Nyílt rendszerű kémény működése - nehezítve
2008/10. lapszám | VGF&HKL online | 42 304 |
Figylem! Ez a cikk 18 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A nyílt rendszerű egyedi és gyűjtőkémény egy olyan örökségünk, amely sok munkát, költséget ró a velük kapcsolatba kerülőkre. Javításuk vagy kiváltásuk még évtizedekig foglalkoztatja mind a lakosságot, mind a kéményekkel foglalkozó műszaki és jogi szakembereket.
A gyűjtőkémények működési stabilitása - mint általában a szabad áramlású kéményeknek - nem százszázalékos. Extrém időjárási vagy egyéb körülmények felboríthatják működését. A meglévő kémények olyan javítása, amely teljes, atombiztos megoldást jelent, az eddigi tapasztalatok alapján a kémény kiváltását jelenti, magyarul más rendszerű, általában zárt kéménnyel történő helyettesítést. Az anyagi és építészeti lehetőségek azonban arra ösztönzik a szakembereket, hogy a meglévő kémények javítását is felvállalják. Igen sokféle engedélyezett javítási megoldás született az elmúlt évtizedekben. Ezek egyike a kémények mesterséges megszívása azzal a céllal, hogy a kéményben megnöveljék a huzatot.
Cikkemben szeretném bemutatni, hogy bizonyos mérésekkel és számításokkal olyan műszaki megoldásokat adhatunk, amelyekkel elégedettek lehetnek a megrendelők és a különböző hatóságok is. Ez az út azonban rögös. A hatóságok a legkisebb felelősséget is igyekeznek elhárítani, ami érthető annak fényében, hogy évente nyolc-tíz haláleset következik be a kéményekkel összefüggésben. Azonban a javító szándékú kivitelező – az eddigi műszaki állapotnál biztosan jobb - megoldását nehezen és túlbiztosítva hajlandó csak aláírásával jóváhagyni a hatóság. Bizonyos esetekben a saját maga által végzett mérésekben (vagy a méréseket végző kollégákban) sem bízik, és további biztosítékot keres, például újabb, függetlenebb, elismertebb szakember véleményét kéri. A munkánk során többször is ez történt. A hatóság mentségére szolgáljon, hogy a bemutatott példák nem nevezhetők szokványosnak.
A nem szokványos esetek javítását, valamint a légellátás körülményeit megfelelő szakemberre kell bízni, aki számításokkal és/vagy mérésekkel dönt a legjobbnak vélt eljárás mellett, majd a kivitelezést követően szintén méréssel ellenőrzi a helyes működést. A szakvélemény elkészítését követően a kéményt jó működésűnek nyilváníthatjuk. A szakember véleményét a hatóságok még abban a nem mindennapos esetben is mérvadónak tekinthetik, amelyet (amelyeket) e cikk keretében mutatunk be.
Egyik és manapság tipikusnak tekinthető probléma a nyílt rendszerű egyedi vagy gyűjtőkémények és a gépi szellőztetés együttes üzeme, ami igen jelentős problémákat vet fel műszaki és jogi értelemben egyaránt. A hazai lakásállomány korszerűsítése gyakran eredményezi, hogy a konyha, a fürdőszoba és a WC átalakítása, korszerűsítése során a gázkészüléket kicserélik, a hozzá kapcsolódó kéményt azonban már nem bolygatják, hiszen az nem látszik, így nem része a feladatnak. A fürdővel együtt vagy attól függetlenül a konyhát is korszerűsítik, és gyakran szagelszívót építenek be, amely elszívja a tűzhelynél keletkező gőzöket, és a lakáson kívülre továbbítja az elhasznált levegőt. Ennek során némi depressziót létesít a konyhában és a közös légtérben lévő gázkészülék környezetében is, hiszen a helyiség levegőjét szívja el. Gyakran a WC-be szintén elszívó ventilátorok kerülnek, amelyek a depressziós hatást tovább növelik.
