FATÜZELÉSŰ KÁLYHÁK

Mai bejegyzésünkben a fával fűtött kályhák közös jellemzőit és legfőbb különbségeit mutatjuk be.

A fatüzelésű kályhák három fontos részből állnak:

  • fatárolóból,
  • égéskamrából,
  • és hőcserélőből.

Átégés, felső leégés és alsó égés

Fatüzelés központi fűtéses kazánban
Fatüzelés központi fűtéses kazánban

Ha a fatároló és az égéskamra nem különül el egymástól (mint a széntüzelésre alkalmas átégéses kályháknál), úgy nagy mennyiségű tüzelőanyag éri el egyszerre a fagázzá alakuláshoz szükséges 300-400 C°-os hőmérsékletet, és a gázoknak nem lesz idejük tökéletesen elégni. A tökéletlenül elégett gázok távozásából pedig számos problémánk származhat. Erről a témakörről bővebben a TÖKÉLETES ÉGÉS, MAXIMÁLIS ENERGIA című bejegyzésünkben írtunk.

Falazott cserépkályhákra jellemző az ún. felső leégés. Ebben az esetben a tűz a hamuágyban ég, a faszén elégésének gyorsaságát pedig a hamu mennyiségével szabályozhatjuk. Ezekre a kályhatípusokra jellemző a hosszú füstcsatorna, mely lehetőséget ad a gázoknak az elégésre.

A legpraktikusabb verzió az alsóégésű kályha, ahol osztott térben történik az égés, azaz a fent is jelzett három rész kellőképp elkülönül egymástól. Ráadásul a tároló megfelelő kialakításával a bekészített fa akkor csúszik lejjebb, ha az alatta lévő már leégett, így folyamatosan és önműködően táplálja a tüzet.

A kályha hatásfoka

A különböző kályhatípusokat legegyszerűbben a hatásfokuknál hasonlíthatjuk össze. A hatásfokot a hasznos hő és a bevitt faenergia hányadosa adja, a hasznos hő pedig a hőveszteségekkel csökkentett, bevitt faenergia. Tehát minél kisebb a hőveszteség, annál nagyobb a hatásfok.

A hatásfokot minden esetben ideális körülmények között mérik, azaz tiszta hőcserélő-felületekkel, megfelelő mértékű huzattal, és természetesen száraz fa tüzelésével. Eszerint az egyes típusok adatai a következőképp alakultak:

nyitott kandallók10-30 %
nyitott kandallók csatornákkal vagy víztömlőkkel15-50 %
kandallókályhák15-60 %
cserépkályhák, szobakályhák40-75 %
átégéses kazánok40-60 %
átégéses kazánok puffertárolóval50-75 %
alsó égéses kazánok50-75 %
alsó égéses kazánok puffertárolóval60-85 %
előkályhás kazánok önműködő adagolással70-90 %

Vásárláskor nagyon fontos szempont annak meghatározása, hogy milyen fűtési teljesítményre van szükségünk. Ez természetesen függ az épület nagyságától, de a szerkezet hőátbocsátásától és a jellemző időjárástól is. Szakember segítségével ez könnyen kiszámítható. Azt is meg kell vizsgálni, hogy a kályha kialakítása megfelelő-e, az egyes részei, kiegészítői jó minőségűek (pl. korróziótól védettek vagy jól szigeteltek) és praktikusan használhatók (pl. elég nagy-e a töltőajtó vagy csak apróra hasított fát tudunk bele tenni, kellően hozzáférhető a hamutér vagy a tisztítócsappantyúk).

A kályha vagy kazán elhelyezésénél érdemes figyelembe venni, hogy közel legyen a kéményhez, a felfűtendő légtérhez és a fa tárolóhelyéhez.

Konyhai tűzhely

A szobakályhák rendkívül sokfélék lehetnek, de a funkciójuk gyakorlatilag az adott helyiség felfűtése. Ettől egy kicsit különbözött az egykori konyhai tűzhely, amely alacsony tűztérrel rendelkezett azért, hogy a tűz közelről érje a főzőlapot, így fűtésre a rostély süllyesztésével volt csak alkalmas.

Öntvény kandalló
Öntvény kandalló üvegajtóval – hátránya, hogy kormolódik

Kandalló

Szintén más a helyzet a nyitott kandallóval, amelynek hatásfoka és teljesítménye sem túl magas, mégis nagy népszerűségnek örvend, főként a hangulata miatt, melyet a lobogó tűz látványa, a ropogó fa hangja és a belőle sugárzó meleg ad neki. Ahhoz, hogy a füst ne kerüljön be a szoba légterébe, folyamatos levegőáramoltatás szükséges, melyet a kandalló kialakítása biztosít. A befele áramló levegő a tűztér mögött felmelegszik, így a szobába már meleg levegő érkezik.

