Nieuwe betonnen schoorsteenkapmet constante trek bij alle weersomstandighedendoor ing. G. J. HamerI. AlgemeenHet doel van de schoorsteen is zowel opwekking van trek alsafvoer van rookgassen.De trek in de schoorsteen ontstaat door het verschil in gewichtvan een kolom warme verbrandingsgassen t.o.v. een zelfde kolomkoudere lucht.Schoorsteen hoogte en temperatuursverschil tezamen bepalen denatuurlijke trek, die evenals de barometerstand in mm water-kolom (W.K.) wordt uitgedrukt.Zolang de schoorsteen van onderen lucht aanzuigt, krijgt het vuurzuurstof toegevoerd voor de verbranding van de brandstof in devuurhaard. Is de afvoer gering of slecht, dan gaat het vuur lastigresp. geheel niet aan en dooft een brandend vuur. Ongemak enkolendamp zijn oorzaak van onvoldoende trek.Trek en afvoer zijn, vooral in ons klimaat, zeer afhankelijk vanweer en wind.Verstoring van de windstroom in de omgeving van de schoorsteenwekt drukverschillen op, die val- en/of dwarrelwinden kunnenveroorzaken, waardoor de trek wordt be?nvloed.Onregelmatige trek bemoeilijkt het stoken, geeft onregelmatigeverbranding, hetgeen oneconomisch is. Bij onvoldoende verbran-ding ontstaat naast kooldioxyde ook koolmonoxyde (CO), datgiftig is. Worden de rookgassen niet voldoende afgevoerd of slaatd? rook terug door overdruk in de schoorsteen, dan komt erkolendamp in vertrek of stookruimte.II. GebrekenDe volgende factoren oefenen invloed uit op de trek:1. het weer: luchtdruk, luchtstroming en neerslag worden be?n-vloed door de barometerstand:a. nat, mistig weer belemmert de rookafvoer,b. mist en lage barometerstand bemoeilijken het aanmaken enhet aanhouden van het vuur,c. vochtig, windstil weer slaat de rook neer, daar de roetdeel-tjes niet goed kunnen worden afgevoerd, wat de trek tegen-houdt,d. wind blazend over de schoorsteenmond wekt zuiging op,hetgeen het aanmaken van een koude schoorsteen verge-makkelijkt,e. sterke stormwind is oorzaak, dat het vuur niet goed te tem-peren is (slakken),f. sterke horizontale wind verhindert de trek, waardoorkolendamp in de stookruimte komt;2. de wind: verandert steeds van:a. snelheid I waartjoor trek en rookafvoer, ," , I worden be?nvloed,c. invalshoek )d. vertikale winden geven overdruk in de schoorsteen, waar-door kooldioxyde (C02) en koolmonoxyde (CO) in hetvertrek komen (kolendamp=giftig);3. de zon verwarmt de omgeving van de schoorsteen, zodat hettemperatuursverschil tussen rookgassen en de lucht vermin-dert, met het gevolg kleinere trek;4. regen, vooral slagregen, maakt de schoorsteen van binnen nat.Daar regen gedistilleerd water is, tast het de schoorsteen nietaan. Dit tijdelijke water verdampt spoedig bij voldoende trek;5. vocht in het schoorsteenkanaal ontstaat door condensatie bijonvolledige verbranding door onvoldoende trek. Het condens-water tast de kanaalwand aan en het roet geeft verstopping. Ver-damping vraagt veel warmte, die aan de rookgassen wordtonttrokken, zodat de trek vermindert;6. de omgeving verstoort de luchtstroom bij aanwezigheid van bij-voorbeeld hoog geboomte, hoge gebouwen, of een hooggelegenspoorbaan. Er ontstaan dwarrelwinden, die de trek ver-storen. Als de schoorsteen niet voldoende boven de nok vanhet eigen dak uitsteekt, ontstaan er valwinden.De bekende schoorsteenkappen zijn bedoeld om de bovengenoem-de factoren te niet te doen, hetgeen echter niet mogelijk is ge-bleken. Legio schoorsteenklachten, ook in de nieuwbouw, hoortmen overal, vooral in voor- en najaar. Kolendampvergiftigingenkomen nog al te vaak voor. De betreffende instanties kijken sindslang uit naar een doeltreffende oplossing. Een desbetreffend rap-port*) geeft de resultaten van alle bekende typen schoorsteen-*). Schoorsteenkappen, Beschouwingen van onderzoek naar het gedrag vanschoorsteenkappen bij wind en regen ingesteld door het Rijksinstituut voorBrandstoffen-Economie en de Gasstichting. Meded. 