Fatüzelés

Napjainkban újra felértékelődik a fatüzelés. 
Néhány éve divat lett a fatüzelésről előbb olaj, majd szén, aztán gázfűtésre váltani, kényelemből, divatból, politikai döntésre, stb.
Azonban külső körülmények, és az egyre fogyatkozó kőolaj-földgáz (szén-hidrogén) készletek, illetve azok folyamatosan emelkedő világpiaci ára miatt újra  visszatérünk a fához. Visszatérünk, mert a fában lévő lévő egységnyi energia (MJ) ára (ha az 2000-2500 Ft mázsánként), csak fele az ugyanakkora egységnyi energiatartalommal rendelkező gáz árának, és csak kb1/4-1/5-e a hasonló mennyiségű elektromos áramnak.  A fával ezenkívül  egy bizonyos függetlenséget is nyerhetünk a szolgáltatóktól. Megvehetjük, (bármikor amikor  van rá keret, vagy ha akciósan jutunk hozzá), és letároljuk az udvaron, és akkor, és annyit használunk fel belőle, amennyire szükségünk van. Nem kell félni a csapok elzárásától, sem a forint gyengesége, gazdasági, politikai válság miatt kialakuló gáz hiánytól,  hidegtől, vagy irreális áremelkedéstől sem. Ezenkívül  sokunk számára kevés hangulatosabb és kedvesebb időtöltés létezik annál egy hideg téli estén, mint ülni a kályha előtt, és nézni a lobogó tűz látványát... De ejtsünk néhány szót az égésről álltalánosságban, hogy gazdaságosan használjuk fel tüzelőnket, és hogy tömegkályhánk, valamint kéményünk is hosszú életű  legyen.

A fa égése során különböző fázisok vannak:
1. Az égés elsőfázisban, atűztérben lévő tüzelőanyag kb. 150-180 °C-ra hevűl fel és kiszárad. Ebben az esetben annál több energiát kell felhasználni, minél nagyobb a fa nedvességtartalma. A magas nedvességtartalom negatív hatással van a fa fűtőértékére, és összességében az eltüzelésére is.
2. A második fázis, a pirolízis során a fa éghető gázzokká bomlik (kivéve a maradék kb. 5 % hamut). Ez a folyamat 150-600 °C-os hőmérsékleten megy végbe.
3. A harmadik fázisban, az oxidáció során a felszabadult gázok és a faszén 500-1000 °C-os hőmérsékleten reakcióba lépnek a tűztérbe vezetett levegő oxigén tartalmával, melyet fény jelenség kisér (láng), és hőt szabadít fel.

Energia csak a harmadik fázisban, az oxidáció során szabadul fel, az első kettő ún. endotherm (hőelvonó) folyamat. A füstgázok csak ennek a fázisnak a befejeződése után adják le hőjüket a kályha hőtároló tömegének. 
A kielégítő égésnek, vagyis az éghető gázok teljes oxidációjának  két feltétele van. Egyrészt a minél magasabb tűztér hőmérséklet, másrészt az éghető gázok, és a levegő oxigén tartalmának megfelelő keveredése. Ez megfelelő mennyiségű hozzáadott levegőt feltételez (az égéshez szükséges elméleti levegő mennyiség helyett ún. légfelesleg is szükséges). 
Túl kevés levegő oxigénhiányt okoz, ami elégtelen égéshez vezet. Ez szén-monoxiddal terheli környezetünket, korommal a kályhánk járatait, és a kéményt, ezenkívül a tüzelőanyagból kinyert hő is kevesebb, tehát gazdaságtalan. 
Az indokolatlanul túl sok levegő pedig lehűti a tűzteret, így a pirolízis és az oxidáció minőségét rontja. Ilyenkor az égés alacsonyabb hőmérsékleten megy végbe, ami a káros emissziók növekedéséhez vezet. Ezenkívül nő a füstgázveszteség, ami csökkenti a hatásfokot, tehát növeli a tüzelőanyag-szükségletet. 

