Égéslevegő-bevezetés a tűztérbe A szigorodó környezetvédelmi előírások egyre inkább megkövetelik a tisztább égést biztosító Biotűzterek, és a környezetvédelmi szempontból minden igényt kielégítő Umwelt+ tűzterek alkalmazását. Legjellemzőbb vonásuk, hogy az égéslevegőt a fából felszabaduló gázzal való jobb keveredés érdekében az oldalfalon keresztül vezetik be tűztérbe. A fokozott légszigetelésű nyílászárók elterjedése miatt előtérbe került a tüzelőberendezések levegőellátásának kérdésköre. Ennek egyik, sok szempontból legjobbnak tekinthető megoldása az égéslevegő tüzelőberendezésbe való közvetlen bejuttatása. Fatüzelésű kályháknál, jelenlegi ismereteink szerint, a rostély használata kifejezetten káros, a megoldást a tűztér oldalfalon keresztül történő levegőbevezetés jelenti. A jelenleg érvényes magyarországi előírások nem követelik meg egyértelműen az Umwelt+ tűzterek építését. Ebből következően olyan tűzterek is kialakíthatók, melyek nem felelnek meg az Umwelt+ tűzterek szerkesztési követelményeinek, de az égéslevegő oldalfalakon keresztül történő bevezetésével biztosítják a megfelelő gázkeveredést. Az égéslevegő bevezetésére kialakított ajtók áramlási ellenállása, huzatigénye meglehetősen nagy, ezért beépítésük esetén érdemes a hátsó falon levegőbelépő nyílásokat kiépíteni. A levegőbelépés méretezése Excel számolótábla segítségével kiszámíthatjuk a belépő nyílások MSZ EN 15544 kályhaméretezési szabványnak megfelelő méretét. Használhatjuk rés formájú nyílásokkal kialakított általános elrendezésű, valamint Umwelt+ tüzterek tervezésekor. Méretezhetjük a négyszög vagy kör alakú belépőnyílásokat. Ezenkívül alkalmas a levegőbevezető vezetékben ébredő áramlási sebesség meghatározására. Ennek ismeretében megbecsülhetjük, hogy keresztmetszete megfelelő lesz-e a kémény-áramkör ellenőrzésekor. Első lépésként a kályha teljesítményét és névleges fűtési idejét kell meghatároznunk. Ehhez, ideális esetben hőveszteség számításra, továbbá épületgépésszel és a megrendelővel történő konzultációra van szükség. Második lépés a tűztér méreteinek MSZ EN 155454 szabvány szerinti kiszámítása. Kályhaméretező programokat, illetve a www.kalyhamaskepp.hol.es honlap Műszaki segédletek kategóriájában található tűztér méretezési segédleteket használhatunk erre a célra, ha nem akarjuk az egyébként nem túl bonyolult számításokat egyedileg elvégezni. Legyen a teljesítmény 3,0 kw, a névleges fűtési idő 12 óra. A kályha 200 C tengerszint feletti magasságban levő helyen épüljön. A szabvány szerint az égéslevegő mértékadó hőmérséklete 15 C. A tűztér méretei (A x B x H) legyenek 300 x 380 x 570 mm. Az alapadatok ismeretében nekikezdhetünk a levegőbelépés méretezésének. A honlapról töltsük le a Levegőbelépés méretezése Excel számolótáblát. A közölt képletek nem védettek, véletlenül is átírhatók, ezért figyeljünk arra, hogy csak a zöld kitöltőszínnel jelzett cellákba írjunk. Ha valamit elrontunk, legegyszerűbb törölni majd újra letölteni a programot. Természetesen az Excel ismeretében helyrehozhatjuk a hibákat, vagy védetté tehetjük a képleteket.