2 van de Gasstichting,Den Haag, 1936; A 4, 23 blz,, 35 fig., 5 tab., ing. f 0,75kappen. Opmerkelijk is hierbij, dat wel een drietal typen als debeste wordt aangegeven, maar dat men niet wijst op de oplos-sing om de trek onafhankelijk te maken van weer en wind.N.B. Mogelijke gebreken van schoorsteenkanaal of stookinrichtingen fouten bij het skoken vallen buiten ons onderwerp.III. EisenRationeel en economisch stoken hangt af (zowel bij kolenkachels,gas- en kolenhaarden als bij automatische kolen- of oliestookin-richtingen) van de grootte en de constantheid van de natuurlijkeschoorsteentrek. Een doeltreffende schoorsteenkap behoort o.m.dus het volgende te bereiken:1. de trek dient onafhankelijk te zijn van: het weer (zon, regen enwind) en de omgeving (obstakels); voor woonhuizen is de treknormaal 1-2 mm W.K.; zij wordt door wind -5 tot + 10 mmW.K.;2. de verbranding in de vuurhaard dient: volledig te zijn met zoweinig mogelijk luchtovermaat;3. de bediening dient beperkt te worden tot: het op gezette, nor-male tijden bijvullen van de brandstof en het in eigen handhebben van het verkleinen (temperen) resp. vergroten (aan-wakkeren) van de trek, afhankelijk van de kamertemperatuur.Bij automatisch stoken doet de thermostaat dit;4. de stookkosten dienen zo laag mogelijk te zijn, hetgeen alleenkan worden bereikt bij constante, natuurlijke trek, die menzelf kan bijregelen als dit nodig is bij verandering van de bui-tentemperatuur en voor het op nacht zetten van de stook-inrichting.IV. OplossingDe aerodynamica kan helpen de juiste vorm van de schoorsteen-kap te vinden. Dit is bereikt bij de betonnen kap Superior, eenZwitserse vinding (1942), die binnenkort ook in ons land wordtgemaakt en sinds kort uit Duitsland wordt ge?mporteerd.Er is een geheel nieuwe weg ingeslagen, waardoor de grootte vande trek niet door atmosferische invloeden wordt veranderd. Hetmateriaal beton gaf de mogelijkheid: de juiste aerodynamischevorm te verwezenlijken zonder de aesthetica geweld aan te doen.Tek. I geeft de doorsnede van deze geoctrooieerde kap, waarinzijn:(1) hoge, gestroomlijnde betonelementen, waartussen aan 4 zijdenlange naar binnen omhooglopende windgangen worden ge-vormd ;(2) een hoog element met brede uitmonding, waardoor de rook-gassen ongestoord kunnen wegtrekken;(3) een losse, ingebouwde geleider, die het terugstromen van derook verhindert en door zijn vorm vertikale valwinden weernaar buiten afvoert;(4) diepe naar boven wijder wordende windgangen, die het af-vloeien van binnenstromende lucht mogelijk maken zonderdat concentratie van lucht en rook kan optreden. De vormvan de zijkanalen werkt regelend en houdt de trek binnenbepaalde grenzen bij windstilte en zelfs bij stormachtig weer.tek. ISuperiorschoorsteenkap348 Cement 6 (1954) Nr 19-20tek. 2bij windstiltetek. 3bij valwindentek. 4. tij opwaartseen bij zijwindtek. 5. bij vertikaalinvallende windtek. 6bij zonbestralingDe tek. 2-6 tonen duidelijk de werking bij verschillende weers-omstandigheden.Tek. 2. Bij windstilte wordt de trek versterkt door van de over-druk van de koude lucht te profiteren.Tek. 3-4. Bij val- en wervelwinden ontstaat een zuigende werkingdoor het meetrekken van de rook in de windrichting en door hetbenutten van het vacu?m in de schaduwzijde van de schoorsteen.Tek. 5. Bij vertikale valwinden veroorzaakt de ingebouwde extrageleider een zuigende werking door het ontstaan van het vacu?mbij het spijten van de windstroom.Tek. 6. Zonneschijn kan niet verhinderen, dat koude lucht ofrookgassen uit de schoorsteen treden, omdat de warme buiten-lucht door de zijkanalen in de kap naar binnen treedt, zich met dekoude lucht en de rookgassen vermengt, waardoor boven in dekap stroming ontstaat, zodat de trek, evenals in tek. 2-5, regel-matig in stand wordt gehouden.De graf. 7a-b en 8a-b tonen de trekschommelingen van proefne-mingen genomen door Dr.