Tervezés első lépése, hőszükséglet számítások 1.

Picit meghűltem, így házon belülre szorultam, kihasználva ezt, ma írkálok.

Az első lépés amit a kályha tervezésekor figyelembe kell venni, hogy mekkora teret akarunk kifűteni vele és hogyan.

Ehhez a legfontosabb, hogy elvégezzük első lépésként a lakás avagy a fűtendő felület hőszükséglet számításait.

Jobb esetben ezt egy szakember kell elvégezze (az építkezési dokumentáció része kell legyen ez is, így van ez nálunkfelé is). 

Gyorsan tegyük hozzá, hogy nálunkfelé a régi kályhások csak úgy „csuklóból” rakták a kályhákat.

Akikről én tudok ma is kb. így rakják. Lebontanak egy csempekályhát valahol és újrarakják annak aki igényli. Ugyanazzal a tűztérrel, ugyanazokból az anyagokból, abba a szobába épp amelyikbe suppan, illetve ahova kérik.Na jó az agyaghabarcsot újrakeverik.

Kb 10 éve anyósomnak rakattam egy csempekályhát itt egy kisvárosban lévő két kályhás közül az egyikkel (régi régi kályhás szaki, aki a kezével tudja mikor jó az agyaghabarcs). Két egymás melletti szobát kellett volna kifűteni, közös falban lévő kéménnyel. Hát rakott egyet az egyik szobába (kb. 20nm) és egy másikat a mellette lévő hasonló méretű másik szobába.

Akkor még nem voltam testközelből érintve a témával így arra felé se mentem, azaz csak odavittem neki az anyagokat amiket kért, így meg se figyelhettem, hogy hogyan csinálta. 

Egyébként a kályhák működnek azóta is, na jó az egyiknek szétrepedt a csempéje az ajtó felett, de megy. Este gatyában, reggel dideregve. Na ez az egyik dolog, amiért egy tömegkályhára szavaztam.

A másik, hogy alaptermészetemnél fogva lusta vagyok és nem akarok egész nap tüzelni.

Valószínű, hogy mai aggyal azért megpróbálnám a közös falba építve 1 kályhával megoldani egy ilyen esetet pld.

No de mindegy. Igazából azt akartam csak mondani, hogy a mai agyonszigetelt építkezésekkel ezek a módszerek már nemigazán működnek jól, a számításokat nemigazán kerülhetjük el egy új ház esetén.

Ezt az én esetemben egy épületgépész szakember végezte, beszéltem is vele anno, hogy egy biztos, lesz a ház közepén egy tömegkályha, ami viszont nem elsődleges fűtőeszköz lesz, így nem is tulajdonított neki nagy jelentőséget.Mondjuk úgy, hogy megadta azt ami kell a császárnak, értem itt a szükséges engedélyek aláírásához. 

Ő ettől függetlenül még kiszámított egy hőszükségletet a lakásra, szobákra lebontva, és vizes radiátoros fűtésre paraméterezve, ami végső soron egy bevált és tutti megoldás a lakás melegen tartására, automatizálható és kényelmes.

Nos, itt jön be plusszba nálam a tömegkályha, amihez szintén ragaszkodtunk már az elejétől fogva.

Így a megépítése előtt elő kellett vennem nekem is ezt a hőszükséglet témát.

Hőszükséglet számítására több lehetőség és segítség van a neten.

A magyar neten is biztos sok van, én a román neten lévőket csekkoltam meg.

Sajnos egyik megoldás sem tökéletes, így több módszerrel végigfuttattam és végül a saját agyam után döntöttem el egy átlagértéket.

1. Vannak olyan webes szolgáltatások, ahol online lehet kiszámítani a hőszükségletet, a feltett kérdésekre válaszolva.

Én a városunkban tevékenykedő nagyobbacska cég, a Melinda Impex szolgáltatását választottam:

http://www.melinda.ro/calculeaza

Ezt a cég szakemberei állították össze egy algoritmus segítségével, ahol szobánként ki lehet számítani a hőszükségletet, figyelembe véve olyan szorzótényezőket mint északi, keleti, déli vagy nyugati fekvése a szobának.

A számítást szobánként le lehet menteni és az oldal a radiátorok méretezésében is segítséget nyújt, mondjuk Dunaferr radiátorokat figyelembe véve, aminek a cég az országos forgalmazója (ez mondjuk érthető is részükről).

A számítások a STAS 1907-97 figyelembevételével történtek.