Olyan irány van megszabva a hatóságok részéről, hogy a gépi szellőztetést nyílt rendszerű kémény környezetében teljes mértékben tiltani kell. Az igazságot megvallva, ennek van némi alapja, és így a legegyszerűbb a további problémákat elkerülni. De a gyakorlat azt mutatja, hogy a lakások felújításakor nagyon sokszor nem is foglalkoznak a kéménnyel, és így a hatóságok véleményével. A felújítások során nagyon gyakori, hogy a nyílászárók cseréjét is elvégzik. Ez önmagában alkalmas arra, hogy ventilátor nélkül is működésképtelenné tegye a kéményt. Hiszen az eddigi „jól szellőző” ablakréseken a megfelelő légpótlás megvalósult, a nyílászáró cseréjét követően ez már nem, vagy csak nagyon nehezen megy. Persze megfelelő légbeeresztő elemek beépítésével ez a probléma megoldható, de a korszerűsítésből ez ma még a legtöbb esetben elmarad.
A két probléma együttesét kísérletekkel vizsgáltuk, és a kérdést műszaki szempontból közelítettük meg. A konkrét esetben a lakás fűtését és melegvíz-ellátását a fürdőszobába telepített kombi kazán látja el. Jelenleg is működik a kéménnyel párhuzamosan a WC-ben és a konyhában is egy-egy elszívó ventilátor. Ezek működése időszakos, tehát nem terhelik állandó depresszióval a kéményt. A kazán működésekor különböző módon nyitottak az egyes helyiségek egymás és a fürdőszoba felé. Ezeket az üzemállapotokat igyekeztünk méréseink során szimulálni. A teljes műszaki részletekkel nem szórakoztatnám az olvasót, csak néhány alapgondolatot említek meg a kísérletből.
A kémény hasonlóan kezelhető áramlástani szempontból, mint egy ventilátor, legalábbis a szállított tömeg és a létesített nyomáskülönbség tekintetében. Egy ventilátornál kimérhető, hogy adott nyomáskülönbséggel szemben mekkora térfogatáramot (tömegáramot) képes szállítani. Egy kémény esetén is hasonló karakterisztikát határozhatunk meg. A kéményben áramló melegebb füstgáz felfelé áramlik a külső hidegebb levegő felhajtóerejének hatására. Ez a felhajtóerő adott kéménynél meghatározott tömegű füstgázt képes átnyomni a kéményen. Az üzemállapot természetesen sok körülménytől függ, pl. a hőmérsékleti és a szélviszonyoktól. Ha a kémény alján a gázkészüléknél depressziót létesítünk, akkor megnehezítjük a füstgáz áramlását, ami olyan, mint amikor a ventilátort lefojtjuk. (A depresszió a külső, nyugalomban lévő, a kémény beszívási helyével azonos magasságban lévő nyomáshoz képest értendő.) Minél nagyobb a fojtás a kémény alján, vagyis minél nagyobb a depresszió, annál kevesebb füstgázt képes elvezetni a kémény, hasonlóan egy lefojtott ventilátorhoz.
A kémény jelleggörbéjén a következőt fogjuk érteni: az előzők szerint a kémény alján létesített depresszió függvényében ábrázoljuk a szállított füstgáz tömegáramát. A fürdőszoba ablakát szigeteltük, hogy minél kisebb legyen a légáteresztése. A fürdőszobaajtót helyettesítettük egy jól záró faforgácslappal, amelyen egy lyukon keresztül ventilátorral a fürdőszoba légterét megszívva depressziót tudunk létesíteni, és közben mértük az elszívott légmennyiséget.
Néhány konkrét mérési eredmény
A kémény jelleggörbéje szerint, ha a fürdőszobában 8 Pa-nál kisebb a depresszió, akkor a füstgáz még a kéményen távozik el, bár ekkor már nincsen hígítólevegő-beáramlás a deflektoron keresztül. Ha a depresszió nagyobb a fürdőszobában, mint 8 Pa, akkor a füstgáz egy része távozik csak a kéményen, a másik része visszaáramlik az áramlásbiztosítón keresztül a fürdőszoba légterébe. 5-6 Pa depresszió esetén az áramlásbiztosítón keresztül kb. 30% hígító levegő is keveredik a füstgázhoz, így mondhatjuk, hogy ekkor még a kémény működése elfogadható. Az elvégzett mérések és így a kémény karakterisztikája is csak az adott időjárási viszonyok mellett érvényesek (külső hőfok 40 ºC és 0,5-1 m/s É-NY-i szél).
Más hőmérséklet- és szélviszonyok esetén más kéménykarakterisztikát kell figyelembe venni.
