ÉPÜLETSZERKEZETTAN 1 KÉMÉNYEK - FÜSTGÁZELVEZETŐ BERENDEZÉSEK összeállította: dr. Czeglédi Ottó (2015)
ÚJ JELÖLÉSEK, MEGNEVEZÉSEK FONTOS:- nincs már kémény, helyette égéstermék-elvezető berendezés van (mi azért a továbbiakban is kéményekről beszélünk!) - nincs már füst, helyette gáznemű égéstermék van - égéstermék-elvezető berendezés: TERMÉK, amely lehet 1. rendszer jellegű, és 2. nem rendszer jellegű Égéstermék-elvezető berendezés Olyan héjból vagy héjakból álló szerkezet, amely egy vagy több járatot képez Járat Üres tér, amely az égésterméket a külső térbe vezeti Béléscső Égéstermék-elvezető berendezés héjszerkezete, olyan építőelemekből áll, amelyek felülete érintkezik az égéstermékkel Cz. Ottó KÉMÉNYEK Épsz. 1. ea. 2
ALAPFOGALMAK, RENDELTETÉS - Kémények fejlődése: régen falazott egyhéjú kémények voltak, de a tüzelőberendezések fejlődésével és a kondenzáció, kémény korrózió növekedésével - ma már csak többhéjú kéményeket alkalmaznak - Megnevezés: MSZ-EN 1443 szerint - Kémény és az épület: kémény elhelyezése, csak lakóépülettel foglalkozunk - Kémény rendeltetése: füstgáz elvezetése, égéshez levegő ellátás biztosítása - Kémény fizikai vonatkozásai, működése: sűrűség és hőmérséklet különbség = eltérő nyomás gázoszlop felhajtó ereje kéménynyomás, vákuum, huzat - A huzat mértékét befolyásolja: a kémény magassága, a kürtő, a külső légmozgás, a külső levegő és füstgáz, mindenkori légnyomás (lásd 2. ábra) Cz. Ottó KÉMÉNYEK Épsz. 1. ea. 3
Kéményekkel kapcsolatos alapfogalmak alapelemei: 1 kéményfej 2 járat 3 tisztítóajtó 4 béléscső 5 szigetelés 6 külső héj 7 külső burok vagy burkolat 8 többhéjú égéstermék-elvezető berendezés 9 tüzelőberendezés 10 összekötő elem 11 koromzsák ajtó 12 kondenzgyűjtő Cz. Ottó KÉMÉNYEK Épsz. 1. ea. 4
Kéményelhelyezés alaprajzi lehetőségei lakóépületeknél Cz. Ottó KÉMÉNYEK Épsz. 1. ea. 5
Kémény működés legfontosabb fizikai összefüggései Huzat szívás alatt álló kémények fizikai összefüggései (régi méretezés) Δp = Δp g + Δp sz Δp g = g H (δ kl δ fg ) = (m/s 2 m kg/m 3 ) = kg m/s 2 = N = 1pa m 2 m 2 Ahol, a g = nehézségi gyorsulás (m/s 2 ) h = a kémény. (m) δ kl = külső levegő sűrűsége (kg/m 3 ) δ fg = füstgáz sűrűsége (kg/m 3 ) Huzat és a légköri nyomás értelmezése p o = p st + p din Ahol, a p o = a mindenkori.. 1.013 bar 10 5 p din = szél hatására a levegő dinamikus nyomása p din = Δp sz = δ kl / 2 w 2 k (pa) Ahol, w = a szél sebessége (m/s, 1km/h = 3.6m/s) k = aerodinamikai tényező ha k>0 túlnyomás, ha k<0 depresszió Cz. Ottó KÉMÉNYEK Épsz. 1. ea. 6
Huzat és a légköri nyomás értelmezése p 0 = p st + p din Ahol, a p 0 = a mindenkori légköri nyomás Huzat = természetes szellőzés légárama = két nyomás-különbség együttes hatására jön létre Kémény működésének grafikai összefüggései Cz. Ottó KÉMÉNYEK Épsz. 1. ea. 7