Természetesen nem mindegy, milyen fa kerül a tűzre. A fenyőfélék jellemzően erősen pattognak égés közben, és a kirepülő szikrák könnyen kárt tehetnek a berendezésben, így ezekhez szikrafogó üveg vagy rács használata ajánlott. A lombfák általában egyenletesen égnek, mert a fagáz könnyebben távozik belőlük, így nem hajlamosak a robbanásra. A bükk, a juhar, a gyümölcsfák és a nyír – melyet a kérge miatt kifejezetten kedvelnek – egyenletesen égő, nyugodt tüzet adnak. Tölggyel, kőrissel vagy akáccal fűtve viszont a sugárzó meleget és a pattogó tűz megnyugtató hangját is egyaránt megkaphatjuk. Pattogó tüzet egyértelműen, de még nyugodt tüzet sem szabad felügyelet nélkül hagyni.

Kandallókályha

A kandalló és a cserépkályha rendkívül ötletes ötvözete az ún. kandallókályha, melynek a tűztere ajtóval lezárható. Csukott ajtónál nő a kályha hatásfoka és fűtési teljesítménye, hamarabb begyullad a fa, és felügyelet nélkül is hagyható, nyitott ajtónál pedig érezhetjük a nyílt tűz hangulatát.

Falazott cserépkályha
Falazott cserépkályha

Cserépkályha

A cserépkályha lényege, hogy az égetett agyagból készült csempék lassabban vezetik a meleget, mint a fémek, így ugyan lassabban melegszenek be, de annál tovább tartják a hőt. Emellett nagy a belőle áradó sugárzó hő, mely azonban csak a szoba azon részeibe jut el, ahonnan a cserépkályha látható (ezért az elhelyezésénél ezt is figyelembe kell venni). A falazott cserépkályhák hatalmas tömegüknél fogva még lassabban melegszenek fel, így azokat érdemes az állandóan fűtött helyiségekben elhelyezni, míg a kisebb cserépkályhák egyszeri felfűtésre is alkalmasak.

Központi fűtéses kazán

Majdnem minden kályhatípust el lehet látni vízmelegítő csövekkel vagy tartályokkal, melyet melegvíz előállítására vagy a vizet elszállítva más helyiségek fűtésére is felhasználhatunk. Kimondottan ez utóbbira specializálódott a központi fűtéses kazán.

A nagy mennyiségű víz keringetéséhez viszont már egy árammal működő szivattyú is szükséges, és a kialakításnál arra is kell figyelni, hogy a víz hőmérséklete ne emelkedjen 100 C° fölé, azaz a hőcserélő az égéskamrától jól elkülönüljön. Nyitott berendezés esetén a vízkeringető rendszernek van egy túlfolyó edénye a legmagasabban lévő fűtőtest fölött elhelyezve, zárt berendezéseknél pedig hideg víz bevezetésével és forróvíz kivezetésével oldják meg a túlmelegedett víz lehűtését.

Puffertartály
Puffertartály

Hőtárolásos fűtés

Ha a kazán teljesítménye az év leghidegebb napjaihoz van igazítva, úgy az év legnagyobb részében nem tudjuk a maximumon működtetni, ezért érdemes vagy kisebb teljesítményű kazánt választani, vagy hőtárolásos megoldást. Utóbbi esetében időszakosan teljes terheléssel üzemeltetjük a fűtőberendezést, amely biztosítja a fagázok tökéletes elégését, az égéskor keletkező energia maximális felhasználását, nem mellesleg így megúszhatjuk a kazánra, kéményre rakódó, valamint a levegőbe kerülő káros anyagok képződését.

Az ún. puffertárolók olyan álló tartályok, melyekbe fűtéskor felülről érkezik a forróvíz, és alulról vezeti vissza a kazánba a hideget, hőfelhasználáskor pedig pont fordítva: felülről megy a melegvíz a radiátorok felé, és alulra érkezik vissza. A tartálynak ugyan ára van, viszont a segítségével kevesebbet kell fűteni és könnyebben szabályozható a hőfelhasználás, tehát nem pazaroljuk el a keletkezett energiát és még a tüzelő mennyiségén is spórolhatunk.