A tökéletes égést az alábbi módon biztosíthatjuk:
- A kályha építésekor helyesen méretezett, megépített tűztérrel, rostély felülettel, illetve az ún. bio-tűztereknél a helyes primer-szekunder levegő arányának, bevezetés helyének helyes beállításával (erről építéskor a kályhás gondoskodik); 
-A tűztérbe helyesen behelyezett tüzelőanyaggal. A hasábokat mindíg úgy tegyük egymásra-egymás mellé, hogy a levegő szabadon tudjon áramolni közöttük, és a levegő bevezető nyílást (rostélyt) ne fedje el . Itt említeném meg a felülről/oldalról begyújtást: a  tüzelőből (szerencsés esetben egésznapiból) máglyát rakunk a tűztérbe, majd felülről, oldalról,... meggyújtva ég lefelé, vagy oldalra. Ez sokkal jobban biztosítja a fagázok, és a levegő elégséges keveredését, mint ha alúlról gyújtanánk meg.
- A hamuzó, esetleg tűztér ajtón levő légbeeresztő nyílásokon keresztül az égési levegő-légfelesleg szabályzásával. A tűz, a gyújtási fázisban kis-közepes, a fő égési fázisában sok/maximális, és a leégési fázisban már csak közepes-kis mennyiségű levegőt igényel.

A fa fűtőértéke nem annyira állandó, mint a fosszilis energiahordozóké (fűtőolaj vagy földgáz), hanem függ a fa fajtájától és nedvességtartalmától is. A fa nedvességtartalmának döntő szerepe van az égetéskor. Minél magasabb a nedvességtartalom, annál alacsonyabb a tüzelőanyag fűtőértéke, mivel az 1. fázis, vagyis a fában lévő víz elpárologtatása annál több energiát emészt fel. legmagasabb nedvességtartalommal a frissen kitermelt fa rendelkezik, ez 40-60 százaléka az összsúlynak.  Hasábfa égetése esetén minél szárazabb, legalább 1-2 évet jó levegős, de nedvességtől védett helyen tárolt fát kell felhasználni. A megfelelően tárolt fának 1-2 év után már csak kb. 20 százalék a nedvességtartalma.  A fa égetésekor különböző emissziók keletkeznek, melyeket elkerülhetetlenekre és elkerülhetőkre lehet felosztani.  Elkerülhetetlen emissziók elsősorban a vízgőz, a szén-dioxid (CO2), nitrogéndioxid (NO2) és a hamurészecskék. A vízgőz az égés során, a fa száradásával és a fában lévő hidrogén oxidációjával keletkezik, negatív hatása a környezetre azonban nincsen.A szén-dioxid a szén oxidációjakor keletkezik. A fa energetikai hasznosításával szinte teljesen zárt CO2-körforgás során azonban nem kerül pótlólagos CO2 az atmoszférába, elégése során ugyanis annyi CO2 szabadul fel, mint ha az erdőben eldőlve elkorhadna.
A fa megújuló energiaforrás, hiszen a természetben újratermelődik. Égésekor csak annyi szén-dioxid keletkezik, amennyit a fa élete során lekötött. A fa csak kicsi mennyiségben tartalmaz ként, ellentétben a szénnel, ezért az égése során alig keletkezik a környezetet terhelő kén-dioxid.


És végül néhány szó a  fa fűtőértékéről!

