Dimnjačarski stručnjak, bilo majstor, inženjer, ili inspektor, svakodnevno se susreće s mnogobrojnim podacima vezanim uz pojam dimnjačarstva. Kod nas smo dosad upotrebljavali stranu literaturu, uglavnom pravilnike, no njihova je upotreba ograničena zbog visoke cijene i nedovoljnog znanja stranih jezika. Posebno valja napomenuti da ti priručnici ili pravila struke ne pružaju materiju na takav način, kakav bi bio potreban za našu praksu. Da bih barem djelomično popunio tu prazninu, odlučio sam se da sastavim ovaj priručnik. Poseban dio priručnika posvećen je ispitivanju materijala saniranih dimovodnih cijevi koju sam razvio osobno, i predstavlja moj doprinos dimnjačarstvu u cjelini.
Slika 1. Prethodno fabricirani dimnjački elementi
Koristeći normirani postupak za sumpor test i za statički vlačni pokus, došao sam do toga da na brz i pouzdan način ispitam kvalitetu materijala dimovodne cijevi, bez skupih i dugotrajnih tehnoloških ispitivanja. Brojni su razlozi koji su me ponukali za izradu ovakvog protokola kakav je prikazan u priručniku, za izbor i inspekciju materijala uvučenih cijevi pri sanaciji dimnjaka. Svake godine uslijed neispravnih dimnjaka dolazi prosječno do pet smrtnih slučajeva i stotinjak požara, a koje možemo spriječiti ispravnim odvođenjem produkata sagorijevanja putem pravilnog izbora materijala za sanaciju dimnjaka. Naime, neispravne dimnjake koji zbog svoje nesposobnosti odvođenja dimnih plinova nastalih uslijed triboloških razloga, dovode do trovanja korisnika, moguće je srušiti i izgraditi na njihovo mjesto nove, moguće je s vanjske strane zgrade postaviti ispravan montažni dimnjak ili kao treća mogućnost sanirati postojeći neispravni dimnjak na način uvlačenja cijevi iz odgovarajućeg materijala u postojeći funkcionalno neispravni, ali statički ispravan dimnjak. Kako su prve dvije mogućnosti najčešće nemoguće za izvesti iz praktičnih ali i financijskih razloga, kao mogućnost upotrebe ispravnog dimnjaka nameće se sanacija dimnjaka uvlačenjem cijevi, ali isključivo iz odgovarajućeg materijala.
Posebno je zanimljivo i prema mojim spoznajama do sada neistraženo, upravo izbor odgovarajućeg materijala cijevi prilikom izvođenje sanacija dimnjaka uvlačenjem cijevi. Na našem tržištu pojavljuju se raznorazni materijali, različitih sastava i različitih debljina stjenke koji se upotrebljavaju u tu svrhu. Postoje dokazi o sanacijama dimnjaka koji su funkcionalno jednako neispravni, zbog krivo izabranog materijala, kao i prije sanacije, pa i o trovanjima kod tek saniranih dimnjaka (npr. kod kemijskih čistionica i sl.).
Svaki pregled dimnjaka mora započeti na mjestu izgaranja kako bi nedvosmisleno ustanovili sastav dima koji moramo odvesti putem dimnjaka u atmosferu. Razlog je taj što opasnost od trovanja kod dimnjaka vreba od dima odnosno ugljičnog monoksida, tihog ubojice koji nastaje nepotpunim izgaranjem ugljikovodika. Nakon utvrđivanja dovoljne količine zraka potrebne za izgaranje treba izvršiti temeljitu analizu uvjeta rada dimovodnog kanala. Slijedeći korak u ovome radu bio je ispitati sastave materijala i mehanička svojstva elemenata montažnih dimnjaka, vlačnu čvrstoću i otpornost na koroziju uvučenih cijevi saniranih dimnjaka, usporediti europske norme sa dobivenim rezultatima, kod neispravno saniranih dimnjaka utvrditi razloge neispravnosti , te napokon definirati protokol za izbor materijala koji je na brz i dovoljno pouzdan način odredio ispravnost izabranog materijala, a koji je neophodan za ispravno izvedenu sanaciju dimnjaka.
Na osnovi rezultata ispitivanih materijala izveo sam zaključke o uzrocima i primjeni registriranog ponašanja, te posljedicama značajnim za primjenu odabranih materijala u uvjetima djelovanja dimnih plinova koji nastaju izgaranjem u uređajima za grijanje.