Nekem viszont úgy tűnt, hogy a számított végeredmény jóval több a valósnál, azaz bőven méretezi a radiátorokat is, nem akarok épp rosszindulatú lenni és azt feltétezni, hogy a nagyobb cucc, nagyobb bevételt jelent. Mindenképpen van ott egy túlméretezési paraméter is, aminek a beállításával el lehet játszadozni.

Románia 4 klimatikus zónára van bontva, Székelyudvarhely a negyedik, azaz leghidegebb zónába esik, lévén kárpátkanyari hegyvidék. Eszerint úgy kell a hőszükségletet kiszámítani, hogy a pár napnál hosszabb tartó leghidegebb kinti hőmérsékletkor se fagyjunk meg bent.

Udvarhely esetében ez a kinti -21 fok.

És nem kell abba a tévedésbe esni, hogy az idén például ez egy pénteki napra esett és az ez évi átlag téli hőmérséklet nulla fok feletti volt.

A felmelegedést saját bőrünkön tapasztaljuk, évről évre melegebb átlag telekre számíthatunk. De az elsődleges fűtésrendszer méretezésekor a -21 fokot illik alapul venni. 

Bentinek pedig szintén ízlés és szoba függvénye, fürdőszobába szoktak melegebbet is csinálni, nappali, iroda, hálószobákat is megkülönböztetik, általában 20-22 Celsius fokok közötti értékkel számolnak.

2.      2. A második lehetőség pontosan kiszámolni a falak rétegeinek „k” tényezőjét, „coeficient de transfer termic”, azaz hővezetési tényező, amit W/m2K-ben mérnek és amit minden manapság használatos építőanyagra: vakolat, beton, tégla, szigetelőanyagok stb. meg lehet találni, legtöbb esetben a gyártó honlapján a termék adatlapján ez szerepel. 

      Így van ez pld. a segesvári tégla esetében is (Siceram.ro), amiből én építettem a tartófalakat, illetve gyakorlatilag mindegyik szigetelőanyaggyártó esetében is, hogy pontosan melyik lesz, az majd az alkudozásnál fog kiderülni, a vastagságát és hozzávetőleges k tényezőjével viszont már most számolni kell(0,03 k körül vannak a nálunkfelé elérhető legtöbbje).

Szóval ezen adatok alapján kiszámítgatni a hőveszteségeket és összeadogatni felületek nagysága és számított kinti/benti hőmérsékletkülönbség szerint, ez az öreg kínai munkája, de ez a pontosabb. Az olyan szobafalakat amik olyan belső szobákkal közösek, ahol a hőmérsékletkülönbség nem nagyobb mint pár fok, nos ezeket el szokták hanyagolni, amikor egész házra végeznek hőszükségletszámítást.

De az összes anyagot illik összeadogatni ha pontosabb eredményre vágyunk, mint pld. bentről kifelé haladva: 2mm simítóréteg, 2cm vakolat, 30cm téglafal, 1cm levegőréteg, 15-20 cm szigetelőanyag, amire szokott jönni 1-2 mm ragasztó, majd nemesvakolat stb...

Padló és mennyezet esetében szintúgy.

Csak példának vágom be ezt az Excel táblázatomat, kb. ilyen stílusban kell játszadozni a számokkal.

Hőszükséglet számítás

 

Erre a módszerre is több lehetőség van a román neten, amiket én kipróbáltam a http://calcul-termic.blogspot.ro/ blogon lévő kalkulátor, illetve a www.sobarul.com kályhás fórumon, nagyrészt román kályhás szakemberek, de nemcsak (Mulțumim Flavius și ceilalți!) által összeállított hőszükséglet kalkulátor, ahol Excel táblázatban kell rétegenként összeadogatni az értékeket, lebontva egy átlag szobát 4 falra, mennyezetre és padlóra illetve az ezeken keresztül történt hőveszteségekre.

Egy felületet alrészekre is kell bontani, lásd pld. Ajtó/ablaknyílások, melyeknek a k tényezőjét a gyártó manapság már hozza (nálam pld. az átlag ajtó/ablakoknál ez a k=1,12 W/m2K, ami már jobbacskának mondható, de nem a legjobb, a passzív házaké ennél is kisebb szokott lenni, ha jól emlékszem (mert ez most csak emlékezetből írom), ott lemegy ez az érték 0,8-ig..

Amit viszont egyik módszer sem mér, nem tud mérni rendesen, hogy mennyi hőt dobunk ki a szabadba a szellőztetéssel.