A fában az alábbi vegyielemek találhatók:
 cellulóz (a száraz faanyag 50%-a), fűtőértéke 4,8 kWh/kg, lignin (a faanyag 25-30%-a), fűtőértéke 7,5 kWh/kg, a cellulózhoz hasonló poliszacharidok, (a faanyag 20%-a), fűtőértékük kb: 4,2 kWh/kg,
gyanták, viaszok, zsírok, olajok, alkoholok (a faanyag 5%-áig), 10 kWh/kg-ig terjedő fűtőértékkel
.
A fának tehát annál nagyobb a fűtőértéke, minél több lignint és gyantát tartalmaz. Mivel a fenyőfák több lignint és gyantát tartalmaznak, mint a lombfák, a súlyra vetített fűtőértékük nagyobb, mint a lombfáké. A fenyőfák átlagos fűtőértéke 4,4 kWh/kg, a lombfáké 4,2 kWh/kg. Mivel a lombos faanyag testsűrűsége nagyobb, mint a fenyőfáké, ezért az űrmértékre vetített fűtőértékük is nagyobb. Lombos fák esetében ez az érték 2100 kWh/űrm., fenyőfáknál 1600 kWh/űrm. A különféle fák fűtőértéke:


A táblázatból tehát látható, hogy a közhiedelemmel ellentétben a nyárfa súlyra vonatkoztatott fűtőértéke közel azonos, sőt a fenyő-félék pedig jobb tüzelők, mint a legkiválóbbnak tartott akác, vagy bükkfa.

A fűtőérték és a víztartalom összefüggése:
Jól látható, hogy a frissen vágott nedves fa 50%-os víztartalommal csak kb. fele annyi fűtőértékkel rendelkezik, mint egy jól kiszárított 15%-os víztartalmú
fa.

Egyéves szakszerű, megfelelően szellőztetett szárítás után a víztartalom már csak 15-20%. Az ilyen víztartalmú fát légszáraz fának nevezik. 
Nedves fával történő tüzelés esetén az alábbi veszteségforrásokkal kell számolni:
- A fában levő vizet forráspontig kell hevíteni, majd el kell párologtatni, és a gőzt is tovább kell hevíteni.
- A víztartalom az égéstér hőmérsékletét is csökkenti, és el nem égett gázok távoznak a kéményen keresztül, vagy ami még rosszabb, lecsapódnak a kályhában, kéményben korom-kátrány formájában. Ez a lerakódás a hőleadó fűtőfelületeket szigeteli, a hőleadásban is veszteséget okoz.
Említést kell még tenni, hogy a  fa higroszkopikus szerkezete miatt a levegő páratartalmából vizet tud felvenni, ezért a légszáraz fa víztartalma az őszi-téli időszakban 20% fölötti értékre növekszik. Ezért célszerű a fát közvetlenül tüzelés előtti nap már a belső térben előszárítani. 

És végül egy videó a tüzifa kezeléséről, használatáról:


Tömegkályhák használata

Begyújtás felülről

A tömegkályhák ideális esetben az adott épület, vagy annak a helyiségnek a hő szükségletéhez vannak méretezve. Ennek megfelelő mérettel rendelkezik a  külső hő leadó felület is, de a tűztér is, amelybe egy átlagos külső hőmérséklet esetén szükséges napi tüzelő mennyiség egyszerre befér (közepes méretű 3-3,5 KW-os kályhába 10-18 kg fa).
 A tüzelőanyag lehet kemény, vagy puhafa is, vagy brikett (szén nem). A tömegkályhák speciális belső felépítése az alsó, és felső (vagy másodlagos) égéstér. Ezért a fát sem a hagyományos módon alulról gyújtsuk meg! A tüzelőre felülről; vagy mellé oldalra helyezzük a gyújtóst, aprófát; majd gyújtsuk meg. Így a vastagabb fahasábok fokozatosan lefelé, vagy oldalra égnek, és az azokból kilépő fagázok folyamatosan tudnak keveredni az alulról (a rostélyon át) érkező levegővel. Ezenkívül a leégett fahamu, és parázs sem zárja el idő előtt a rostély felületét sem. A vastagabb hasábokra felülről ráhelyezett gyújtós előmelegíti valamelyest a kályhát, és a kéményt is, beindítva abban a huzatot.
A tömegkályha nem cserépkályha, vagy kandalló; ezért ne tüzeljünk a hagyományos, megszokott módon! A legtöbben helytelenül a cserépkályhában (kandallóban, kazánokban), ha meggyulladt a tüzelő, akkor kisebbre zárják a hamuzón, tűztérajtón elhelyezett levegőztető nyílást; hogy az kevés levegővel hosszabb ideig égjen. Ez alacsonyabb hőmérsékletű, és tökéletlen égést eredményez. A tömegkályháknak kiépítésüknél, működésüknél fogva (vastag, állt. 12 cm vastag tűztér fal, másodlagos égéskamra,stb.) nem az égés lassításával, és időbeni elnyújtásával érjük el a kályha adott mennyiségű tüzelővel való lehető legjobb felmelegítését; hanem pontosan a kívánt levegőmennyiséggel, a minél tökéletesebb égéssel, és a lehető legnagyobb hőmérséklet létrehozásával. A kályha magjába beépített 120-150-... db samott tégla pontosan ettől a magas hőmérséklettől fog felforrósodni, és ez a mag melegíti fel később (a tüzelő leégése után!) a kályha külső téglaköpenyét is.


