Kályhákról másképp, kettős harang rendszerű téglakályha

Átírás

1 Kályhákról másképp, kettős harang rendszerű téglakályha Az épített kályhák legjellemzőbb tulajdonsága hőtároló képességük. A mai követelményeknek nagyon jól megfelelnek a fatüzelésű berendezések, dolgozatomban az ezekkel kapcsolatos gondolataimat írom le. A megfelelően kialakított kályhánál 1,25-2 órás tüzelési idő mellett 8-24 órás felfűtési idővel számolhatunk. A tüzelési, égési időtartammal kapcsolatban megoszlanak a vélemények, az 1,25-2 óra a gyakorlatban és a fellelhető szakirodalomban legjellemzőbb átlag. Megjegyzem, találkozhatunk szélsőséges álláspontokkal, ismerek olyan véleményt, mely szerint újragyulladást lehetővé tevő parázsnak kell lennie a tűztérben 8-10 óra elteltével. A magam részéről inkább az átlagban hiszek. A fűtési idő a kályha építési módjától függ, a magyar, az ausztriai és a német szakirodalom megkülönböztet könnyű, közepes és nehéz kályhákat, 8, 12, 16, illetve 24 órás fűtési idővel. Ha messzebbre tekintünk, a finnek által kedvelt ellenáramú (contraflow vagy counterflow) kályhák, és az orosz harang, kettős harang (bell type, double bell type) rendszerű kályhák a mi gyakorlatunkhoz képest szokatlanul nehéz kivitelben, időjárástól függően órásra épülnek. (Eredeti finn és orosz elnevezésüket sajnos nem tudom.) Bármelyik típusú kályhát vizsgáljuk, a berakott tüzelőanyag megfelelő hatásfokú elégetésén kívül alkalmasnak kell lennie arra, hogy a felszabadult hőmennyiséget viszonylag gyorsan és szintén jó hatásfokkal felvegye, majd hosszabb időszakasz alatt a fűtendő környezetnek leadja. Tehát a funkciókat tekintve, a kályhának van a tüzelőanyag égését biztosító tűztere, és a hőelvonás-tárolás-hőleadás feladatát ellátó hőtárolója. Érdemes a kettőt megkülönböztetnünk egymástól, még akkor is, ha egyrészt a funkciók nem határolhatók el élesen (a tűztér fal is tárol bizonyos hőmennyiséget), másrészt néha a térbeli elválasztás szinte lehetetlen. Gondoljunk például népi kályháinkra, vagy a búbos kemencére (ha fűtésre használják, ez is kályhának minősül), ahol egy térben történik az égés és a hőtárolás. Jellemzően, a kályhák méretezésével foglalkozó európai szabványtervezet (pren 15544) külön pontban foglalkozik a tűztér és a hőtároló, ez utóbbi a szabvány hatáskörében a füstjárat, méretezésével. Érdemes áttekintenünk a legismertebb konstrukciókat, és legjellemzőbb vonásaikat. Közép-európai kályha (Kachelgrundofen/Putzgrundofen, tiled/mortared stove) Általában hagyományos, rostély nélküli, újabban bio tűztérrel készül. A bio tűztér jellemzője az oldalfalon keresztül történő égéslevegő bevezetés. Hőtárolója soros füstjárat, ami lehet vízszintes, függőleges, vagy vegyes vonalvezetésű. Leginkább Közép-Európában használatos, ismereteim szerint elméletileg a legjobban kidolgozott kályhatípus, elsősorban erre készült a hivatkozott pren szabványtervezet. Hazánkban leggyakrabban ezt építjük, különböző méretekben és főleg könnyű kivitelben. Svéd kályha (Kakelugn) Általában rostély nélkül, hagyományos tűztérrel készül. Hőtárolója párhuzamos függőleges füstjárat, ami a kályha teljes magasságában fut először lefelé, majd a talapzat felett átfordulva felfelé. Svédországban, Észak-Amerikában és Kanadában használják. A szabványtervezet némi műszaki megfontolással alkalmazható a méretezésére. Hazánkban a párhuzamos járatot főként középpárkányos kályhák alsó részébe építjük, hibrid járat részeként. A klasszikus svéd kályha nálunk ritka, belső részének kiépítése fokozott pontosságot igényel. Finn ellenáramú kályha (Finnish contra flow, vagy counter flow stove) Másik magyarban használatos elnevezése: finn tömeg kályha, az átlagosnál nagyobb tömegére, amiben köpenyfalának vastagsága is komoly szerepet játszik, utal. Meghatározó vonása a kétkamrás tűztér, melyek közül az alsó