Tehnološko ispitivanje dimnjaka usporedbom europskih normi provedeno je u Njemačkoj, dok su ispitivanja sastava materijala te mehanička i kemijska svojstva materijala izvedena na Fakultetu strojarstva i brodogradnje, Sveučilišta u Zagrebu.
- UVOD
1.1 Povijest ložišta
Ložište je mjesto na kojem se ložila vatra. Ložište je nastalo u vremenu kada je naš predak prenio vatru iz prirodnog izvora u svoje prirodno obitavalište, pećinu ili neki drugi prirodni zaklon ( slika 1). Prvo ložište nalazilo se na središnjem mjestu obitavališta na kojem se vatra mogla održavati. To je svakako trebalo biti mjesto gdje je bilo omogućeno dovođenje zraka i prirodno odvođenje dima.
Slika 2. Prvo ložište prije cca. 800.000 godina
Po svom povijesnom razvoju prvo su se pojavila otvorena ložišta koja su se koristila do vremena kada je pračovjek napustio prirodno obitavalište i počeo graditi objekte za obitavanje do vremena kada je u objektima koje je gradio za stanovanje počeo koristiti zatvorena ložišta.
Otvorena ložišta vrlo su dugo bila u upotrebi, čak i dan danas, naročito u primitivnim i seoskim domaćinstvima. Ta su ložišta istovremeno služila kao izvor grijanja, mjesto za pripremanje hrane i za osvjetljenje, sve do pojave prvih peći za grijanje i štednjaka za pripremanje hrane.
Zapaliti i koristiti vatru bio je i ostao najvažniji korak u civilizaciji čovječanstva. Kako čovjek nije mogao započeti evoluciju bez ložišta, možemo procijeniti prema najstarijem pronađenom ložištu na svijetu iz nalazišta Desher Benot Yalagov u Izraelu, starog oko 800.000 godina.
Čovjek bez vatre ne bi mogao živjeti jer bi to značilo da bi živio bez topline i svjetlosti.
1.1.1 Oblici i način grijanja
1.1.1.1 Otvoreno ložišta
Otvorena vatra kontrolirana u kamenom ili zemljanom ložištu bila je tisućama godina glavni oblik grijanja u pećinama neandertalaca, kao i u zemunicama ranog srednjeg vijeka.
1.1.1.2 Hypokaustovo grijanje
Prije više od 2000 godina , kako bi rimski legionari mogli prezimiti u Galiji, rimski trgovac Gaius Sergius Orata razvio je sustav grijanja koji je i za današnju tehniku grijanja interesantan. Hypokaustovo grijanje sastojalo se od zagrijavanja zraka ope
kama grijanih vatrom u posebnoj komori i odvođenja toplog zraka kroz međuprostor do poda prostorije koju treba grijati. Jednu primitivniju verziju ovakvog grijanja znamo susresti i dan danas u gradu Zagrebu u svojoj opasnoj izvedbi, a to je zagrijavanje opečnih ili limenih elemenata putem otvorenog plinskog ložišta tipa A koji redovito završi trovanjem a nerijetko i smrću.
Slika 3. Hypokaustovo grijanje
1.1.1.3 Grijanje kaminima i pećima
Peći predstavljaju zatvorena ložišta pa je takvo grijanje funkcionalno efikasnije nego kod otvorenih ložišta.
Prve peći pojavile su se u 8. stoljeću i bile su zidane od kamena, gline ili opeke. Sobne peći pojavljuju se u 15.stoljeću dok se zidane kaljeve peći počinju javljati u 16.stoljeću.
Prednost zatvorenih ložišta u odnosu na otvorena ložišta sastojala se u odstranjenju dima iz prostorije, ali i bolje iskorištenje topline jer je kod otvorenog ložišta iskoristivost toplinske energije oko 30%, dok je kod zatvorenog ložišta puno veća.
Kad su ljudi upotrebom vatre utvrdili koju opasnost vatra može učiniti, nastojali su je ukrotiti i razmišljali o stvaranju zatvorenih ložišta. Tim razmišljanjem nastale su i pojavile se peći. Peći su omogućile korištenje dviju prednosti vatre: grijanje i mogućnost pripremanja hrane posredstvom topline.
Arheološka istraživanja koja su obavljena 2006.godine za vrijeme gradnje poslovnog Centra Kaptol u Zagrebu, pokazala su da je tijekom 15. stoljeća grad Zagreb bio značajan centar izrade keramičkih peći, te da pronađeni primjerci kvalitetom izrade i glazurom, bitno ne odudaraju od proizvoda iz kraljevske radionice u Budimu, što svjedoči o visokoj kulturi stanovanja u srednjovjekovnom Zagrebu.
