VGF&HKL szaklap

A kémény története II.

2006/11. lapszám | Dr. Meszléry Celesztin |  3361 | |

Az alábbi tartalom archív, 14 éve frissült utoljára. A cikkben szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

Az égéstermék-elvezető rendszerben végbemenő áramlás-, hő- és tüzeléstechnikai folyamatok a valóságban sokszor instacionárius vagy átmeneti (tranziens) jelenségek. Ezeket jelenleg még nem tudjuk számolni, ezért a kéményt stacionárius, ill. egyensúlyi állapotra méretezzük. A helyes kéményméretezés ezért az elméleti alapok és a tudatosan megtervezett kísérleti mérések eredményeinek összehasonlításából adódó, a gyakorlati követelményeknek megfelelően egyszerűsített, a biztonság irányában tévedő, sok vonatkozásban empirikus eljárás. A méretezéshez ezért nélkülözhetetlenek a gyakorlati tapasztalatok és mérési eredmények.

 

A sötét középkorban is épültek kémények várurak, földbirtokosok megbízásából. Az építőmesterek, kőművesek nyilván apjuk, mesterük tapasztalatai alapján terveztek. És jött a középkor legnagyobb veszedelme, a kéménytűz.

A szilárd tüzeléskor a huzat jelentős részét a készülék áramlási ellenállása emészti fel, amely rendszerint a tüzelés folyamán még változik is. A szilárdtüzelésű kazán ellenállása például a tüzelőanyag rétegvastagsága, az elsalakolódás és elkormolódás stb. függvénye. A változó tűztérterhelés miatt nagymértékben ingadozik az időegységben keletkező égéstermék mennyisége, hőmérséklete, ezzel változnak a kéményben a lehűlési viszonyok, az égéstermék sűrűsége, áramlási sebessége stb. A nagy légfeleslegű szilárd tüzeléskor a harmatponti hőmérséklet viszonylag alacsony, és így a kondenzációs veszélyek kisebbek. A szilárd tüzeléshez épített kéményeket a tényezők bizonytalansága és állandó változása miatt nagy biztonsággal (biztonsági tényező) méretezik, azaz túlméretezik. A méretezés szinte kizárólag áramlástechnikai (a hőtechnikai szempontok csak másodlagosak), a kondenzáció miatti kéményállag-romlás nem vált úgy központi problémává, mint a szénhidrogén-tüzelésnél.

A cikksorozat további részei:

A kémény története V.

A kémény története IV.

A kémény története III.

A kémény története II.

A kémény története I.


Ugyanakkor elsősorban a fatüzelés komoly kátrányréteget halmozott fel a kéményben. A kátrány-koromréteg a szikráktól begyulladt, és kéménytüzet okozott. Számos épület, utcasor, városnegyed stb. pusztult el emiatt, és ez elősegítette a kéményseprőipar, a céhek, a mesterlegények vándorlása folytán a "nemes ipar" (kéményseprés) fejlődését.
Mi magyarok, a tudomásom szerinti első környezetvédelmi törvényéből idézve is képben voltunk:

 

"...Fogarasi Felső Széknek Prothocularis Articuliissinak rendben való írása, mellyek ab anno 1638 emánaltattak..."

"...Tűztől melly igen kellessék őrizkedni, mindeneknél nyilván vagyon. Noha penig ez előtt is végeztünk volt arról, mind azon által most is végeztünk újjobban, hogy minden ember jó Kéményeket tarcson, azokat tisztán tartsák. Haminát kiváltképpen Ház híjján ne tartsanak, és egyéb hellyekre is melegen ne töltsék. És ha kik kéményeket tisztán nem tartyák, az elébbi rendelés szerént 1 forintra büntettessenek..."
Többé-kevésbé mondhatjuk, hogy az égéstermék-elvezetés problémája az emberiség történetében kis túlzással egyidős a tűz használatával, amennyiben a barlang vagy kunyhó tetején a tűzrakó hely felett kialakított nyílás az égéstermék-elvezető rendszer legkezdetlegesebb formájának tekinthető. Ennek ellenére, ismeretem szerint a legelső, a szilárd tüzelés kéményének keresztmetszetét a kéménymagasság és az áramló közeg mennyiségének függvényében meghatározó empirikus összefüggést Redtenbacher csak 1851-ben publikálta. Az első - tudományosnak mondható - elméletet az égéstermék-elvezetés áramlástechnikai méretezésére (még mindig csak szilárd tüzelésre) Gröber 1943-ban jelentette meg.

Empirikus tapasztalatok...