2 rostéllyal, valamint szekunder levegő bevezetésének lehetőségével készül. Az alsó kamrát viszonylag szűk torok köti össze a felsővel, ahol a másodlagos égéslevegővel keveredett gázok magas hőmérsékleten való kiégése történik. A felső kamra sok esetben kemencének van kialakítva. A rostély alkalmazása ellenére szigorúan fatüzelésű berendezés. Hőtárolója a felső kamrából kétoldalt szimmetrikusan leágazó, nyújtott téglalap alakú párhuzamos füstjárat, ami a tűztér alatt, mögött egyesülve alul csatlakozik a kéményhez. A kétkamrás tűztérben a füstgázok felfelé, a hőtárolóban, értsd, járatokban pedig lefelé áramlanak, ezért nevezik ellenáramú kályhának. Az észak-európai országokban, Észak- Amerikában és Kanadában kedvelt kályhatípus. Miután hőtárolójának működése a beépített anyag tömegén, és csak kevésbé a járatok hosszúságán alapszik, a hivatkozott szabvány szerinti méretezési eljárás nem alkalmazható rá. Megjegyzem az ausztriai kályhás szövetség végzett erre vonatkozó kísérleteket, de egyértelmű számítási mód kidolgozására nem került sor. Hazánkban körülbelül 5 darab finn kályháról tudok, tulajdonosaik, használóik elégedettek velük. Orosz, harang, kettős harang rendszerű kályha (Russian stove, bell type stove, double bell type stove) Az eredeti harang rendszerű kályha tűzterét egy szájával lefelé fordított edényben, ez az első harang, alakítják ki, egyik oldalánál néhány sor magasságú téglafallal elválasztott, rostéllyal ellátott területen ég a berakott famennyiség. A füstgázok megtöltik a harangot, elszívásuk a leválasztott terület mellett, alatt történik. Ide csatlakozik a hasonlóan szájával lefelé fordított edényt formázó második haranghoz vezető járat. A második harangnak szintén az aljából vezetik a füstgázokat a kéményhez. Az első harang tűztér és hőtároló egyben, a második harang hőtároló. A nem kellően elhatárolt tűztér miatti problémákat küszöböli ki továbbfejlesztett változata a Kuznyecov féle kályha. Ennél a lényegesen kisebb tűztér harangszerű kialakítását átégő résekkel (dry joint, szó szerint száraz csatlakozás) biztosítják. A tűztér függőleges oldalfalának felső részén lévő átégő alatt egy függőleges rést alakítanak ki, ami a rostélyszint felett néhány téglányi magasság után kezdődik. Legfejlettebb változataiban megtaláljuk a szekunder levegő hozzávezetést, esetenként a kétkamrás kialakítást. Ez némileg eltér a finn kályha kétkamrás tűzterétől, de az elv ugyanaz. A hőtároló ennél is a második harang. Oroszországban, általában az orosz nyelvterületen, Észak Amerikában és Kanadában kedvelt kályhatípus. Működése az előző kályhákétól teljes mértékben eltérő elveken alapszik, például elméletileg nincs huzatigénye, ezért méretezése is más módon történhet. Tudomásom szerint nálunk ilyen formában még nem épült, leginkább az alacsony huzatigényű kályha hasonlít rá, ami egy harang és egy járat kombinációjaként is felfogható. Hibrid kályhák Az ismertetett kályhák bármilyen kombinációja elképzelhető. Ilyen például a korábban már említett alul párhuzamos, felül soros járattal épített középpárkányos kályha. Ide sorolható a padka fűtésnek az a változata, amikor a soros járattal párhuzamosan egy teret, a leírtak értelmében harangot alakítanak ki. Szokatlanságuk ellenére nem szabad egy vállrándítással elintézni az általunk nem készített kályhákat. Egyrészt az európaival megegyező szigorúságú amerikai elvárásoknak való megfelelőséget, kidolgozott és elfogadott számítási módszer hiányában, tesztekkel igazolták. Ezek szerint a közép-európai kályha, a finn ellenáramú kályha és a Kuznyecov féle kettős harang rendszerű kályha gyakorlatilag egyenértékű. Ez utóbbi legfejlettebb változatainak néhány százalékkal magasabb hatásfokát tekintsük mérési pontatlanságnak. Másrészt, és számomra ez az igazán érdekes, hagyományos népi kályhánk, sőt a búbos kemence is valójában egy harang rendszerű fűtőberendezés, utóbbit persze sütésre, főzésre is használták. Igaz, tűztere és hőtárolója nem választható el egymástól, ennek, illetve a levegő és a füstgáz áramlás összemosódásának következménye alacsony hatásfoka, és kedvezőtlen káros-anyag kibocsájtása.