Ez szellőztetési szokásaink függvénye, van vagy nincs hővisszanyerős rekuperátor (levegőztető / szellőztető rendszer) a házban, ilyesmik.

Aki elsődleges fűtésre tervezi a kályháját annak meggyűlhet a baja ezekkel a számításokkal, és ott fontosabb a pontos érték belövése, ezért ajánlatos szakihoz fordulni.

Ugyanis, ha nem számolja ki jól és keveset számol, akkor fázni fog, vagy erőlködésében túl sok fával szétfűtheti a kályhát, ha pedig többet számol, akkor a kályhát mindig az optimálisnál kevesebb fával kell üzemelje, ami kisebb kályhahatásfokot eredményez, esetleg túl alacsony köpeny / hőleadó hőmérsékletet.

Az én esetemben ez egy picit egyszerűbb volt, ui. lemondtam arról, hogy a szinten lévő teljes 122m2-t a kályhával oldjam meg, engem ez a feladat valószínű meghaladt volna, vizet nem akartam a kályhába vezetni és arról is lemondtam, hogy elsődleges tüzelőeszközként használjam a kályhát.

Meg leszek elégedve, ha a kályha által "látott" teret (70-80 nm) kifűti. Azért írtam intervallumot, mert pld. az előszoba egy légtérben van a kályhával, de viszont nem látja, azaz direkt nem sugároz rá az ott lévő tárgyakra, az ilyet nem is igazán szokták beleszámolni a kályhazónába.

Kandallóefektust, azaz láng látványát hozza a tömegkályha is, amihez viszont szintén ragaszkodtunk, hogy legyen sütő és padka is. Szintén ragaszkodtunk a padlófűtéshez a csempézett felületeken (előszoba, fürdőszoba, konyha), ezekből kettő, az előszoba és a konyha a kályhával egy térben van, szóval az elsődleges fűtési módját a kályhának startból áthúztam. A padlófűtéshez tervezek termosztátokat tenni, azaz bizonyos hőfok elérésekor ne melegítsen, így merem remélni, hogy nem fog összeakadni a tömegkályhával.

Mindezeket figyelembe véve saccoltam egy hőszükséglet átlagot, amit jó lenne ha a kályha tudna.

A bőven saccolt 6,8kw és a réteges számításokból adódó jóval kisebb 3,5kw között(amihez még hozzájön a szellőztetés is) a 6kw-ot lőttem be a kályha névleges teljesítményének(12 órás fűtési periódusra számolva).

Tudom, hogy ez elég könnyelmű játék a számokkal, de ha úgy fogom fel, hogy van egy fűtésre rádolgozó „kandallóm”, bocsánat tömegkályhám, amivel még kenyeret, pizzát, tésztát (na jó felőlem lehet akár  sütemény is) lehet sütni, akkor én ezzel jól elvagyok.

Mindehhez hozzájön még egy dolog, amit én így gondolok:

Nehéz kivitelű kályháknál ha kisebbet csinálunk a kelleténél az rosszabb, mint ha nagyobbat. Úgy értem a kisebb tervezési hibája nehezebben tolerálható.

De ugyanakkor úgy látom, hogy csuklóból elég dinamikusan állítható a használata.

Vegyük az én konkrét esetemet:

szóval lenne egy 6kw-os névleges teljesítményű kályhám (mint az később a számításokból is kiderül, de most még dolgozok a finomításokon), 12órás fűtési idővel (ez a 12 órára vonatkozó átlagszámításból jött ki a 6kw), azaz 24 óra alatt kétszer kell megrakjam a maximális mennyiségű fával, hogy ezt a teljesítményt hozza.

Viszont, ha napi egyszer rakom meg ugyanezt a kályhát a maximális famennyiséggel, akkor a 3,6kw teljesítményt hozza.

Rátennék erre még egy lapáttal: ha napi 1x gyújtok be, de csak a maximális famennyiség felével (egy nem elszúrt tűztér esetén még mindig van esély, hogy a középeurópai normák által előírt minimum 78% -os kályhahatásfokot hozzam, ebben az esetben, a Libik András „Fatüzelésű épített kályhák” 2013-as kiadás könyv információira támaszkodva  (Teljesítmény, fűtési idő és tüzelőanyagmennyiség összehangolása, 114. Oldal ): kétszeres fűtési idővel, feleannyi fával mint a maximum, a leadott teljesítmény a 25%-ra is csökkenhet, ami az én esetemben 6/4=1,5kw-ot jelent.