Kémény működés fontosabb kémiai összefüggései Tüzelőanyagok: Szilárd tüzelőanyagok: tűzifa, szén, (fahulladékból, kukoricaszár és csutka, gabonafélék szalmájából préselt apró szemű tüzelőanyag) Fontos! a fa megújuló energiaforrás, mert égésekor annyi CO 2 keletkezik, amennyit a fa élete során lekötött! (környezetvédelem) terjed a faelgázosítás, - jó Hatásfokkal elégethető, égetéskor a károsanyag kibocsátás jóval kisebb mint más fosszilis energiahordózóknál (nehézfémek, kéndioxid, savak), Hazai tűzifapiac 3 millió m 3, amely 770 millió liter olajnak,vagy 818millió m 3 földgáznak felel meg, Cseppfolyós tüzelőanyagok: fűtőolaj, tüzelőolaj,, sok káros anyag! Légnemű tüzelőanyagok: földgáz, primagáz (egyszerű tüzelés,de drága és egyszer nem lesz, tudjuk vannak gázviták!) Aki fával fűt, tárolt Napenergiát hasznosít Cz. Ottó KÉMÉNYEK Épsz. 1. ea. 8
Égés: tüzelőanyagok fejlődése(városi gáz, szén, brikett, fa, földgáz, olaj, pellet) égés feltétele éghető anyagnak az való egyesülése = hőenergia égés folyamata, tökéletlen égés = CO (életveszély!) Egyes tüzelőanyagok elégetésekor keletkező vízgőz mennyisége a kilépő füstgáz hőmérséklet függvényében: 1lit. olaj elégetésekor 0.8-1 l vízgőz keletkezik 200-250 0C füstgáz hőm. mellett 1kg. tűzifa elégetésekor 0.9-1 l vízgőz keletkezik 250-400 0C füstgáz hőm. mellett 1 kg szén elégetésekor 1.5-2 l vízgőz keletkezik 250-600 0C füstgáz hőm. mellett 1 m3 földgáz elégetésekor 1.5-2 l. vízgőz keletkezik 40-120 0C füstgáz hőm. mellett 1 kg pellet biomassza elégetésekor 0.4-0.7l vízgőz keletkezik 100-120 0C füstgáz hőm. mellett Fűtőértékek összehasonlítása: Tüzelőanyag mértékegység fűtőérték Földgáz m 3 35 MJ Tűzifa kg 13-16 MJ Fűtőolaj l 36 MJ Kőszén kg 12-15 MJ Folyékony gáz kg 45 MJ Pellet -biomassza kg 14-17 MJ Energia szempontjából alapvető mértékegységek: 1kWh = 3.6 MJ 1 MWh = 3.6 GJ (giga joule) Cz. Ottó KÉMÉNYEK Épsz. 1. ea. 9
Páradiffúzió kérdése: létrejön, mert: - jobb hatásfokú tüzelőberendezések miatt alacsony a füstgázhőmérséklet - egyhéjú szigeteletlen, vagy többhéjú szigetelt, de kiszellőzetlen kéményeknél párakicsapódás párakicsapódás magyarázata: - ha a kürtő belső felületi hőmérséklete<mint a harmatponti hőmérséklet - vagy a felülettel azonos hőmérsékletű levegő relatív nedvességtartalma eléri a 100 %-t, - azaz a füstgáz abszolút nedvességtartalma nagyobb, mint amennyi azt telítené, megoldás: - a kürtők hőszigetelése és megoldása a kémény teljes magasságában Kondenz-pára elvezetés elvi kialakítása kéményeknél Cz. Ottó KÉMÉNYEK Épsz. 1. ea. 10
Savas kondenzáció kérdése: égés során a Tüzelőanyagok alkotói átalakulnak = C+O 2 =CO 2, S+O 2 =SO 2, 2H 2 +O 2 = 2H 2 O, N 2 +O=N 2 O (sok. van a földgázban és az olajban, sok nitrogén van a szénben) a füstgázban a vízgőz vegyül a CO 2 -vel, az SO 2 -vel, az SO 3 -al és lesz, kénessav és kénsav (erős sav) H 2 CO 3, H 2 SO 4 Lúgos kémhatású szilikátok és a savak sót alkotnak, amely = a kémény korrózióval Cz. Ottó KÉMÉNYEK Épsz. 1. ea. 11