3 Érdekes, hogy napjainkban a fűtési céllal épített hagyományos kályhákat, és kemencéket, korszerűsítés céljából, járatokkal látják el, tehát a közép-európai kályhához próbálják közelíteni, pedig elvileg lehetőség lenne a harang rendszer korszerűsítésére, továbbfejlesztésére. Sohasem voltam és vagyok híve idegen elméletek, gyakorlatok és megoldások szolgai módon való átvételének. Hiszem, hogy mint a kultúra egész területén, a kályhás életben is vannak hazai sajátosságok, melyek nagy részét meg kellene őriznünk, és persze van, amit jobb lenne elfelejtenünk. Ugyanakkor hiba lenne elzárkózni a világtól, sőt, véleményem szerint célszerűbb lenne nekünk kézbe vennünk, és ily módon irányítanunk az információszerzést. Tehát a mi gyakorlatunktól eltérő dolgokat egy alapos vizsgálat után szabadna elbírálnunk, hogy elvessük, vagy a saját fejlődésünk érdekében hasznosítsuk. Minden ilyen vizsgálatnak maximális alapossággal kell megtörténnie, erre két lehetőséget tudok elképzelni. A követelményként jelentkező dolgokat, ilyen például a pren szabványtervezet, elfogadásuk előtt érdemes összevetni a saját szokásainkkal, megoldásainkkal. A fejlődés lehetőségét sugalló információkat, pedig objektíven le kellene ellenőriznünk. Konkrétan, műszeres vizsgálattal tesztelni, hogy az adott módon épült kályha hatásfoka és káros-anyag kibocsájtása megfelel-e a hazai, azaz európai elvárásoknak A saját gyakorlatunkra alapozott hazai fejlesztésnek is elengedhetetlen feltétele lenne a műszeres mérésekkel való visszaigazolás, legyen az pozitív vagy negatív. Hiába van jó ötletünk, hiába valósítjuk meg, ha nincs objektív ismeretünk munkáink eredményességéről. Nagy kár, hogy jelenleg erre nem vagyunk képesek, a szükséges pénz és idő hiányától kezdve az újszerűtől való idegenkedésen át egészen az érdektelenségig számtalan ok akadályozza. Mindig is izgatott a búbos kemence korszerű fűtőberendezéssé fejlesztésének kérdése. Eddig az alacsony huzatigényű kályha irányában próbáltam haladni, a járatos búbos kemence erőltetettnek tűnt. Természetesen nekem sincs objektív visszaigazolásom, egyedüli eredmény a megrendelő elégedettsége, ami nagyon fontos, de sajnos hőtechnikai szempontból nem értékelhető. Mint említettem, a hagyományos búbos kemence, hasonlóan a néprajzi irodalomból ismert egyterű, kívülfűtős kályhához, egy harang rendszerű fűtőberendezés, a füstgázok belső terének alsó részénél, a beáramló égéslevegő fölött távoznak el. A manapság könnyen hozzáférhető tüzelőanyagok használatakor mutatott alacsony hatásfoka többek között tágas belső terének is köszönhető, nem alakul, alakulhat ki benne az optimális tűztérhőmérséklet. Erről bárki meggyőződhet, a pren szabványtervezet segítségével, a jóval pontosabb értékeket adó műszeres mérések nélkül is. Kézenfekvő gondolatnak tűnik valamilyen kettős harang rendszerű kialakítás, de ehhez többet kellene tudni magukról az ilyen építésű kályhákról. Néhány angol nyelvű leírás, és az interneten megtalálható tesztek nem győztek meg teljes mértékben, mint ahogy a hazai kályhás irodalom állításait sem tudom maradéktalanul elfogadni. Szerencsésnek mondhatom magam, mert némi baráti közbenjárással alkalmam nyílt a kísérletezésre, egy térbelileg meglehetősen behatárolt helyre kellett egy téglakályhát építeni. A kályha belső kialakításában szabad kezet kaptam, azzal a megkötéssel, hogy a rendelkezésre álló samott anyagokat használom fel. Miután a kályha külső felületére további díszburkolatot terveztek, beleegyeztem a legolcsóbb, kályhások által egyébként kedvelt, kisméretű tömör tégla alkalmazásába. Minősége jól látható a mellékelt fotókon. A kályhákkal kapcsolatos hazai elvárások, a téglák minősége, és nem utolsó sorban a saját bizalmatlanságom miatt, nem mertem egy az egyben klasszikus kettős harang rendszerű kályhát építeni. Felsorolom a főbb eltéréseket: A köpenyfal nem fél tégla vastagságú, hanem élére állított téglákból készült, hódfarkú cserép utóbéleléssel. A téglákat kapcsoztam.

