belépés / regisztráció
2020. december 4. péntek
Aktuális lapszám

Szemes csempék áramlástani viselkedése

Hazánkban a második legelterjedtebb fűtési alapanyag a fa. A fatüzelésen belül pedig a cserépkályha az egyik legtakarékosabb szilárd tüzelésű fűtõeszköz. A szemes kályhacsempék jelentõségét az esztétikai szempontokon túl a jelentõsen megnövekedett fűtési felülettel indokolják.

 

Annak érdekében, hogy a homorú csempe kedvező fűtéstechnikai viselkedését vizsgálhassuk, valamint a megnövekedett felületen kívül áramlástani előnyeire is fény derülhessen, domború külső felületű kályhacsempe modelleket vizsgáltuk meg. A homorú csempe esetében a kályha tetején kialakuló áramlási légsebesség jelentősen nagyobb, mint a domború csempe esetében, így a konvektív hőleadása is, mivel a megnövekedett sebesség lehetővé teszi az áramló levegő gyorsabb cseréjét.

Elavult vagy környezettudatos?

A cserépkályha a külterületi épületfelújításoknál és házépítéseknél nyer ismét alkalmazást, valamint egyre több ökofalu választja [1.] tüzelőberendezésként, mivel a fenntarthatóság szempontjából igen lényeges kérdés a fűtés természetes megoldása.

Hazánkban a második legelterjedtebb fűtési alapanyag a fa, amely egyben megújuló energiaforrás és a háztartások több mint egyötödének kizárólagos fűtési energiahordozója. Emellett gázzal kombinálva is előfordul a háztartásokban (1. ábra).

A fatüzelésen belül a cserépkályha a legtakarékosabb szilárd tüzelésű fűtőeszköz, hatékonysága 75-80% körüli [3.], legfőképpen agyagból áll, ami Magyarországon szinte mindenütt hozzáférhető. A díszes külső kályhacsempék ugyancsak viszonylag egyszerűen elkészíthetők. A cserépkályha szinte örökéletű, a csempék újra felhasználhatóak.

Nagyobb részt hősugárzással adja le a meleget, kisebbik részben pedig konvekció útján. Nincs fém tűztere, csak füstjáratok, amelyek átmelegítik az egész kályhatestet. 20 kg fa elégetése során, 20-24 órán keresztül sugározza a meleget. Kiegészítő fűtésként 1 csempe megközelítőleg 1 légköbméter befűtésére alkalmas. [4.]

A cserépkályhák nem csak meleget adnak, de igen gyakran egyedi művészi alkotások is, csodálatos díszei lehetnek a térnek. Manapság újból kezdik felfedezni szépségüket és praktikusságukat.

A cserépkályha az egyik legősibb fűtési megoldás. [5.] A délnémet térségben, az Alpok vidékén alakult ki, a mai Svájc területén. A magyar „kályha” elnevezés a német Kachel szóból származik, amely görög eredetű, a későbbi kályhaszem, kályhacsempe értelmét német nyelvterületen kapta. Nálunk a dunántúli szemeskályhák és az alföldi szemeskemencék egymástól függetlenül, párhuzamosan fejlődtek ki. A dunántúli szemeskályhák nyugati átvétel alapján kerültek hazánkba, a szemeskemencék pedig magyarországi keletkezésűek. [6.]

Szemes csempés kályha

A délnémet vidékek XIII–XIV. századból fennmaradt lakásbelső ábrázolásain már megtalálható a több részre tagolt kályha, falában kerek szájú, bögre alakú kályhaszemekkel. Az első csempék korongoltak és pohár formájúak voltak, a kemence falába beépítve. A szögletes szélűre alakított szemek a XIV. században terjedtek el Európában. A gótika korának kályháit már alul szögletes vagy négyzetes hasáb, felül hengeres formára készítették. A reneszánsz átvette ezt a formájú és tagolódású kályhát, késői korszakában a felül is hasáb alakú típusok is elterjedtek, valamint lábakra is állították a fűtőtestet. [7.]

