هوای تازه به عنوان یکی از سه عامل مهم احتراق در ساختمان مورد استفاده قرار می گیرد و در نتیجه این فرایند، گازهای حاصله که آلاینده های هوا محسوب می شوند بایستی از ساختمان خارج شده و باد می تواند در انتشار آلاینده ها نقش مهمی ایفا کند. بنابراین در صورتی که سیستم خروج این گازها از ساختمان خوب طراحی نشود، آلودگی ها از منابعی در نزدیکی و خارج ساختمان (به عنوان مثال اگزوز خودرو) و یا از خود ساختمان (به عنوان مثال، بخارهای خروجی هود آزمایشگاه) می تواند در داخل ساختمان پخش گردد. بنابراین لازم است تا مبحث دودکش به طور دقیق مورد مطالعه قرار گیرد. بنابراین در این نوشتار نحوه طراحی دودکش هایی مورد بررسی قرار می گیرد که محصولات احتراق تولید شده توسط هر گونه کوره یا یک دیگ یا کوره زباله سوز  که دارای مشغل می باشند را تخلیه می کند. 
در ادامه برای آشنایی بیشتر با دودکش، به تعریف عبارات و اصطلاحات رایج در این مبحث، پرداخته شده است. 

 تعاریف مربوط به دودکش ها
مکش  : مقدار فشار استاتیکی منفی نسبت به فشار اتمسفر می باشد، بنابراین مکش مثبت معادل فشار استاتیک منفی است.
محصولات احتراق :  مخلوط گازی شکلی است که از تجهیزاتی مانند دیگ خارج می شود و توسط دودکش یا سیستم تخلیه  انتقال پیدا می کند.
دمپر :وسیله ای است که مقدار جریان هوا را با فرمان دستی و یا خودکار تنظیم می کند.
کلاهک :وسیله ای است که بروی لوله رابط دودکش یا در محل خروج دود از دستگاه گازسوز به دلایل زیر نصب می شود :
الف: در صورت نبودن مکش یا مسدود بودن دودکش یا پس زدن دود، خروج دود امکان پذیر باشد.
ب: در صورت مکش اضافی دودکش کلاهک مقداری هوای اضافی به داخل دودکش وارد می کند تا هوای دودکش را متعادل سازد.
برای جلوگیری از ورود باران به دودکش که منجر به خوردگی در فلز دودکش می شود نیز روی دودکش کلاهک نصب می شود. چون باران همواره در جهت قایم نمی بارد و اغلب بارش تحت یک زاویه صورت می گیرد و یا گاهی باران های شدید با وزش باد توام هستند، لذا نوع کلاهک در جلوگیری از ورود باران تاثیر دارد. به طور مثال کلاهک مخروطی نمی تواند جلوی ورود باران را بگیرد. شکل (1) چند نمونه کلاهک را نشان می دهد.
 

شکل 1 : چند نمونه کلاهک مورد استفاده روی دودکش

وظیفه جانبی کلاهک دودکش این است که جلوی لانه‌گذاری پرندگان و دیگر جانوران را بر روی دودکش می‌گیرد. پرندگان و جانوران دیگر از گرمای دودکش لذت می‌برند و ممکن است با لانه خود آن را مسدود نمایند و در واقع کلاهک به دور نگه داشتن آن ها کمک می‌کند. 
معروف‌ترین نوع کلاهک، نوع H است. کلاهک به شکل H، نوعی سرپوش است که از جنس لوله دودکش ساخته شده است و شبیه حرف انگلیسی H می‌باشد. استفاده از این کلاهک، یک روش قدیمی است که به وسیله آن مکش را در شرایطی که بادهای شدید و یا آشفتگی جریان باعث مکش رو به پایین و جریان برگشتی می‌شود حفظ می‌کند. با وجود این که کلاهک H دارای مزیت زیادی نسبت به بیشتر کلاهک‌های افزایش دهنده مکش  است، به دلیل ظاهر حجیم از محبوبیت آن کاسته شد، ولی با توجه به کارکرد مناسب آن در کاهش مصرف انرژی کاربرد آن توصیه می شود. لازم به ذکر است که کلاهک H به جای افزایش مکش، آن را پایدار می‌کند.
کلاهک‌های افزایش دهنده مکش براساس اثر ونتوری  کار می‌کنند، به این معنی که مساله مکش رو به پایین را به وسیله افزایش مکش رو به بالا به یک میزان ثابت حل می‌کنند که باعث افزایش مصرف سوخت می‌شود. در صورتی که در یک ساختمان مشکل مکش مشاهده شود، می‌توان از کلاهک‌های افزایش دهنده مکش و یا کلاهک‌های دودکش خلاء کننده  که از باد برای افزایش مکش بهره می برند، استفاده کرد، ولی باید توجه داشت که این وسایل باعث افزایش مصرف انرژی می‌شوند.