A háztartásokra ugyan nem jellemző, de léteznek automatizált fafűtéses rendszerek, melyek többnyire faaprítékot és ehhez ún. előkályhát használnak, illetve olyan cégeknél, ahol sok hulladékfa keletkezik, fagázgenerátor létesítése is célszerű lehet.

 

 

Felhasznált szakirodalom:

Hans-Peter Ebert: Fatüzelés, CSER kiadó, 1997, fordította: Gertheis Antal

 

MIÉRT NE FŰTSÜNK NEDVES FÁVAL

Tűzifa tárolása felhasogatva
Hasított, konyhakész tűzifa, bükk

A frissen kitermelt fa tömegének a felét a víz adja. A megfelelően kiszárított fa nedvességtartalma a levegő páratartalmától függően még 15-20% – ezt nevezzük légszáraz tűzifának, mely már tökéletesen alkalmas fűtési célokra. Hogy mindezt hogy érjük el és miért fontos figyelnünk rá? Pontokba szedtük a legfontosabb tudnivalókat.

A TŰZIFA SZÁRÍTÁSÁNÁL AZ ALÁBBI SZEMPONTOKAT ÉRDEMES FIGYELEMBE VENNÜNK:

  • A tűzifát lehetőleg minél előbb fűrészeljük fel és hasogassuk össze, mert minél kisebb darabokban tároljuk, annál hamarabb fog kiszáradni.
  • A rakatokat úgy érdemes kialakítani, hogy alatta és mögötte is tudjon járni a levegő.
  • Tároljuk esőtől védett, fedett helyen, de zárt térben biztosítsuk a levegő áramlását.

 

A FENTI TANÁCSOKAT AZÉRT IS KELL KOMOLYAN VENNI, MERT NEDVES FÁVAL VALÓ TÜZELÉS ESETÉN A KÖVETKEZŐ HÁTRÁNYOKKAL TALÁLJUK SZEMBE MAGUNKAT:

  • A fa csak akkor ég el, ha először kifőzzük belőle a vizet. Minél több vízről van tehát szó, annál több energiát kell erre szánni: literenként 700 Wh energiát veszítünk így el.
  • Ha a fa nedvességtartalma 10%-kal nagyobb a légszáraz tűzifáéhoz képest, akkor fűtőértéke 9%-kal csökken.
  • Az égéstérben lévő magasabb víztartalom a hőmérsékletet is csökkenti, így az nem lesz elég magas ahhoz, hogy tökéletes égési folyamat menjen végbe.
  • Az el nem égett fagáz vagy a kéményen távozik, csökkentve ezzel az égésből eredő fűtőenergiát, vagy pedig kátrány és korom formájában lerakódik, szigetelve a hőleadó felületeket, ami újabb energiaveszteséget jelent számunkra.
  • A tökéletlen égés következménye az is, hogy káros anyagok szabadulnak fel és kerülnek a levegőbe terhelve ezzel környezetünket és károsítva saját egészségünket.

 

A tökéletes égés folyamatáról és szükségességéről, illetve a fatüzelés környezeti hatásairól a következő bejegyzéseinkben olvashattok bővebben:

TÖKÉLETES ÉGÉS, MAXIMÁLIS ENERGIA

A FA MINT KÖRNYEZETBARÁT TÜZELŐANYAG

 

 

Felhasznált szakirodalom:

Hans-Peter Ebert: Fatüzelés, CSER kiadó, 1997, fordította: Gertheis Antal

TÖKÉLETES ÉGÉS, MAXIMÁLIS ENERGIA

A tökéletes égés az a folyamat, amely során a lehető legtöbb energia hasznosul, és amelynek következtében a lehető legkevesebb káros anyag keletkezik. Nézzük hát meg, mi mindenre van ehhez szükség.

TűzrakásTűzgyújtás

Az égési folyamat a tűzgyújtással kezdődik, melyhez kell valamennyi papír, vékonyra hasított gyújtós vagy rőzse, rendes méretű hasábfa és persze oxigén. A papírt gyűrjük össze, hogy minél több levegővel kitöltött teret tartalmazzon, ezzel is elősegítve az égést. Erre helyezzük rá a gyújtóst. Minél nagyobb a fa felülete a térfogatához képest, annál könnyebben gyullad be. Tehát minél vékonyabb fára lesz szükség, de emellett még az is számít, hogy milyen sűrűségű maga a faanyag, és mennyi ásványi anyag található benne. A lucfenyő például kis sűrűségű és alig tartalmaz szervetlen ásványi anyagokat, így gyújtósnak kitűnő választás. A sűrű, ásványi anyagokban gazdag fának nagyobb a hővezetési képessége, ami azt jelenti, hogy nem egy ponton fog felhalmozódni a hő, így sokkal lassabban éri el a meggyulladáshoz szükséges hőmérsékletet, amely légszáraz fa esetében 230°C.