Nyilván nem határozható meg méréssel minden egyes esetre a kéménykarakterisztika. Még az sem várható el, hogy a működés szempontjából legveszélyesebbnek tartott időjárási feltételek mellett végezzék el a karakterisztika mérését, hisz egy ilyen időjárási helyzet ritkán fordul elő.
Célszerű a kéménykarakterisztikát bizonyos mérési adatok ismeretében számítással meghatározni. Ezt a legegyszerűbben és -pontosabban számítógépes programmal végezhetjük el, amely alkalmas a filtráció figyelembe vételére, aminek döntő hatása van az egész jelenségre.
A méréssorozat és számítás más kéményekre és lakásokra is elvégezhető, így tipikusnak mondható esetekre kidolgozható, és felhasználható minősítés céljaira. A nyílászárók filtrációjának döntő befolyását előírt nagyságú szellőző nyílásokkal lehet kézben tartani, és adott esetben előírni. Ha megbízható adatok állnak rendelkezésre, akkor akár csak számítással is elvégezhetjük a fenti eljárást. Természetesen a számításokat végző szakember által kibocsátott szakvéleménynek hitelesnek kell lennie, hogy a hatóságok elfogadják annak tartalmát. Végső soron nem egyszerűnek, de műszaki szempontból járhatónak látszik nyílt rendszerű kémény és gépi szellőzés együttes alkalmazása is.
Másik esetként két nyílt rendszerű kémény egymásra hatását vizsgáltuk mérésekkel és számításokkal, ami visszavezethető egy kémény és egyéb, pl. gépi szellőzés együttes működésére is, ahogy az előző példánkban vázoltam. A konkrét esetben egy légtérben működött egyedi és gyűjtőkémény. Budapest, XII. kerület, Diósárok alatt lévő háromszintes épületben a lakások terében egy gyűjtőkémény húzódik, általában lakásonként egy-egy fürdőszobai vízmelegítő-bekötéssel. (Azon a környéken több hasonló építészeti megoldást találunk.) Ugyanakkor egy-egy konyhai egyedi kémény is be van építve, egy-egy cirkófűtési célú bekötéssel. A háromszintes épületben a földszinti lakásban felújítást végeztek, és a korábbi két gázkészülék helyett egy kombi cirkó-rákötést alakítottak ki a fürdőszobai gyűjtőkéményre. A készülék folyamatos működésűvé vált, amelynél pedig előírás, hogy normál, hagyományos gyűjtőkéményre nem köthető. Emiatt a fürdőszobai gyűjtőkéményt 2007-ben kiegészítették füstgázelszívó injektororral is. Ekkor merült fel - az egyébként jogos kérdés - hogy a gyűjtőkémény által elszállított légmennyiség az injektor működése esetén nem növekedhet-e meg olyan mértékben, hogy az az egyedi kémények működését veszélyezteti.
A konkrét esetben a lakások teljes belső tere az átszellőztetések és a beltéri nyílászárók állapota (rései) miatt légtechnikai szempontból egy légtérnek tekinthető. Eszerint a lakások eredeti nyílászárói nem fokozott légzárásúak, amelyek önmagukban is biztosítják a szellőztetést. A lakásokhoz ezen kívül egy-egy darab egyedi gravitációs szellőző is tartozik, amelyek a WC-k terébe vezetnek a tetőszintről, bonyolítva az amúgy sem egyszerű légellátási problémát. A vizsgált lakások közül a II/9. lakásánál teljes nyílászárócsere történt, így ebben a lakásban résszellőzővel biztosítják a légellátást. Az I/6. lakásban a biztonság érdekében szintén légbeeresztőt építettek be. Mind a mérési tapasztalatok, mind a vázolt séma alapján egyértelmű, hogy a lakások a mai magyar átlaghoz képest átgondolt és szakszerű, állandó szellőztetési, légellátási lehetőséggel rendelkeznek.