کلاهک تعدیل: وسیله ای که روی لوله رابط دودکش در محلی بلافاصله پس از دستگاه گازسوز قرار داده می شود و جزئی از این لوله به شمار می آید. این وسیله ممکن است درون خود دستگاه نیز تعبیه شده باشد. دلایلی که در ذیل به آن اشاره شده است از جمله مواردی است که موجب استفاده از کلاهک تعدیل می شود.

• در صورت نبود مکش، مسدود بودن دودکش یا پس زدن دود، خروج دود از دهانه باز آن امکان پذیر می شود.
• در صورت مکش اضافی دودکش، مقداری هوای اضافی به داخل دودکش وارد می کند و ضمن رقیق کردن آن جریان دود را در داخل دودکش متعادل می سازد.
• مانع ورود پس جریان به دستگاه گازسوز می گردد.
• اثر تغییرات ایجاد شده در جریان دودکش را بر کار دستگاه گازسوز خنثی می نماید.

لازم به ذکر است سیستم دودکش باید از نقطه اتصال به دستگاه یا کلاهک تعادل تا انتهای آن در خارج از ساختمان، به صورت یک سیستم به هم پیوسته و درزبندی شده باشد و از هیچ نقطه آن گازهای حاصل از احتراق به داخل فضاهای ساختمان نشت نکند.
تنظیم کننده مکش :وسیله ای است که درون لوله رابط یا کلاهک دودکش نصب می کنند و با وارد کردن مقدار هوا به آن مکش دودکش را به طور خودکار تنظیم و جریان آشفته داخل دودکش را به جریان آرام تبدیل می کند در نتیجه سر و صدا را کاهش می دهد. علاوه بر این هنگامی که در داخل دیگ پرجینگ (انفجار در اثر نسبت سوخت به هوای نامناسب) اتفاق می افتد تنظیم‌کننده مکش اجازه خروج دود با سرعت از دودکش را نمی دهد و برای جلوگیری از آسیب دیدن دودکش، مقداری از دود حاصله را وارد محیط می کند. این وسیله معمولا در سیستم هایی که سرعت دود و حجم دود خروجی زیاد می باشد نصب می شود و باید در فاصله افقی نصب شود و رویش به سمت دیوار باشد. در شکل (2) یک وسیله تنظیم‌کننده مکش دودکش نشان داده شده است.
دودکش با دمای پایین: دودکشی که برای انتقال گازهای حاصل از دستگاه با سوخت مایع یا گاز، با دمای حداکثر ۵٣٨ درجه سانتیگراد (١٠٠ درجه فارنهایت)، در شرایط عادی کار دستگاه، طراحی و آزمایش شده باشد. اندازه گیری دما در نقطه خروج از دستگاه صورت می گیرد.

     

شکل 2:  تنظیم‌کننده مکش دودکش 

دودکش یک جداره: لوله ای فلزی که از ورق فولاد گالوانیزه با حداقل ضخامت یک میلیمتر و یا ورق فولادی سیاه با حداقل ضخامت 5/1 میلیمتر ساخته شده است.
دودکش دو جداره: دو دوکش یک جداره که با فاصله حداقل ٢۵ میلیمتر در داخل هم قرارگرفته و به صورت هم محور می باشند.
لوله رابط دودکش: لوله ای که گازهای حاصل از احتراق را، از یک دستگاه با سوخت مایع یا گاز، به دودکش قائم منتقل کند این قسمت از دودکش معمولاً نسبت به سطح افقی شیبدار است (شیب آن حداقل دو درصد و از سمت دودکش قائم به سمت دستگاه می باشد) و دارای مشخصات زیر است:

• تمامی لوله ها باید در دسترس باشد تا در هنگام تعمیر مشکلی ایجاد نشود .
• در مقابل ضربات فیزیکی محافظت شود .
• هیچ مانعی در داخل دودکش نصب نشود .
• لوله رابط تا حد ممکن کوتاه و مستقیم باشد و از ایجاد زانوهای کوتاه و خم‌های تند که ممکن است موجب اختلال در جریان دود شود، پرهیز گردد.
• قطر لوله رابط دودکش باید حداقل برابر قطر دهانه خروجی دستگاه و یا کلاهک تعادل آن باشد.
• لوله رابط دودکش باید با بست و تکیه‌گاه مناسب، برای وزن و دمای آن، به اجزای ساختمان ثابت و مهار گردد.
• لوله رابط دودکش باید از ورق فولادی ساخته شود و برای اتصال قطعات و تقویت آن از پروفیل‌های فولادی استفاده گردد.
• جنس لوله رابط دودکش با دمای پایین باید ورق‌ فولادی گالوانیزه باشد.

ضخامت ورق فولادی گالوانیزه مربوط به لوله رابط دودکش با دمای پایین، نباید از اعداد داده شده در جدول (1) کم‌تر باشد. 

جدول 1: حداقل ضخامت ورق فولادی گالوانیزه مربوط به لوله رابط دودکش با دمای پایین

دانستنی های طرح و اجرای دودکش (قسمت دوم – انواع دودکش)

در ادامه سلسله نوشتار های دانستنی های طرح و اجرای دودکش، به معرفی و دسته بندی انواع دودکش های تاسیسات ساختمانی می پردازیم.
از لحاظ نوع مکش دودکش ها به دو نوع دودکش با مکش طبیعی و مکش مکانیکی تقسیم بندی می شوند. 
الف) دودکش با مکش طبیعی :
عمل تخلیه در این دودکش ها بر اساس اختلاف چگالی گازهای گرم داخل دودکش و هوای محیط صورت می پذیرد که عامل ایجاد فشار منفی (فشار ترموسیفون) می باشد که از رابطه زیر قابل محاسبه است.

در رابطه بالا P , H , p_H , p_c به ترتیب چگالی هوای محیط، چگالی متوسط گازهای داخل دودکش، ارتفاع دودکش و فشار ترموسیفون است.
در اجرای دودکش با مکش طبیعی موارد ذیل باید مورد توجه قرارگیرد. 
دودکش باید تا حد امکان در مسیر قائم امتداد یابد، و در صورت نیار به دو خم در امتداد قائم شیب بین آن ها تا خط قائم باید زاویه ای بیش از 45 درجه داشته باشد.
دودکش با مکش طبیعی دستگاه با سوخت مایع یا گاز نباید به بخش تحت فشار یک دودکش با مکش مکانیکی که دارای فشار مثبت است، متصل شود.
سطح مقطع دودکش باید به مقداری باشد که سرعت جریان گازهای احتراق در آن از 6 تا 10 متر در ثانیه بیشتر نشود. توجه به این نکته ضروری است که سرعت بالا سبب خوردگی جدار داخلی و افزایش افت فشار طولی و موضعی شده و در مواردی امکان کاربری دودکش طبیعی را غیرممکن می سازد. 
سطح مقطع دودکش با مکش طبیعی، حتی براساس محاسبات، در هیچ حالتی نباید از 850/7 میلیمتر مربع کمتر باشد.

ب) دودکش با مکش مکانیکی :
در صورتی که مکش دودکش با نصب بادزن در مسیر آن افزایش یابد به آن دودکش با مکش مکانیکی گفته می شود. مکش ایجاد شده می تواند از نوع رانش اجباری و یا مکش القایی باشد. 

• دودکش القایی (اجباری): قسمتی از دودکش که به کمک یک بادزن گازهای حاصل از احتراق را در فشار استاتیک منفی (مکشی) به خارج منتقل می کند. در دودکش با مکش القایی، لوله رابط دستگاه باید در نقطه ای به دودکش متصل شود که در سمت ورود به هواکش است.
• دودکش رانشی (اجباری):دودکش به کمک یک بادزن گازهای حاصل از احتراق را در فشار استاتیک مثبت (رانشی) به خارج منتقل می کند.