2 Először nézzük meg a számolótábla első, Levegőbelépés elnevezésű lapját: Használjuk először az általános elrendezés oszlopot! Az alapadatok kitöltése a korábbiak alapján egyértelmű. A szerkezeti adatokhoz az előzetesen kigondolt értékeket kell beírni. Jelen esetben 3 egymás feletti sorban szándékozunk kiképezni a 7 mm magas belépőnyílásokat, 2,2 m/sec sebességet feltételezve. A számított értékek közül a tüzelőanyag mennyiség és az égéslevegő mennyiség máshol, (adatlapon, ellenőrzésnél), felhasználható teljesítményadat. A belépőnyílások hosszúsága és
3 az egy sorban lévő belépőnyílások hosszúsága pedig a további tervezési munkához szükséges. Ismeretükben már most ellenőrizhetjük, hogy a tűztér és az előzetesen felvett méretek összehangolhatok-e, vagy változtatnunk kell a szerkezeti adatokon. A 25. sorban a függőleges levegőcsatornák vastagsága csak tájékoztató érték, a sorok számának és a nyílások magasságának a szorzata. Figyeljük meg a 24. sorban található belépőnyílások hosszúsága egy sorban adatot, ami példánkban 664 mm. A számolótábla 14. sora csak tájékoztat, hogy általános elrendezés esetén a tűztér egy, kettő, vagy három oldalát használhatjuk levegőbevezetésre. Tehát az egy sorban kialakítandó nyílás hosszúságot nekünk kell a választott oldalfalakon szétosztani. Példánkban legyenek nyílások a hátfalon és a két oldalfalon. A hátfal 300 mm széles, a belső samottréteg megtámasztásához használjunk 50-50 mm széles sávot. A szabad nyílásszélesség 300 2 x 50 = 200 mm lesz. Az oldalfalakon, a két szélen és középen támasszuk meg a belső samottréteget, itt a nyílásszélesség 380 3 x 50 = 230 mm, miután két oldalfalunk van, ennek kétszeresével kell számolni. Az egy sorban kialakítható nyílások hossza 660 mm lesz, ezt írjuk be a 29. sorban lévő zöld kitöltőszínnel jelölt cellába. Eredményként megkapjuk a tényleges belépőnyílások összes hosszúságát (mm), és a tényleges belépési sebességet (m/sec). A 33. sor piros színnel írt megjegyzése arról tájékoztat, hogy a tényleges sebesség beleesik-e a szabványos (2-4 m/sec) tartományba. Ebben az esetben a Megfelel, 1,2<v<2 m/sec esetén az Elfogadható és v<1,2 illetve v>4 m/sec esetében pedig a Nem felel meg megjegyzés jelenik meg. A választható méreteket, az egymás feletti belépőnyílások, másként megfogalmazva, a sorok száma darabszámát, a nyílások magasságát és soronkénti hosszúságát, a szakmai szabályok betartásával a megfelelőségig kell módosítani. Tételezzük fel, hogy a 180 mm nyílásszélességű tüzelőajtó elé is levegőbeengedő nyílást akarunk kiképezni. A 37. és 38. sor zöld kitöltőszínnel jelölt cellájának kitöltésével a 40. sorban megjelenik az összes (oldalfali és ajtó előtti) belépőnyílás felület, a 42. sorban pedig az ezzel számított átlagsebesség. A hozzáfűzött megjegyzés megerősíti, hogy a szabvány által előírt tartományba esik. Tekintsük át a méretezés lépéseit Umwelt+ tűztér esetén, nézzük az erre vonatkozó második oszlopot. Az általános elrendezésnél beírt alapadatok automatikusan megjelennek, erre utalnak a nyilak is. Ezeknél a tűztereknél kötelezően három oldalon, négy sorban kell kialakítani a belépőnyílásokat. A nyílások magasságát 5 mm-nek határoztuk meg. Az előzetesen választott belépési sebesség átmásolódik. A további lépések megegyeznek az általános elrendezésnél írtakkal. Ha az általános elrendezéshez is egy Umwelt+ tűztér kötelező jellemzőit írjuk be, a szabadon választható paraméterek változtatásával lehetőségünk nyílik a szerkesztési előírásoknak megfelelő tűztér gyors megtervezésére. Alapadat módosítás, lapváltás nélkül követhetjük finomítási lépéseink következményeit. A kályhához vezető levegővezeték előméretezéséhez lépjünk át a Más keresztmetszetek munkalapra. A következő ábrán csak a munkalap vezetékméretezéshez szükséges részét mutatjuk be.
4 Az alapadatokat nem kell beírni, a program az előző lapon beírtakkal számol. Az előméretezéshez alkalmazzunk 1 vezetéket, amiben a sebesség legyen 2,5 m/sec. A 13. sorban a párhuzamos vezetékek összes felület, a 14-ben egy vezeték keresztmetszete jelenik meg. Miután példánkban 1 vezetéket alkalmazunk a két érték egyenlő. Négyszög keresztmetszetnél a 15. sorba, a vezeték egyik oldalának előzetesen becsült méretét kell beírni, legyen ez 150 mm. A program kiszámítja a másik oldal méretét, ez a 16. sorban megjelenő 82 mm. Az oldalarányon egy kicsit javítva tényleges méretként írjunk be 150 illetve 10 mm-t. Eredményként megkapjuk a felületeket és a tényleges áramlási sebességet. Kör keresztmetszet választása esetén hasonlóan kell eljárni, de nem kell előzetes méretet választanunk. A 16. sorban megkapjuk a javasolt csőátmérőt. Példánkban a Ø 125 mm átmérőt elfogadtuk ténylegesnek. A vezeték-keresztmetszet áramlási sebesség alapján történő méretezése csak tájékoztató jellegű, a végleges megfelelőséget a kémény-áramkör ellenőrzésével lehet igazolni. Tapasztalatunk szerint 1,8-3 m/sec sebességnél általános elrendezés esetén elfogadható áramlási ellenállás ébred. Rövid, egyenes vagy majdnem egyenes vezetékben maximálisként 4 m/sec is elfogadható. Ne felejtsük el, hogy az áramlási ellenállás a sebesség négyzetével arányos.