Az égés folyamata

Miután meggyulladt a fa, először is ki kell szárítani belőle a maradék nedvességet. Ez 100°C hőmérsékleten kezdődik meg. Ahogy nő a hőmérséklet, úgy elindulnak a különböző bomlási folyamatok is: 100-200°C körül a fa alkotóelemei folyékonnyá illetve lassan légneművé válnak, fagáz keletkezik és a 260°C-ot átlépve hőenergia szabadul fel. A fagáz elégéséhez azonban ennél jóval többre, 1000°C-ra van szükség és további oxigénre, mivel a gyorsan bomló fadarab körül oxigénhiány lép fel. A fatüzelésű kályhákat ezért úgy kell kialakítani, hogy az égéshez szükséges másodlagos levegő már felmelegedve érkezzen meg az égési térbe. Ha a fagáz találkozik a felmelegített levegővel, tökéletesen felbomlik szénre és hidrogénre, majd oxidálódik, szén-dioxid és víz keletkezik belőle. A távozó gázok után a fa lassan faszénné alakul át, mely végül 500-800°C-on láng nélkül elizzik.

Tökéletes égés, maximális energiafelhasználásTökéletes égés — tökéletlen égés

A fa mintegy 83%-a ég el gáz formájában, és ez adja a fűtőérték 70%-át. Viszont csak akkor hasznosíthatjuk teljes mértékben ezt az energiát, ha a fagáz magas hőmérsékleten tökéletesen el tud égni.

Amennyiben ez nem történik meg, úgy tökéletlenül hasadt szénhidrogén- és oxigén- vegyületek kerülnek a kéményen át a levegőbe. Ezért ne csökkentsük le nagyon a szükséges levegőt, azaz ne “fojtsuk le” a tüzet fűtésszabályozás céljából, mert a bomlási folyamat ettől még megmarad, csak lelassul és így amellett, hogy elpazaroljuk a fűtőenergiát, káros anyagokat is juttatunk a levegőbe. Inkább rakjunk többször kevesebb mennyiségű fát a tűzre.

Az sem előnyös, ha túl sok levegőt juttatunk az égési térbe, ugyanis a többletlevegőt ugyanúgy fel kell melegítenünk, és ezzel az erre fordított energia távozik a kéményen át (köbméterenként kb. 70 Wh). 10 kg légszáraz tűzifa elégetéséhez nagyjából 30-40 m³ levegő szükséges.

A levegőztetéshez a kémény huzatjára is szükségünk van, ez inkább nagyobb legyen, mint kisebb, mert előbbit könnyebb szabályozni, viszont arra is figyelni kell, hogy ha a huzat túl erős, az utóégés a hőcserélő felületeken vagy a kéményben megy végbe, és mindkét verzió egyaránt energiaveszteséggel jár.

A tökéletlen égés következménye lehet még számos kellemetlenség, az egyik ilyen a korom. A fa nem teljesen lebontott összetevői a hideg felületeken korom formájában csapódhatnak le. Ha nem elég magas hőmérsékleten történik az égés (vagy a fa túl nedves), akkor a kémény hideg maradhat, így a füst víztartalma idő előtt kicsapódik és átnedvesedik a kémény. Továbbá a tökéletlenül elégett fa füstje egészségünkre káros szerves vegyületeket is tartalmazhat pl. szénhidrogéneket, szerves savakat, aldehideket, krezolokat, fenolokat stb.

A tökéletes égéshez tehát megfelelően kialakított kályhára, elegendő levegőre és magas hőmérsékletre van szükség. Amennyiben minden kritérium adott, úgy a tüzelésből a lehető legtöbb energiát tudjuk fűtési célra fordítani, és nem mellesleg környezetünket sem károsítjuk.