Libiket szeretem, mert tőle olvastam a legjózanabb cikkeket a tömegkályhákról. Íme néhány cikk tőle, aki esetleg még nem botlott volna bele:

http://vgfszaklap.hu/lapszamok/2009/aprilis/elmelkedes-a-tomegkalyharol

és a saját blogja:

http://kalyhamaskepp.hol.es/

Ez pedig a vgf mögé bújt névtelen vélemény:

http://vgfszaklap.hu/lapszamok/2014/december/tomegkalyha  

Libik nem is kendőzi, hogy ő nem éppen tömegkályha párti, de szerintem korrektül, józanul mérlegelve rakja be őket az őket megillető helyükre: azaz a vele egyenértékű járatos csempekályhák és egyébb fatüzelésű eszközök sorába, feloszlatva azt a “miszticizmust” ami a magyar neten kering, főleg a dán kályhák kapcsán.

Félreértés ne essék, én is dán kályhát csinálok, de attól még nekem a kályha az csak egy kályha.

A könyvében szereplő 3 adatlap szerint hozott ki a Lars Helbro féle dán kályhákra 74-82% hatásfokot, és a középpárkányos, kombinált járatú kályhára 87% hatásfokot (rosszul eshetett ez a tömegkályha híveknek :-), ami már igen jelentős szám egy lambdaszondás és hasonló ketyeréket nélkülöző fatüzelésű eszköztől.

Mondva persze, hogy az ellenáramú, kamrás hőtárolójú eszközök méretezésénél egykét dolgot (jobb híján) a járatos kályhák modellezéséből alkalmazott (ahogy én értettem a famennyiség variálásaval, az áramlási sebesség és füstgáz kilépő hőmérséklet csökkenésével növelte a számított hatásfokot, a könyvében szereplő egyik táblázat alapján).

Amit én következtetésként levontam, hogy nem teljesen irreális egy jól paraméterezett tűztér és hőtároló együttes esetén számolni a 80-82% hatásfokkal amikor az ember egy ilyen szerkezetű dán kályhát paraméterez.

(ha jól emlékszem valamelyik írásában Ő maga mondja, hogy vett részt ilyen, de nem hitelesített mérésen).

S persze mértek még mások is hasonlókat imittamott..

Na ez egy kis kitérő volt, de térjünk vissza a hőszükséglethez.

Mérget nem vennék a fenti számításokra, viszont irányadó adatként tekintve rá, a paraszti agyammal úgy saccolom, hogy egy ilyen kályha csuklóból állítva használható az 1,5-6kw tartományban, ami már elég sok hibázási teret enged meg egy ilyen magamfajta, botcsinálta kályhaépítőtől.

Na jó, legyen felőlem fele ilyen széles ez az intervallum, de úgy gondolom, hogy az én céljaimnak meg fog felelni, azaz tudom úgy csinálni, hogy nagy hidegbe ne kelljen a szomszédba se átmenjek melegedni.

Másként ez azért is ki van zárva, mert lesz kályhától független padlófűtésrendszer, amit ilyen esetbe „felhúzok”, máskor pedig lehúzok és nem kell a nagy forróságban sem bugyira vetkőzni. Persze ez az elmélet.

Ugyanakkor ez a 6kw-os hőszükséglet kinti -21 fok és benti 20 fokkal számolva ritkán történik meg, mint mondtam az idén a -21 egy péntekre esett, szóval úgy saccolom, hogy a kályhát napi 1x megrakással, a maximális famennyiség x 70-75% fa berakásával a tél nagy részében fogom tudni üzemelni. Persze ez kiderül majd a vallatásnál. Majd az első tél után meg fogom tudni mondani.

Ez persze már elviselhető egy olyasvalakitől aki nem akar egy nap 20x tenni a tűzre.

 

Ha túl meleget nyomna akkor lennebb húzom vagy akár kikapcsolom a padlófűtéseket, vagy még kevesebb fát nyomok bele ( fél famennyiséget még elfogadhatónak mondanak, ez alatt nemigazán javasolt egy tömegkályhát üzemeltetni, mert sokat romlik a hatásfoka, és a nagyobb tömeget sem tudja kimelegíteni..)

Na, sok szónak is egy a vége, ezzel a hadi helyzettel és gondolatokkal fogok nekiindulni a kályha méretezésének, azaz:

Hőszükséglet: 6kw