A kivitelező az injektor telepítésekor méréseket végzett a fürdőszobai gyűjtőkéményen a füstcsövek függőleges szakaszaiban kiképzett nyomásmérő furatokon keresztül. A csőfalon mérhető statikus nyomás és a lakásban uralkodó nyomás különbsége a füstcsőben kialakuló dinamikus nyomással arányos, tehát ebből a higított égéstermék tömegáramára lehet következtetni. Az injektorok működése közbeni ellenőrzéskor 2-5 Pa közötti nyomáskülönbséget mértek a füstcsöveknél, míg az injektor leállításakor a mérések 0,5-2 Pa tartományba estek. A hatósági kiszállás során szúrópróbaszerűen ellenőriztük a kivitelező által mért adatokat (kéményseprők), s azokkal teljes egyezést találtunk. Így megállapítható volt, hogy az injektoros rendszer kialakítása megfelelő, a gyűjtőkémény működésének stabilitását valóban nagyban segíti. A fürdőszobai gyűjtőkémény biztonságos működésének eldöntésére a mérések során ellenőriztük az égéstermék maradéktalan távozását.
A fürdőszobai gyűjtőkémény működésének ellenőrzési tapasztalatai szerint égéstermék-torlódást vagy visszaáramlást egyik fürdőszobai készüléknél sem tapasztaltunk. A konyhai egyedi kémények ellenőrzésekor azok biztonságos működésének eldöntésére a mérések során ellenőriztük az égéstermék maradéktalan távozását. A mérés során égéstermék-torlódást vagy visszaáramlást egyik konyhai készüléknél sem tapasztaltunk.
A hatóság még mindig nem adta meg a működési engedélyt, hanem újabb, független szakértőt bízott meg a működés ellenőrzésével, aki újabb méréseket végzett, amelyekkel igazolta a kivitelező méréseit, és a működésre alkalmasnak ítélte a kialakított rendszert. A szakértő a következő főbb körülményeket vizsgálta:
- működő vízmelegítő kikapcsolt cirkó és kikapcsolt injektor esetén (filtráció következtében, kéményműködéskor kialakuló legkisebb nyomáskülönbség),
- működő vízmelegítő és injektor, de kikapcsolt cirkó esetén (az előzőhöz képest az injektorüzem hatásával megnövekedett nyomáskülönbség),
- mindkét gázkészülék bekapcsolt állapotban és az injektor működése esetén (lakásban kialakítható legnagyobb nyomáscsökkenés).
A szakértő a méréseken túlmenően számításokkal is alátámasztotta véleményét. Az adott időpontban viszonylag alacsony, +4 ºC külső hőmérséklet uralkodott, ezért lényeges volt elvégezni a legkedvezőtlenebb (II. emeleti) kémény ellenőrző számítását MSZ-EN 13384-1 szabvány szerint, hogy a várható legrosszabb huzatviszonyok mellett is ellenőrizhessük a kéményműködés stabilitását, így „a legkedvezőtlenebb egyedi kémény működésének számításos ellenőrzését” is elvégezte. A legfelső szinti, legrövidebb és legkisebb átmérővel kialakított kémény jelenti a kritikus pontot. A hő- és áramlástechnikai méretezéshez az adatokat a helyszíni szemle alapján vette fel. A jól ismert kéményméretező és -ellenőrző program segítségével elvégzett számítás tartalmazza mindazokat a biztonsági tényezőket, amelyeket a fent idézett szabvány előír.
A tárgyalt esetekben a párhuzamos gyűjtőkémény, amelyre füstgázinjektort szereltek, és egy mesterségesen keltett megszívás csökkenti a kémény huzatát. A csökkentés mértéke azonban nem olyan nagy, hogy indokolná az együttműködés megtiltását. A Diósárokban lévő, viszonylag speciális elrendezés megítélése és engedélyeztetése természetesen nem egy szokványos feladat, így érthető a hatóság óvatossága. Azonban megfelelő körültekintéssel és szakértelemmel végzett mérés és számítás révén meggyőződhetünk arról, hogy a kémények mindegyike működőképes. Itt természetesen a gondos, minden körülményt figyelembe vevő szakértői véleménynek műszakilag minden tekintetben helytállónak kell lennie a megalapozott döntés meghozatalához. Itt nem tértünk ki rá, csak néhány gondolat erejéig, de a megfelelő levegő-utánpótlás ellenőrzése, számítása is nagyon fontos a jó működés érdekében. Remélhetőleg sikerült meggyőző példákat és eredményeket bemutatnunk ezek igazolására.
Dr. Szlivka Ferenc egyetemi docens