Az égéstermék-elvezetés komoly problémává vált a magas és középmagas lakóépületek, valamint a korszerű építési technológiák elterjedésével és a szilárd tüzelésről szénhidrogén-tüzelésre való átállással egyidejűleg. A hagyományos égéstermék-elvezető rendszerek, a szilárd tüzelésre évszázadok alatt kialakult empirikus tapasztalatok és összefüggések, a kizárólag áramlástechnikai méretezés stb. elégtelennek bizonyultak az újszerű igények kielégítésére. Ma a kémény a hazai szakirodalomban "divatszakmává" vált. Hogy a múlt, jelen, jövő vonatkozásában tanuláskor ne tévedjünk, hadd hozzam fel saját példámat. Harmadik általános koromban kaptam meg év végi jutalomként Pólya György A gondolkodás iskolája című könyvét. Olyan gyerek voltam, aki ezt mai napig olvasom. Csak egy gondolat:
"...A nagy felfedezések nagy feladatokat oldanak meg, de nincs olyan feladat, amelynek megoldásához ne volna szükség valami kis felfedezésre..."


Ebből azt a következtetést vontam le, hogy a műszaki kérdésekben is meghatározható lehet a "józan paraszti ész". Sokkal később olvastam egy Lars Onsager nevű tudós gondolatait, aki azt mondta, hogy a hőtechnikában, áramlástanban, villamosságtanban, mechanikában, kémiában stb. tanultunk egy csomó törvényt (Fourrier, Hooke, Ohm, ozmózis stb.), de ez valójában mind ugyanaz, vezetési törvény:


"Van egy különbség (hőmérséklet, feszültség, koncentráció stb.), ami létrehoz egy áramot, és van a vezetési tényező."
 

Ezzel szemben a Műegyetemen csak azt kellett rögzítenem, hogy melyik tanszéken melyik kiejtés elfogadott, hogy a vizsgán ne rúgjanak ki: Joule "zsúl", "dzsaul", Hooke "hoke", "huk" stb. Ilyen és más gondolatok alapján kezdtem meg égéstermék-elvezetéses munkásságomat a BME I. Épületgépészeti Tanszékén magánszorgalomból és kéményseprő barátaim iniciálására.


Mint említettem, az egyedi kémény méretezésének első empirikus összefüggését Redtenbacher 1851-ben publikálta. Az elméleti méretezést Deinlein 1912-ben kísérelte meg, majd 1943-ban jelentette meg Gröber számítási eljárását szilárd tüzelésre. Ezt követően sorra jelentek meg a különböző számítástechnikai méretezési eljárások, a későbbiekben szénhidrogén-tüzelésre is, amelyek azonban lényegében csak a megoldás módjában, lépéssorrendben, peremfeltételekben, a mérési eredmények empirikus beépítésében stb. különböztek Gröber összefüggésétől (pl. Becher és Rasmussen, Weber, Schumacher, Gunberg, Anrsted, Peterson stb.).


Lényeges változást jelentett, amikor az égéstermék-elvezetést már hőtechnikailag is méretezték (pl. Bennett és Purkis, Walter, Wiedmann, Gareis stb.). A számítástechnika és a mérési eredmények felhasználásával egyre pontosabb lett a méretezés, de elméletileg kevéssé fejlődött tovább. Maradt a kvázi stacioner állapotra méretezés, lényegében megoldatlan a "több készülék - egy kémény" eset elméleti méretezése és a tranziens jelenségek figyelembe vétele.

Csak egy út van


Már többször leírtam, hogy az akkori világ általam elérhető valamennyi áramlás- és hőtechnikai méretezését tanulmányoztam. Miután valamennyi eljárást saját nyelvemre átírtam, rájöttem, hogy kéményt csak egyféleképpen lehet méretezni, a természeti törvények szerint. Ez fellelkesített. Kezdetben a tanszéki munkámban kijelölt Somhegyi Károly konzultációi segítettek abban, hogy a tüzeléstechnika teljes fegyvertárát bevonjam a kéményméretezésbe, a különböző tüzelésfajtákat illetően több diplomatervezőm dolgozott velem (pl. Tácsi Zsuzsa). Egyébként is boldog voltam a számos engem segítő diplomatervező miatt, elnézést, hogy nem mindenkit említek (Mihályi Zsolt és mások). Az akkori figyelem az áramlásbiztosítóval ellátott gázkészülék egyedi kéményére irányult, ezért bevontam az ún. keveredési törvényeket. Továbbá a gáztüzelésű cserépkályha hazánkat letaglózó hatására meg kellett fogalmazni a kondenzációmentes üzem követelményeit.


Szentmártony Tibor profeszszor úr disszertációm védése során többek között feladatomul rótta a mikroklíma szennyezőanyag-tartalmának alakulását az akkor elképzelhető valamennyi esetre. Erre büszke vagyok, ma is ebből idéznek (engem nem említve). Mindezekből állt össze az az egyedi kéményméretezési eljárás, ami komplex hő-, áramlás- és tüzeléstechnikai eljárásnak nevezhető, kiegészítve a keveredési törvényekkel, a kondenzációmentes üzem feltételeivel, a munkapont megállapításával stb.

Dr. Meszléry Celesztin PhD
okl. épületgépész mérnök


Kérjük, szánjon pár pillanatot a cikk értékelésére. Visszajelzése segít a lap és a honlap javításában.

Hasznos volt az ön számára a cikk?

 Igen

 Nem