Kémények csoportosítása Rendeltetésük szerint lehetnek: Egyedi kémények: azonos szinten max. 60kW összteljesítm. tüzelőberendezéseinek kéménye (egyhéjú falazott bélelt, többhéjú szilikát kémények, szerelt fém kémények) Gyűjtő kémények: egymás feletti több rendeltetési egységek kéménye Központi kémények: 60 kw-nál nagyobb teljesítményű, több rendeltetési egység kéménye Tüzelőberendezés.. szerint: Huzat vagy szívás alatt álló kémény: olyan kémény, amelynek- a tüzelőberendezések becsatlakozási helyén- a nyomás kisebb, mint a környezeti nyomás (nyílt égésterű atmoszférikus üzemű egyedi tüzelőberendezések kéménye Túlnyomásos kémény: olyan kémény, amelynek béléscsövében a nyomás nagyobb, mint a környezeti nyomás (zárt égésterű egyedi tüzelőberendezés kéménye) Száraz üzemmódú kémény: amikor a béléscső belső felületének hőmérséklete a harmatpont felett van Nedves üzemmódú kémény: amikor a béléscső belső felületének hőmérséklete a harmatponttal megegyezik, vagy alatta van Cz. Ottó KÉMÉNYEK Épsz. 1. ea. 12
Felhasznált tüzelőanyag szerint lehetnek: Vegyes használatú kémények: különféle (fa, szén, pellet, gáz és olaj) halmazállapotú tüzelőanyaggal üzemeltetett tüzelőberendezések kéményei Egyféle használatú kémények: azonos fajtájú tüzelőanyaggal üzemeltetett tüzelőberendezések kéményei. módjuk szerint lehetnek: Falazott egyhéjú, Előre gyártott elemekből épített többhéjú és szerelt kémények Cz. Ottó KÉMÉNYEK Épsz. 1. ea. 13
KÉMÉNY KONSTRUKCIÓK Atmoszférikus tüzelőberendezésekhez kémények Falazott kémények Bélelt falazott kémények. kéményrendszerek Samott csöves kémények Kerámiacsöves kémények Fém kémények Zárt égésterű tüzelőberendezésekhez Egyszeres bekötésű LAS kémények Többszörös bekötésű LAS kémények Tartalékfütés Kandallók Cz. Ottó KÉMÉNYEK Épsz. 1. ea. 14
ATMOSZFÉRIKUS TÜZELŐBERENDEZÉSEK EGYHÉJÚ KÉMÉNYEI Falazott kémények Alkalmazás:- tartalék kéményként Terv. és kivitelezési előírások: -400 cm 2 -ig építhető, 280 cm 2 -ig falban, e felett pillérben építhető, szerelvényezése tilos, falvég, 1+1/2 T. vtg. falban 14/14 falazása 3/4 T. vtg. felépítmény falazása 1 T. vtg. felépítmény falazása Cz. Ottó KÉMÉNYEK Épsz. 1. ea. 15
BÉLELT EGYHÉJÚ KÉMÉNYEK.. kémények Alkalmazás: minden tüzelőanyagra Tervezési és kivit. előírások: -a fallal együtt épül, - 1100 0 C-ig hőálló,, saválló, - első párakivezető,- hőtágulás Kéményfej kialakítása Alaprajzi kialakítása Cz. Ottó KÉMÉNYEK Épsz. 1. ea. 16
BÉLELT EGYHÉJÚ KÉMÉNYEK Fém béléscsöves kémények Alkalmazás: -70-es években un. Westernform alum., 0.12 mm, savas kondenzáció! -ma V4A min. rozsdamentes acél 0.4-1 mm vtg, utólagos béleléseknél Spiró cső (Westernform) flexibilis R=130-600 mm, s=0.12, Ø=100-500 mm Rozsdamentes cső toldása, bedugós vég a karmantyús végbe tolva, majd elforgatva Cz. Ottó KÉMÉNYEK Épsz. 1. ea. 17