Magyarországon, illetve a Kárpátmedencében a XIV–XVI. század úri házaiban a szemes csempés kályhák általában gótikus, illetve kora reneszánsz típusai voltak megtalálhatók: várakban, udvarházakban, paplakokban, városi polgárok házaiban. Ezek a kályhák még a XVII–XVIII. században is alig változott formában terjedtek el a falusi lakosság: köznemesek, honoratiorok, iparosok, jobbágyparasztok körében. A XIX. század folyamán és a XX. század elején paraszti használatra készített és részben máig fennmaradt kályhák késő középkori jellemzőit a dél-dunántúli területeken őrizték meg legtovább.

A kétszobás jobbágyparaszti lakóházak kialakulásakor, nagyjából a XVIII. század végétől kezdve mindkét szobába kályha került, néhány községben dóri kályhával helyettesítették a szemeskályhákat.

Míg a Duna mellett a bögrealakú, vagy az alul bögrés, felül tál formájú, szögletes szélű szemes csempék megérték a XIX. század végét, a Dunántúl többi részén a szögletes szélű szemek hagyományozódtak tovább és a bögre, kerek tál, hagyma alakúak eltűntek.

A szemeskályhákat mindig fazekasok készítették. Télen a műhelyben dolgoztak, majd tavasszal eladták portékájukat és pár nap alatt megépítették pelyvás sárból és cserép darabokból a kályhát. A mázatlan kályhák közül alig érte meg néhány a XX. századot.

A szemes csempe áramlástani viselkedése

A szemes kályhacsempék jelentőségét az esztétikai szempontokon túl a jelentősen megnövekedett fűtési felülettel indokolják [13.], vagyis ez által a kályha fűtési teljesítménye is megnövekedhet a sík csempékhez képest. Felmerül a kérdés, hogy ugyanakkora fűtőfelületű, de nem homorú, hanem domború kályhacsempék azonos módon viselkednek-e.

A fenti kérdés megválaszolásához, vagyis a szemes csempe áramlástani viselkedésének vizsgálatához egy teljesen általános cserépkályhatípus szolgált modellként.

Így a modell geometriai mérete: 3 x 2 x 5 csempe (csempeméret: 22 cm). A kályha alá fatároló is került. Ami a vizsgált helyiséget illeti, a következő méreteket vesszük figyelembe: 6 m x 4 m x 3 m (szélesség x hoszszúság x magasság).

Az áramlási tér egy csempe vastagságú, vagyis 22 cm vastag szeletét vizsgáltuk, a metszetet csempeközépen vettük fel.

A numerikus szimulációhoz a tér egy szeletét hálóztuk be, a határain szimmetria peremfeltételekkel ellátva. A háló osztásköze a csempék felületén 10 mm, egyéb helyen 100 mm.

A szemes csempe geometriája

A numerikus szimulációhoz szükséges szemes csempe modelljét, geometriai méreteit Koszó József: Cserépkályhák és cserépkandallók, Szeged, 2011 könyve alapján határoztam meg, így a modell geometriai mérete: 220 x 220 x 60 mm (2. ábra).

A csempe áramlástechnikai sajátosságainak mérését kétféle modell összehasonlításával végeztük el. Annak érdekében, hogy a homorú csempe kedvező fűtéstechnikai viselkedését vizsgálhassuk, valamint a megnövekedő felületen kívül áramlástani előnyeire is fény derülhessen, domború külső felületű kályhacsempe modelleket alkalmazunk. A két modellnél nem vesszük figyelembe a homorú csempének azt a hőtechnikai előnyét, hogy külső felülete közelebb helyezkedik el a fűtőtérhez, mint a domborúé. A csempék felületi hőmérsékletét konstans 80 ° C-ra vettük fel.