1.1.1.4 Centralno grijanje
Prvo centralno grijanje pojavilo se u 18.stoljeću i razvio ga je Šveđanin Marten Trifvald 1716. godine. To je najstarije poznato centralno grijanje na kruta goriva s korištenjem tople vode iako je kao i sva ostala velika otkrića bio zamišljen za sasvim drugu namjenu, nego za što se danas koristi, jer je Trifvald dobio zadatak proizvesti toplinu za staklenik u engleskom Newcastleu.
Kotlovi koji koriste plin i lož ulje pojavljuju se tek početkom 20.stoljeća. Pionirima u razvoj centralnog grijanja smatraju se braća Buderus koja su 1920.godine proizvela prve pumpe za provođenje tople vode u sustavu grijanja i time uveli centralno grijanje u višekatne zgrade. Sve do polovice prošlog stoljeća centralno grijanje imalo je svega 12% kućanstava.. U današnje vrijeme velika se važnost daje sunčevoj energiji i bio energiji te je sav razvoj usmjeren na centralna grijanja pokretana tim energentom.
1.2 Povijest dimnjaka
Nastanak dimnjaka u direktnoj je vezi s otkrićem vatre u povijesnom razvoju ljudskog društva. Korištenjem vatre u prirodnim obitavalištima pojavio se pojam dimnjaka, budući da vatra nije gorjela bez prisutnosti zraka i bez odvođenja dima nastalog izgaranjem. Prema tome, ako se vatra ložila u pećinama, morala je imati prirodni dotok svježeg zraka i mogućnost odvođenja dima i čađe.
Kada su naši preci počeli graditi objekte za stanovanje, prenijeli su i vatru u te objekte, a sa njom i problem odvođenja dima i čađe.
Pjesnik Horacije (65.- 8. god.pr.Kr.) pisao je o suznim večerima provedenim uz toplinu otvorene vatre.
Prethodnikom dimnjaka možemo smatrati otvor na najvišem dijelu čovjekova prebivališta. Otvor u krovu nije bio potpuno rješenje, pa su prostorije i oprema za loženje i kuhanje bili crni. Zbog toga je glavna prostorija rimskih kuća dobila ime Atrium, jer «atrium» znači «čađava prostorija».
Tisuće godina u povijesti čovjeka trebalo je proći oko poboljšanja odvoda dima. Postoji stara izreka iz 11. stoljeća vezana za tadašnje uvjete života čovjeka, koja kao najveće zlo ili štetu navodi krov koji prokišnjava, lošu ženu i dim u kući.
Pojava i otkriće vatre iskonski je začetak potrebe otkrića dimnjaka s ciljem ovladavanja te prirodne pojave za korištenje u življenju ljudi.
1.2.1 Drveni dimnjaci
Da se dim ne bi širio po prostorijama, trebalo ga je provesti kanalom u zrak izvan kuće. Tako su nastali prvi drveni dimnjaci koji su se kasnije premazivali ilovačom. Drveni dimnjaci pojavljuju se u gradovima oko 1500. godine i zadržavaju se u gradovima sve do kraja 19. stoljeća, a u selima i dulje.
Drveni su dimnjaci imali veliki poprečni presjek, da bi se smanjio uzgon i spriječilo da iskre zajedno sa dimom ulaze u dimnjak, a s unutarnje strane oblagani su ilovačom.
Početno su drveni dimnjaci bili izvedeni nisko iznad krovne površine, a tek kasnije su se izvodili viši prema naputku Gustava Brachmanna iz Neukirchena kod Altm Unstera u Njemačkoj.
Visina drvenih dimnjaka trebala je biti, prema navedenom naputku, najmanje 4 m iznad ložišta, a unutarnja širina 80 do 120 cm.
Početkom 18.stoljeća pomalo se isključuju drveni dimnjaci zbog čestih zapaljenja i zamjenjuju masivnim dimnjacima. Pod pojmom masivni dimnjak smatra se dimnjak načinjen od teško zapaljivog materijala ( cigla, beton, šamot, keramika,…).
Hof Decret od 12. srpnja 1752. godine, te austrijski propis od 28. srpnja 1753. i kasnije 04.travnja 1754. godine zabranjuje izvedbu drvenih dimnjaka. Propisano je da se dimnjaci grade od opeke ili kamena s obvezom obrade žbukanjem s unutarnje i vanjske strane.