A kis tűzterű kályhák fűtése.

Sok esetben az élet kompromisszumokat követel, a feltételek nem mindig ideálisak. Ilyen ha a kályha tervezése, méretezése kezdetén, vagy az építésekor már adott a kémény, amelynek kicsi a kürtője (esetleg magassága is), az adott épület hő szükséglete által megkívánt méretű kályha számára. 
Lars Helbro dániai kályhásmester szerint, a Magyarországon is kedvelt ún. 'dán' tömegkályhák minimális kéménykürtő igénye 18*18 cm. Ennek keresztmetszete több mint másfélszerese a nálunk igen elterjedt 14*14-es ún. négytéglás, vagy orosznak is nevezett kéménynek. Sokan ezért nem is vállalják az ilyen kéményhez a tömegkályha építést. 
A problémára azonban nem csak a régi kémény elbontása, és új kémény megépítése lehet a megoldás; hanem egy megfelelően nagy külső méretű, de ehhez relatíve kisebb tűztérrel rendelkező harang típusú (kisebb huzat igényű) kályha.  Ilyen esetben különös gondot kell fordítani a kályha belső méretezésére; de az eredmény egy hasonlóan jó hatásfokú, fűtési képességű kályha lesz, csak a napi tüzelőanyag 2-3 részletben fér el a tűztérben. Vagyis használatakor egy, vagy kétszeri utántöltést igényel.
Használata azonban a fűtési szezon kezdetén, valamint a hideg, üzemen kívüli kályha, és kémény esetén, az első begyújtásnál nagyobb odafigyelést igényel. Az első begyújtások előtt papírral a tisztító nyíláson keresztül melegítsük elő a kéményt! Ilyenkor mindíg egy kis papírral ellenőrizzük a huzatot (nincs-e a kéményben ún. légdugó?). Ha a kályha hamuzó ajtaján a légbeeresztő nyílást megnyitjuk (vagy a kémény tisztító ajtónál), és egy kis papírdarabot meggyújtunk: befele húzza-e a huzat a lángot?
A fűtési szezon kezdetén csak kisebb mennyiségű fát tegyünk elősször tűztérbe! Ezzel melegítjük fel a kéményt, de a kályhát is. Ha ez leégett, akkor fokozatosan emelhetjük a tüzelő mennyiségét. 
És végül még egy jó tanács. A tűztér újratöltésénél ne nyissuk azonnal teljesen ki az ajtót. Mivel a huzatviszonyok megváltozására nem tud azonnal reagálni a kályha: azonnal a lakótérbe füstölne vissza. Helyette elősször résnyire nyissuk meg a tüzelőajtót, és ha a huzat az ajtón keresztül is működik, csak akkor nyissuk ki teljesen!