4 A belső csatornák, akarattal nem járatokat írok, nagyobb keresztmetszetűek. A tűztér lefedése téglák helyett fedlapokkal történt. Az alsó harang kialakításához szükséges átégő rést a rostélytól számított harmadik, élére állított téglasornál kezdtem, az eredetit követve kb. 65 mm-rel lejjebb indult volna. Az bátorított fel erre, hogy az egyik leközölt kísérlet sorozat tanulsága szerint a rés (dry joint) eltömése nem hoz lényeges változást. További bizonytalanságot okoztak az átégő rés szélességére vonatkozó eltérő adatok, egyik helyen 3 mm, másik helyen mm értékeket találtam ugyanattól a szerzőtől. A hamutér kialakítása a vegyes tüzelésű kályháknál szokásos módon történt. (1. ábra) A kétoldali, szimmetrikus átégőjű tűzteret a 2. ábrán látható átégő rés különbözteti meg a svéd rendszerű kályha tűzterétől. A tűztér lefedését felülről nézve (4. ábra) nem is tudunk különbséget tenni a kettő között. Mint már említettem, az átégő rés (dry joint) miatt számít harang rendszerűnek ez a fajta tűztér kialakítás. Ez teszi lehetővé, hogy a forróbb, ennek megfelelően alacsonyabb sűrűségű gázok felül, a hidegebb, esetleg az égésben részt sem vevő gázok pedig alul helyezkedjenek el. Ilyen módon a felső, melegebb gázpárna nyomásának hatására mindig a hidegebb gázok áramlanak tovább, jelen esetben a felül elhelyezkedő második harang felé. Az elmélet teljesen világos, ellenben érzésem szerint meghatározott időtartam szükséges a rétegződéshez. Nem vagyok biztos benne, hogy intenzív égésnél, és ebből eredő intenzív gázáramlásnál egy ilyen méretű térben elegendő-e a rendelkezésre álló idő. Erről legpontosabban kísérletekkel győződhetnénk meg, sajnos ismét a korábban említett akadályba ütközünk. A hőtárolóként működő második harang alaprajza U alakú, kialakítása az 5. és 6. ábrán követhető. Jól látható, hogy a felső harangba alul csatlakozik be az alsó harangból felvezető két csatorna, és középen, szintén az aljárról indul a kéménybe vezető csatorna. A hőtárolónál sokkal könnyebben felismerhető a harang rendszer, az U alakú rész felül lezárva, egy szájával lefelé fordított edényt formáz. A kémény helye miatt, ennél a kályhánál a felső harang belmagassága eltérő. A 6. és 7. ábrán láthatóan, a kéménybekötés következtében az U alakzat bal oldali szára alacsonyabb a kályha lefedéséig tartó többi részénél. Pontosabb tájékozódás érdekében, a kályhaajtó felöl nézve ez a kályha jobb oldala. A kémény bekötés kialakítását a 7. ábra mutatja. A kályha köpenyfala az ábrán láthatónál egy sorral épült magasabbra. Értelemszerűen eddig a szintig érnek fel az U alakú harangot a kéménybe vezető csatornától elválasztó belső falak. A kályha lefedése két rétegű cseréppel készült. Kötőanyagként homokkal soványított anyaghabarcsot használtam. A rostély beépítése, és az ajtó körüli rész kialakítása Universal Super-rel történt. Tulajdonosa elégedett a kályhával. Viszonylag lassan melegszik fel, de hosszú ideig közel egyforma hőmérsékleten sugároz. Körülbelül 4 méter magas kéményre kötve üzemel, tehát valóban minimális a huzatszükséglete. Tapintással érzékelve az alsó harang valamivel melegebb, mint a felső, de hőmérsékletük ugyanazon a szinten azonos. A távozó füstgázhőmérséklet alacsony, erről egy füstcső feletti, használaton kívüli bekötő nyílás lemez fedelének érintésével sikerült meggyőződni. A berakott famennyiség teljes égésénél látható füstöt nem tapasztaltam, a begyújtási szakaszt sajnos nem láttam. Ezekből a szubjektív adatokból nem lehet végérvényes következtetéseket levonni, mindenesetre nekem meghozták a kedvem a további kísérletezéshez.

5 1. ábra Hamutér és alsó füstfordítók 2. ábra Az átégő rések kialakítása

6 3. ábra A tűztér lefedés előtt 4. ábra Tűztér lefedés

7 5. ábra A felső harang kialakítása 6. ábra A füstcső bekötés előkészítése

8 7. ábra A füstcső bekötés