Zbog opasnosti od požara, Hrvatsko kraljevsko vijeće donijelo je 25. lipnja 1771. godine u Varaždinu, propis sa snagom naredbe, da se kuće grade od opeke i da im dimnjaci moraju biti iznad krova kuće, izvedeni od nesagorivog materijala.
1.2.2 Zidani dimnjaci
Opasnost od zapaljenja drvenih dimnjaka dovela je do primjene i početka građenja zidanih dimnjaka (slika 4.).
Slika 4. Zidani dimnjaci
Početno su se zidani dimnjaci izvodili od kamena, a kasnije od opeke i pečene gline. I zidani su dimnjaci predstavljali opasnost za objekte od zapaljenja čađe, koja se nakupljala na unutarnjim stjenkama dimnjaka. Čađa je zapaljiva kada se nakupi u debljem sloju na stjenkama dimnjaka i vrlo dugo izgara, pri čemu se stvara visoka temperatura u unutrašnjosti dimnjaka. Kada se zapali, čađa osam puta povećava svoj volumen. Uslijed visoke temperature na dimnjaku se pojavljuju pukotine, pa zapaljena čađa prodire kroz te pukotine i otvore priključka ložišta te ulazi u prostorije objekta.
Kurfirst von Sachsen ( Knez od Saksena) u Njemačkoj 1580.godine uvađa posao dimnjačara za čišćenje dimnjaka te propis kontinuiranog čišćenja svih zidanih dimnjaka.
Karakteristika tih dimnjaka bila je veliki svijetli poprečni presjek dimnjaka, uz nisku temperaturu dima i mali propuh u dimnjaku, pa ostaje zabilježena krilatica pisca Lessinga Wolfenbuttlera iz 1778.godine»Tko želi uživati uz ložište i vatru mora živjeti u dimu i čađi»
Pojavom zidanih peći i kamina problem odvoda dima postao je još značajniji, a na njegovo rješavanje pojačano je utjecala gradnja višekatnih građevina.
Ovi prvi veliki dimnjaci omogućavali su ulazak dimnjačara u dimnjak za njegovo čišćenje. Takvi dimnjaci zvali su se švedski dimnjaci (prolazni dimnjaci) i zbog velikog presjeka imali su slabiji uzgon.
Po ruskom uzoru dimnjaka (uski dimnjak), krajem 19.stoljeća počinju se graditi dimnjaci manjeg otvora koji omogućavaju pojačani uzgon izlaznih dimnih plinova.
Dimnjaci izvedeni od nezapaljivih materijala, tj. građeni od kamena, opeke, a kasnije djelomično i betona nazivaju se masivni dimnjaci.
Da bi dimnjak bio cjelovita konstrukcija mora se sastojati od slijedećih dijelova:
– priključeno ložište na konstrukciju dimnjaka
– dimovodna cijev za odvod dima koji nastaje izgaranjem
– otvor s vratašcima za reviziju i čišćenje dimovodne cijevi na najnižem dijelu dimnjaka i na najvišem dijelu građevine na tavanu ili krovu
– završetak dimnjaka iznad krova, odnosno na samom krovu
Najupečatljiviji dio dimnjaka uvijek je bio njegov vidljivi završetak na krovu građevine. Taj dio dimnjaka uvijek je pratio arhitektonsko i oblikovno rješenje građevine i stvarao graditeljski sklad ukupnog korpusa zdanja.
1.2.3 Masivni dimnjaci novijeg vremena
Dimnjaci građevina visokogradnje razvijali su se sukladno s razvojem tehnologije grijanja, tehnologije građenja, vrstom goriva i ljudskim standardom.
Polovicom 20.stoljeća građevinarstvo je prešlo od tradicijskog sustava zidanja dimnjaka na montažni sustav, ugradnju prethodno fabriciranih dimnjačkih elemenata.
Neovisno o razvoju gradnje dimnjaka i tipova, njegova osnovna funkcija ostala je kroz povijest stalno ista. Funkcija dimnjaka je odvodnja izgaranja iz priključenog izvora topline u zrak izvan mjesta prebivanja.
Dimnjak zajedno sa spojnom dimnjačkom cijevi koje zovemo dimovodna instalacija ima slijedeću zadaću:
– nesmetano odvođenje dimnih plinova u atmosferu, uz zadovoljavanje uvjeta okoliša
– sprečavanje ulaza dima u prostorije
– stvaranje dovoljnog podtlaka za savladavanje otpora u ložištu, priključku i dimnjaku
– onemogućavanje nekontroliranog procjeđivanja kondenzata
mr.sc. Zdenko Meczner, dipl.ing.stroj.