A homorú csempe hőtechnikai előnyét nem figyelembe véve az az eredmény született, hogy a kályha tetején kialakuló áramlási légsebesség jelentősen nagyobb, mint a domború csempe esetében (3-4. ábra).

A számítógépes szimuláció alapján a különbség 0,12 m/s.

Viszonyításképpen: az emberi komfortérzet esetén a huzathatás 0,2 m/s, vagyis ezt a légmozgást érzi meg az emberi szervezet. [14.]

A homorú csempe konvektív hőleadása tehát nagyobb, mint a domborúé, mivel a megnövekedett sebesség lehetővé teszi az áramló levegő gyorsabb cseréjét, a felmelegedett levegő hamarabb cserél helyet a még hideg levegővel, ezáltal megnő a konvektív hőközlés sebessége. Ez főképp annak az adatnak a tükrében jelentős, hogy a cserépkályha felfűtési ideje 3 óra, a korszerű cserépkályha átmelegedési ideje pedig 1-1,5 óra, vagyis a cserépkályha az átmelegedés idejétől kezdve kezd csak el fűteni. A gyorsabb hőleadás gyorsabban melegíti fel a helyiség levegőjét.

A homorú szemes cserépkályha hőtechnikai előnyei abban is megmutatkoznak, hogy a homorú felület a tűztérhez közelebb helyezkedik el, ezért magasabb hőmérséklettel bír, mint a sík társai, tehát még kedvezőbb, mint a szimulációban használt modell (5. ábra).

A melegebb hőmérséklet további áramlást generál azáltal, hogy a levegő hőmérséklet különbsége megnő, további sűrűségkülönbség következik be, tehát nagyobb lesz a levegőre ható felhajtó erő nagysága.

Felhasznált irodalom:

[1.] Kun A., http://www.okovolgy.hu/, Ökovölgy Alapítvány, 2009
[3.] Elek L. dr, A háztartások energiafogyasztása, http://www.eh.gov.hu/ Magyar Energiaügyi Hivatal, Budapest, 2009
[4.] Homonnayné, Fűtéstechnika II-III. Debrecen, 1996
[5.] Kun A., http://www.okovolgy.hu/, Ökovölgy Alapítvány, 2009
[6.] [8.] [12.] Paládi-Kovács A., A magyar népi építészet történetének korszakai, 289-,
[13.] Magyar Néprajz nyolc kötetben, MTA, Akadémia, Budapest, 1988-2002
[7.] [9.] [11.] Knézy J., Szemeskályhák Somogyban, 1-44, Somogyi Múzeumok Közleményei 15: 161–186 Kaposvár, 2002
[14.] Bánhidi L.-Kajtár L., Komfortelmélet, Egyetemi, Budapest, 2000 MI-2013-01a.qxd 2013.01.22. 14:41 Page 19 20 Magyar Installateur 2013/1.

 

 

1. ábra. Háztartások megoszlása fűtési rendszerek szerint

2. ábra. A vizsgált szemes csempe modellje

3-4. ábra. Sebességeloszlás, homorú és domború szemes csempék

5. ábra. Hőmérséklet-eloszlás, homorú illetve domború szemes csempék

 

 

Nádasi-Antal Zsuzsanna
MSc., PhD. doktorandusz

A szerzõ egyéb cikkei:

  Kályha burkolatának szerepe a hőleadásban

Eseménynaptár

Hirdetés
Kiadja a Média az épületgépészetért Kft.
Szerkesztőség és kiadóhivatal:
H-1112 Budapest, Oltvány u. 43. I/2.
Telefon: +36 (1) 614 5688
E-mail: kiado@magyarinstallateur.hu

 
Előfizetésben terjeszti a Magyar Posta Zrt. Hírlap Igazg.
Előfizetés és reklamáció: +36 (1) 767-8262
E-mail: hirlapelofizetes@posta.hu
 
 
elfelejtettem a jelszavam