Mivel NE?!

A kályha nem szemét égető!
Ne fűtsük ronggyal, bútorlappal, gumival, szeméttel, és még lehetne folytatni a sort. A különböző éghető, de nem tüzelőanyagok a kályha idő előtti tönkremenetelét (agresszív vegyi-kémiai hatások miatt), elkormozódását, túlfűtését eredményezhetik, amit csak igen gyakori belső tisztítással, esetleg bontással, vagy csak újbóli átrakással lehet orvosolni.
A tömegkályhába a száraz tűzifa a megfelelő tüzelő.
A nedves tüzelő az elégtelen, és alacsony hőmérsékletű égés miatt a tűztér, különösen a sütő (és tisztító)ajtók lekormozódásán kívül, a füstjáratokat, és a kéményt is kormmal vonja be, amit a füstgázokban található magas vízgőz koncentráció kátránnyá old fel. Ha a  (sütő/tüzelő/tisztító) ajtókon kicsorgó kátrányos lét a téglák magukba szívják, akkor csak bontással, cserével lehet orvosolni a kályha külsején található fekete elszíneződéseket. Ezen kívül a falak belsején található vastag koromréteg rontja a hőátadást; vagyis a külsőt alkotó táglák hőfelvételét, ami további teljesítmény romlást okoz.

A Szárító fűtés

A fűtési időben végzett kályhaépítés után, nem lehet azonnal a normál megengedett mennyiségű tüzelővel terhelni tömegkályhánkat; mivel a beépítésnél használt víz gőzei a fugákban, és a téglákban hirtelen elpárologva repedéseket okozhatnak. Ezért a friss kályha hamuzó, és tűztér ajtaján a levegőztető nyílásokat, és a kémény felé az elzárót hagyjuk nyitva folyamatosan néhány napig, így elősegítve a kályha külső, és belső építőanyagainak szellőzését, a nedvesség párolgását. Ha gyorsítani szeretnénk a természetes folyamatot, vagy a fűtési időszak megkívánja a kályha mielőbbi használatát, akkor azt ún. szárító fűtéssel tehetjük meg. Ilyenkor 2-3 kg fával elkezdve a begyújtást, fokozatosan (kb. 0,5 kg-al) emelhetjük a napi tüzelő mennyiséget; figyelve arra, hogy az első 2-3 hétben ne lépjük túl a kályha építője által megadott optimális tüzelőanyag mértékének alsó határát. A tűz leégése után az első hétben továbbra is hagyjuk szellőzőre a kályha ajtajait!

Nem 'folyton égő'

Az építés előtt minden esetben tisztázzuk a kályha építőjével, hogy az épületbe/helyiségbe építeni kívánt kályha az adott tér kizárólagos fűtését fogja-e ellátni, vagy csak kiegészítő/rásegítő fűtési feladatot fog ellátni, az egyéb (radiátoros, padlófűtés,...) fűtőberendezés mellett. 
Ha kizárólagos fűtés céljából épül, akkor kérjünk pontos hő technikai méretezést, számítást az adott tér (légm3) fűtési igényéről, és a beépített kályha hő leadó képességéről.
Ha bármilyen esetben a kályha által leadott hő kevésnek bizonyulna a légtér felfűtésére, akkor a megoldás a tüzelő leégés után nem az újra rakás, hiszen a tömegkályha is kályha; (stacioner, tehát szakaszos üzemű fűtőberendezés) és nem kazán, vagy kandalló, vagy folyton égő vaskályha! Van egy felfűtési idő, és egy hőleadó periódus. A tömegkályhákat minimum 12 órás fűtési időtartamra kell tervezni. Ebben a tüzelő leégése (vagyis a felfűtés kb 1-1,5 óra), a többi a hőleadás. Ha ez nem biztosít elég hőt, akkor a folyamatos tüzeléssel túlfűthetjük, így tönkretehetjük tömegkályhánkat!