BÉLELT EGYHÉJÚ KÉMÉNYEK. béléscsöves kémények Anyaga: PVDF, PP és műgyanta, flexibilis cső FURANFLEX:- hőre keményedő üvegszövet erősítésű műgyanta, falbontás nélkül behúzható, 250 0 C füstgáz hőm. megfelel, gáztömör, Beépítés: képlékeny formában húzzák be, 0.5 bar nyomáson 110 0 C-o s gőzzel felfújják, gáz és olaj fűtésre alkalmas, Ø 100-800 mm, max. 75 m Bármilyen keresztmetszetre alkalmas Behúzás Felfújás Cz. Ottó KÉMÉNYEK Épsz. 1. ea. 18
TÖBBHÉJÚ KÉMÉNYEK Samott csöves kémények Alkalmazás: minden tüzelőanyagra alkalmas, atmoszférikus tüzelőberendezésekhez Működési elve: az átszellőztetett külső 2 héjú alak elve, saválló samottcső Tervezési és kivit. előírások: -alapozni kell, - alsó kondenz elvezetés,- átszellőzés, Ø 14-20 cm, elem kombinációk (helyiség szellőzése) Hátsó kiszellőzésű és mellékcsatornás elem Hátsó kiszellőzésű többhéjú kémény Cz. Ottó KÉMÉNYEK Épsz. 1. ea. elrendezése 19
TÖBBHÉJÚ KÉMÉNYEK Kerámia csöves kémények Működési elve: ua. mint samott csöves kéményeké, teljesen saválló és érzéketlen a nedvességre, alapvetően zárt, kondenzációs tüzelőberendezéshez Fém kémények Működési elve: hátsó szellőzés nélkül Rozsdamentes kialakítás miatt, száraz Építés, atmoszférikus, zárt tüzelőberendezéshez Tervezési és kivit. előírások: - Alapozni nem kell,- födémről indítható - lehet elhúzni,- Ø 80-600 mm, 30-600 0 C - 750-1020 mm h. elemek, LAS kémény bekötése Fém toldása Dupla falú fém toldása Cz. Ottó KÉMÉNYEK Épsz. 1. ea. 20
ZÁRT ÉGÉSTERŰ TÜZELŐBERENDEZÉSEK Zárt égésterű berendezés elvi elrendezése Működési elve, tervezési előírások: - füstgáz elvezetés, égési levegő bevezetés egy vagy két nyomvonalon készülhet - a túlnyomást a ventilátor biztosítja - egy nyomvonalon működő LAS kémény hőcserélő is - túl hosszú kémény esetén a jégdugó elkerülése érdekében célszerű osztott nyomvonalat betervezni - a részterhelés rosszabb mint a teljes üzem, - az állandó fordulatszámú ventilátor miatt (füstgáz tömegáramban sok levegő, kis huzat 3-4x-es többlet levegő elvezetés bypass ágon) Többlet levegő elvezetés Égési levegő Füstgáz Ventilátor Cz. Ottó KÉMÉNYEK Épsz. 1. ea. 21
TARTALÉKFŰTÉS Jellemzőik: Nyitott kandalló: KANDALLÓK csak látványfűtés (csak 2-3 kw), égési levegőt a térből nyeri - egyik ökölszabály: szabad tűztér nyílás m2-re.. levegőigény kell, ez csak megfelelő méretű helyiség és 0.4 m3/ helyiség m3 filtráció mellett biztosított -másik ökölszabály: 1 cm2 kémény keresztmetszetre, max. 8-10 cm2 szabad tűztérnyílás adható Zárt kandalló: Két alapvető működésű van: 1. égési levegő a tűztérbe Légcsatornán (max. 2-3m) keresztül a kémény természetes huzata által kerül 2. égési levegő ventilátor szívja be csatornán keresztül Bármelyik megoldást is választjuk a kandallóhoz kapcsolódó kémény mindig huzat szívás alatt üzemelhet Nyílt tűzterű kandalló elvi kialakítása Cz. Ottó KÉMÉNYEK Épsz. 1. ea. 22