 

 

Felhasznált szakirodalom:

Hans-Peter Ebert: Fatüzelés, CSER kiadó, 1997, fordította: Gertheis Antal

A FA MINT KÖRNYEZETBARÁT TÜZELŐANYAG

A fa olyan természetes, megújuló energiaforrás, melynek használata nem veszélyezteti a víz vagy a levegő tisztaságát. Mindez nagyon jól hangzik, de azért nem ilyen egyszerű a helyzet. Tegyük hát mérlegre a fakitermeléssel és a fa elégetésével járó pozitívumokat és negatívumokat, hogy bővebb képet kapjunk egyik legalapvetőbb nyersanyagunk felhasználásáról.

Fotoszintézis és égés

Az elemek körforgása a fotoszintézis és az égés folyamán - Bakony TűzifaA fa vegyi összetétele átlagosan a következő: 50% szén, 43% oxigén, 6% hidrogén, továbbá található benne kis mennyiségű nitrogén és egyéb éghetetlen anyagok. A fák vizet és szén-dioxidot vesznek fel környezetükből és a napfény segítségével oxigént állítanak elő, miközben a szenet beépítik a szervezetükbe, szilárd, szerves anyagot képezve. Elégetésük során ugyanez a folyamat fordítva játszódik le: a fa oxigént vesz fel, amely segítségével vízgőz és CO2 képződik, és nem mellesleg energia szabadul fel.

Az égés során kibocsátott kén-dioxid (SO2) és nehézfém mennyisége a szénfűtéshez képest elenyésző, szén-dioxid (CO2) mérlege pedig semleges. A fa csak annyi szén-dioxidot ad le, amennyit életében felvett, ráadásul a korhadás során is ugyanennyi CO2 szabadul fel, így ez nem jelent plusz terhelést a környezet számára. Káros anyagok (HC, NOx és CO) illetve korom és hamu tökéletlen égés esetében kerülnek a levegőbe ha pl. a tüzelőberendezés, annak állapota vagy az égés körülményei nem megfelelőek.

Fakitermelés

A kitermeléshez és szállításhoz szükséges energiafelhasználás minimális, már csak azért is, mert alapvetően mindenki arra törekszik, hogy a lehető legközelebbi helyről, a lehető legkisebb szállítási költséggel vásárolja a tűzifát.

Azok a fák, melyek az évek során nem jutottak elég vízhez, tápanyaghoz vagy napfényhez, kiszáradnak, kidőlnek és elkorhadnak.
Burok-völgy, Tési-fennsík, 2007

Megfelelő erdőgazdálkodás mellett évente legfeljebb annyi faanyagot termelnek ki tüzelési célokra illetve ipari felhasználásra, mint amennyi az erdők évi növekedése. Ezt nevezik a tartamosság elvének. A hazai erdők tekintetében az éves növekedést 8-10 millió köbméterre becsülik, melyből tüzelés céljára körülbelül 3 millió köbmétert használnak fel.

Az egészséges faállomány érdekében az erdőket időnként gyérítik, azaz az öregebb, betegségre hajlamosabb fákat kivágják, hogy a fiatal, egészséges fák is teret kapjanak. Az erdőkben állandó harc folyik az életben maradásért. Egy hektárnyi erdőtalajon 100.000 kicsírázó magból 5-10 év múlva már csak 10.000 fa marad meg, 100-200 évvel később pedig már csak 300-nak lesz elég hely. Amelyek az évek során nem jutottak elég vízhez, tápanyaghoz vagy napfényhez, kiszáradnak, kidőlnek és elkorhadnak, de még a legnagyobbak sem élhetnek örökké. Ezt a folyamatot használják ki az erdészek, elébe mennek ezeknek az amúgy is végbemenő folyamatoknak, így nyerve számunkra energiát.

Természetesen nem mindenki veszi figyelembe a tartamosság elvét, így sok helyen folyik úgynevezett rablógazdálkodás, mely esetben több fát termelnek ki, mint amennyit gyarapodik az erdő. Ennek szabályozására jöttek létre a hosszú távra tervező erdőgazdaságok és az államilag ellenőrzött erdőgazdálkodás.

Összességégében tehát elmondhatjuk, hogy tudatos erdőgazdálkodás mellett a fa egy folyamatosan újratermelődő nyersanyag, melynek elégetése nem terheli a környezetet abban az esetben, ha figyelünk a tüzelőberendezésünk megfelelő állapotára és törekszünk a tökéletes égés elérésére. Ez utóbbi kérdéskört következő bejegyzésünkben részletesebben is kitárgyaljuk: TÖKÉLETES ÉGÉS, MAXIMÁLIS ENERGIA

 

 

Felhasznált szakirodalom:

Hans-Peter Ebert: Fatüzelés, CSER kiadó, 1997, fordította: Gertheis Antal