در این نمونه دودکش ها کارکرد مشعل اصلی دستگاه با سوخت مایع یا گاز باید با کارکرد بادزن دودکش هماهنگ باشد، تا در صورت از کار افتادن بادزن، مشعل نیز از ادامه کار بازماند.
در شکل (1) ممنوعیت اتصال دودکش های با رانش طبیعی و مکانیکی نشان داده شده است. مطابق شکل، اتصال دودکش با مکش طبیعی دستگاه گرمایی به بخش تحت فشار یک دودکش با مکش مکانیکی که دارای فشار مثبت است، مجاز نیست. 

شکل 1 : ممنوعیت اتصال دودکش های با رانش طبیعی و مکانیکی

دودکش ها از نظر جنسنیز به گروه های دودکش قائم فلزی و دودکش قائم ساختمانی قابل بخش بندی هستند.
دودکش قائم فلزی: دودکش قائم و یا تقریبا" قائم فلزی، دودکشی است که به صورت قطعات گرد و یا چهارگوش از ورق‌های فولادی گالوانیزه ساخته می‌شود. در داخل دودکش بخار آب حاوی مواد خورنده یا غیر خورنده موجود در سوخت ممکن است چگالش یابد، که در صورت خورنده بودن فلز دودکش را فرسوده می کند. در این موارد برای جلوگیری از این امر لازم است در صورت امکان از دودکش های غیر آهنی مانند دودکش هایی از جنس سایر فلزات غیرخورنده یا سیمانی، استفاده شود. یک نمونه دودکش قائم فلزی در شکل (2) قابل مشاهده است.

شکل 2: دودکش قائم فلزی

جدول (1) حداقل ضخامت ورق دودکش قائم فلزی با دمای پایین را برای سوخت های مایع یا گازی نشان می دهد.

جدول 1 – حداقل ضخامت ورق فولادی گالوانیزه مربوط به لوله رابط دودکش با دمای پایین
 

شافت قائم ساختمانی: یک شافت قائم یا تقریباً قائم که شامل یک یا چند معبر عبور دود، برای انتقال محصول احتراق یک یا چند دستگاه با سوخت مایع یا گاز به هوای خارج از ساختمان می باشد.
دودکش قائم ساختمانی (معبر قائم ساختمانی دود): دودکش قائم ساختمانی، دودکشی است که با لوله‌هایی از مواد نسوختنی (لوله‌های سیمانی، آزبست سیمانی، مصالح ساختمانی و مواد مشابه) مناسب برای دمای دودکش، ساخته می‌شود. قسمت پایین دودکش قائم باید حداقل به اندازه 30 سانتی‌متر در زیر اتصال رابط ادامه یابد. در انتهای پایین دودکش قائم ساختمانی باید دریچه بازدید، به منظور تمیز کردن ادواری آن پیش‌بینی گردد. دهانه خروجی دودکش باید حداقل یک متر از نقطه‌ای از بام که دودکش از آن خارج می‌شود، بالاتر باشد. این دهانه خروجی باید از بلندترین قسمت ساختمان در شعاع 3 متری از دودکش، دست کم 60 سانتی‌متر بالاتر باشد. دودکش قائم ساختمانی باید بر روی پایه ای از مصالح نسوز قرار گیرد. این دودکش ها معمولا برای ساختمان های کوچک استفاده می شوند.

در شکل (3) دودکش با مصالح بنایی و جزئیات اجرایی آن نشان داده شده است.

 

شکل 3 – دودکش با مصالح بنایی و جزئیات اجرایی

دانستنی های طرح و اجرای دودکش ( قسمت سوم : عایق کاری و بهینه سازی مصرف انرژی )

در بخش های قبلی از سلسه مطالب دانستنی های طرح و اجرای دودکش، به بررسی مفاهیم و انواع دودکش ها پرداخته شد. در این بخش، به بررسی دو مقوله ی عایق کاری و بهینه سازی مصرف انرژی در دودکش ها خواهیم پرداخت.