KANDALLÓK Hagyományos megjelenésű Kandalló Nemesacél öntvény kandalló betét zárt kialakítású Kandalló kályha Cz. Ottó KÉMÉNYEK Épsz. 1. ea. 23
Kémény elhelyezés új előírásai Kémény kitorkollását, elhelyezését, tüzelőberendezéshez csatlakozását és tervezését szabályozzák: - 211/2012. (VII.30.) Korm. r. új OTÉK - 37/2007. (XII.13.) ÖTM. r. - MSZ EN 13 384-1,-2, 12 391-1 - GMBSZ Részletesen: (csak a változásokkal foglalkozunk!) Új OTÉK szerint: 70 (2) légaknába kémény nem helyezhető el és égéstermék nem vezethető ki 71 (4) légudvarba az (5) bek. kivételével gáznemű lakásfűtő v. vízmelegítő homlokzati kivezetéssel nem építhető, (5) bek. szerint 50 m 2 -es légudvarba max. 6kW készülék beköthető, kivéve a 80 feltételek esetén 74 gáznemű égésterméket a tető fölé kell vezetni, kivéve a 80 -ban foglaltak kivételével 80 (1) homlokzati égéstermék kivezetés tilos, kivéve a (2) bek. feltételeit (2) Kivezetés létesíthető fsz.-es épületen, ha 10m belül nincs épület, vagy többszintes épületnél a kivezetés fölött két irányban 2-2m-es sávban nincs szellőzésre szolgáló ablak 6. Ábra Kémény kitorkolás új szabálya az MSZ EN 13384 sz. Összehasonlítás a régi szabvánnyal: eredmény a régi szerint 5.2 m- el magasabb szomszéd épületet kell építeni! Cz. Ottó KÉMÉNYEK Épsz. 1. ea. 24
Kémény elhelyezési előírások 94 Tartalékfűtés lehetőségéről minden lakás legalább egy lakószobájában gondoskodni kell (szilárd tüzelőanyaggal üzemelő tüzelőberendezés huzatszívás alatt működő kéménye) MSZ EN 13 384-1 szerint: 6. Ábra új kémény építésénél a szomszéd épület hatása a kitorkolásra szélnyomás miatt kedvezőtlen a kémény kitorkollása, ha 3 feltétel valamelyike fennáll 1. Ha gerinc felett 0.4 m-nél kisebb a kiemelkedése 2. Ha a 2.3m-nél kisebb a kitorkolás vízszintes távolsága 3. Ha a tető hajlása>25 0 -nál és az égési levegő beszívó nyílás és a kitorkolás a gerinc két oldalán van és a kitorkolás vízszintes távolsága > mint 1.0 m a tetőfelülettől Magastető melletti kedvező kitorkollások Kedvezőtlen kitorkollások Cz. Ottó KÉMÉNYEK Épsz. 1. ea. 25
Akna teljes keresztmetszete az épület magasságában Akna elrendezése egy fürdőszobában CzO KÉMÉNYEK Épsz. 1. ea 25
Fém Kémény elhelyezése gépészeti Nagy aknában (körül falazva, A1EI 90 Burkolat) Cz. Ottó KÉMÉNYEK Épsz. 1. ea. 27
Szilikát LAS típ. túlnyomásos gyűjtő kémény elhelyezése nagy aknában Cz. Ottó KÉMÉNYEK Épsz. 1. ea. 28
Jellegzetes kéményhibák Savak által szétmart alumínium béléscső Fém szigeteletlen kémény Egyhéjú szigeteletlen kémény Szélsőfali egyhéjú kémény Sav és kátrány Foltok egyhéjú kéménynél Cz. Ottó KÉMÉNYEK Épsz. 1. ea. 29
Cz. Ottó KÉMÉNYEK Épsz. 1. ea. 30
Cz. Ottó KÉMÉNYEK Épsz. 1. ea. 31