländebedingten Schornsteinmindesthöhen als Datensatz hier bereitgestellt. Die Rasterdatei ist außerdem als WMS Dienst unter dem Link https://www.wms.nrw.de/umwelt/wms_nw_schornsteinhoehe? mit gängigen GIS-Systemen abrufbar. In TIM-Online NRW kann der Dienst über diesen Link geöffnet werden. Der Layer erscheint hier in Graustufen. Um die geländebedingte Schornsteinhöhe auf einem Gitterpixel von 10 m x 10 m abzurufen, muss der Schnellzugriff "Sachdaten abfragen" (Menü per Rechtsklick) angewählt werden. Durch Klick in das interessierende Pixel wird die Angabe der geländebedingten Schornsteinhöhe in Metern über Grund angezeigt.

Stand: 21.02.2022