5 A négyszög vagy kör alakú belépőnyílások méretezéséhez legyen a 12 órás átlagteljesítmény 3,8 kw. A tűztér mérete 380 x 380 x 630mm. Nézzük a számolótábla második lapját: Az alapadatokat a Levegőbelépés munkalapon kell beírni. A négyszög keresztmetszetű belépőnyílásoknál legyen a belépési sebesség 2 m/sec. A nyílásokat a tűztér három oldalán, négy egymás feletti sorban, négy oszlopban helyezzük el, így a darabszám 3 x 4 x 4 = 48 lesz. Ha az előzetes a oldali méretet 20 mm-nek választjuk, a b oldali méret is annyi lesz. Fogadjuk el ezeket tényleges méreteknek. Az Excel beállítása miatt itt pontosabb értéket kapunk a tényleges sebességre, 2,02 m/sec lesz. Ennél a munkalapnál nem fűződik megjegyzés az oldalfalon ébredő átlagsebességhez. Emlékeztetőül ott van a vastaggal írott szöveg.
6 Tételezzük fel, hogy az ajtó előtt 200 x 5 mm-es rést alakítunk ki. A 28. és 29. sorba beírva az értékeket a 34. sorban megjelenik az összes, tehát oldalfali és ajtó előtti keresztmetszettel számolt belépési sebesség, alatta a döntést segítő megjegyzéssel. Kör keresztmetszetnél hasonlóan kell eljárnunk. A nyílásokat a tűztér három oldalán, négy egymás feletti sorban, hat oszlopban alakítjuk ki, a darabszám 3 x 4 x 6 = 72 lesz. Ezt beírva 19 mm lesz a számított átmérő. Ha ez kerekítve ténylegesen Ø20 mm-t alkalmazunk az oldalfali belépő sebesség 1,72 m/sec lesz, ez elfogadható. Az ajtó előtt az előzőhöz hasonló méretű nyílást tervezve, az átlagsebesség az elfogadható értéktartományba eső 1,64 m/sec lesz. Ha az így kialakított belépőnyílásokhoz akarunk vezeték keresztmetszetet számolni, a darabszám rovatba ezek darabszámát kell beírni. Kivitelezhetőségi és áramlástani szempontból lehetőleg egy legyen, de elvileg nincs akadálya két, vagy akár több párhuzamosan elhelyezett vezeték alkalmazásának. Külső égéslevegő bevezetésre kialakított ajtóknak nagy lehet az áramlási ellenállása. Pontos értékét ajtónkénti teszteléssel lehetne megállapítani, az esetleges számítást bonyolultsága miatt szintúgy tesztekkel lehetne igazolni. Megfontolandó, hogy ilyen ajtók beépítésekor a tűztérfenék alatti levegőelosztó térből ne csak az ajtóhoz, hanem a hátsó falhoz is vezessünk égéslevegőt. A kisebb ellenálláson kívül a gázok keveredése is jobb lesz, de nehezebb és költségesebb lesz megépíteni a kályhát. Célszerű az elöl és hátul beléptetett levegőmennyiség külön szabályozása, tehát a kályha használata is nagyobb figyelmet igényel. A kályha építőjének kell dönteni a hátsó falon bevezetett levegő mennyiségéről. Ha például fele mennyiségű levegőt akar bevezetni, az alapadatokhoz 50 %-nyi teljesítmény beírásával kell elvégezni a számítást. Hangsúlyozzuk, hogy beszabályozásra mindenképpen szükség van. Előfordulhat, hogy az egyik tűztér oldalfalon az többitől eltérő számú sort tudunk csak beépíteni. Ilyenkor célszerű a Levegőbelépés munkalap 15. sorában az egymás feletti belépőnyílások számát egynek megadni. A 23. sorban a belépőnyílások összes hosszúságát fogjuk megkapni, a 24. sorban az egy szinten lévő nyílások hosszúsága helyett a Külön kell kiszámítani megjegyzés jelenik meg. Az oldalhosszúságok és az egymás felett kialakítható belépőnyílás sorok ismeretében külön kell megtervezni a nyílások elrendezését. Fót, 2016. szeptember 25. Libik András