عایق کاری دودکش
دودکش فلزی بایستی عایق کاری شود چرا که این امر مانع از سرد شدن محصولات احتراق و جلوگیری از کاهش فشار ترموسیفون می شود. با بالا ماندن دمای محصولات احتراق، بخار اسیدهای موجود در دود خروجی چگالش نیافته و خود این امر موجب کاهش سر و صدا می شود. 

سطح گرد بیرونی دودکش ها معمولا با عایق های پتوییدوخته شده با تورسیمی به دلیل انعطاف پذیر بودنشان، عایق کاری می شود. این عایق کاری به دلیل توجه ویژه به جلوگیری شکل گیری قطرات خورنده اسید است. 
عایق پشم سنگ پتویی با روکش آلومینیومی، یک عایق حرارتی ایده آل برای عایق کاری دودکش های صنعتی بتنی می باشد. نصب این نوع عایق حرارتی بر روی سطوح گرد آسان می باشد و فوم آلومینیومی به عنوان محافظ در برابر گرد و خاک عمل می کند که نگهداری از آن را آسان تر می کند. علاوه بر این پشم سنگ پتویی یک عایق غیر قابل احتراق با دمای عملکردی بالا و ضریب انتقال حرارت پایین در طول بازه دمایی عملکردش محسوب می شود.
این عایق به طور مستقیم بر روی عایق نصب می شود و به کمک تسمه محکم بسته می شود.

بهینه سازی دودکش از لحاظ مصرف انرژی
با توجه به کاهش منابع سوخت های فسیلی و افزایش بهای آن، جلوگیری از اتلاف انرژی امری ضروری است. یکی از مهمترین راه های اتلاف انرژی و در نتیجه افزایش مصرف سوخت در تاسیسات حرارتی ساختمان ها، خروج مقدار زیاد محصولات احتراق با دمای بالا از دودکش است.

وقتی که دمای آب داخل دیگ به میزان مورد نیاز رسید آکوستات( ترموستات دیگ که به اکوستات مستعرق هم معروف است برای تنظیم دمای مایعات طوری طراحی شده که از آن در تاسیسات حرارت مرکزی برای فرمان دادن به مشعل جهت تنضیم دمای آب دیگ استفاده می شود. )، مشعل را غیر فعال می کند و به دلیل منفی بودن فشار داخلی محفظه احتراق دیگ (بخاطر مکش دودکش) هوای سرد موتورخانه وارد دیگ شده و کل محصولات داغ حاصل از احتراق از داخل دیگ خارج می شود. در نتیجه  این فرایند جدار داخلی دیگ به سرعت سرد می شود. این امر علاوه بر ایجاد تنش حرارتی در دیگ موجب کاهش دمای آب گرم چرخشی داخل دیگ می گردد.

برای جلوگیری از این مشکلات می توان از وسیله ای به نام دمپر خودکار استفاده کرد. مکانیزم کار این وسیله بدین صورت است که با خاموش شدن مشعل، دریچه ای الکترومکانیکی که در مقطع دودکش قرار دارد، بسته می شود که از خروج گازهای داغ حاصل از احتراق داخل دیگ جلوگیری می کند. لذا در این حالت محصولات داغ احتراق تا دوباره روشن شدن مشعل در داخل دیگ باقی مانده و از انرژی حرارتی آن ها استفاده می شود، که خود موجب صرفه جویی در مصرف سوخت می گردد.

به محض روشن شدن دوباره مشعل، این دریچه دوباره مسیر دودکش را باز می کند. این وسیله روی هواکش و درست بعد از کلاهک اضافه می شود تا بستن دودکش امکان پذیر باشد. همچنین می بایست در یک مکان قابل دسترس و روئیت نصب گردد. لازم به ذکر است که نصب دمپرها نباید باعث تغییر ساختار و وضعیت دودکش شوند.

 

شکل 1: نمونه ای از دمپر خودکار

منبع :

کارگشا، سامانه جامع صنعت ساختمان

مطالب مرتبط:

نقشه های اجرایی گرمایش و موتورخانه

هندبوک طراحی دودکش 

استاندارد NFPA 211 برای طراحی دودکش