-lng. Meuth bij een schoorsteen zonderresp. met de kap Superior ter plaatse van trekmeter Z2 en Z2 vantek. 9. De kapmond bevindt zich hier beneden de noklijn vande daken! De vele pieken van graf. 7a en 8a bewijzen, dat de trekvaak te groot of te klein is, waardoor brandstof verloren gaat, endat er ook druk i.p.v. zuiging voorkomt. De graf. 7b en 8b be-wijzen het grote verschil: de trekschommelingen liggen binnenhet gebied van rationele luchttoevoer.De graf. 10-14 geven de verbrandingsdiagrammen van vorenge-noemde proeven bij het stoken met en zonder Superior kap.graf. 7a-b. schoorsteenschommelingen met/zonder Superior opmeetplaats Z (tek. 9)tek. 9. trekproef met Superior schoorsteen in schoorsteenkanaalgraf. 10-14. verbrandingsdiagrammen van proef met/zonderSuperior schoorsteenkapComent 6 (1954) Nr 19-20 349graf. 8a-b. schoorsteenschommelingen met/zonder Superior opmeetplaats Z2 (tek. 9)Duidelijk komt hierbij uit, dat:1. de luchtovermaat geringer is met dan zonder kap, waardoordus minder lucht onnodig wordt verwarmd en2. het kooldioxydegehalte hoger is met dan zonder kap, hetgeenop meer volledige verbranding wijst.Uit de proeven is komen vast te staan, dat de schoorsteenver-liezen 26% lager en de luchtovermaat 27% minder is met danzonder kap.Het is dan ook niet te verwonderen, dat reeds 400 000 van dezekappen in West-Europa zijn geplaatst (foto 15).De gestandaardiseerde maten van de Superior kap lopen vanI4x 14 cm tot 40x40 cm. De uitvoering kan bovendien enkel ofdubbel zijn of in blokken van 4 of 6.Afhankelijk van de situatie kan van te voren worden bepaald, hoe-veel de Superior kap beneden de nok kan blijven.V. Conclusies1. De weersinvloeden worden door de betonnen Superior kapuitgeschakeld.2. De natuurlijke trek in de vuurhaard blijft constant.3. De verbranding geschiedt regelmatig met zo gering mogelijkeluchtovermaat.4. Het CO.,-gehalte toont aan, dat de verbranding zo volledigmogelijk is.5. Het rendement is aanzienlijk hoger.6. De vorm is aesthetisch en de kap behoeft niet boven de nokuit te steken.7. De Superior kap is geschikt voor alle wijzen van verwarmen.foto 15. Superior schoorsteenkap op kapel te EindhovenScharnierende betonglooiingHet bekleden van dijkglooiingen met betonelementen heeftin de practijk zeer gunstig voldaan, zoals ook na de Rampvan Februari 1953 weer is gebleken. Thans is er een nieuwsysteem gekomen, waarbij de scharnierende werking van deelementen onderling opvalt. Deze betonbekleding kandaardoor kleine vormveranderingen in de onderlaag volgen.Het Gemij-systeem, waarop octrooi is aangevraagd, be-staat uit betonribben, lang 50 of 100 cm, breed 25 of 30cm en dik 15, 20 of 25 cm.De elementen sluiten met zadel- of kogelgewrichten (foto 1,tek. 2 en 3) in elkaar in enkele of in dubbele uitvoering. Bijvormverandering van de ondergrond blijven de elementendoor hun gewrichtsvorm in en op elkaar rusten, zodathet onderling verband blijft bestaan.Door grotere afmetingen, al of niet gewapend, is de mon-tage eenvoudiger en economischer geworden. De beton-elementen worden gestampt of getrild en kunnen van eenzgn. pantserlaag of van een deklaag van uitgewassen ofbewerkte natuursteensplit worden voorzien.Langs de voet van de glooiing behoort een kantribbe teworden aangebracht (tek. 2a-c en 3a-c), welke dezelfdeaansluiting heeft als de elementen.Met het Gemij-systeem zijn, naast vlakke, ook trapvormigeglooiingen te maken, die dan een horizontaal bovenvlakhebben. Ze zijn ook in vlakke glooiingen te gebruiken voorhet maken van taludtrappen. Het voorvlak, het zgn.stootbord, van de trede is vooroverhellend, waardoor dekracht van de golven niet alleen wordt gebroken, maar dewatermassa ook wordt teruggeworpen.Voor het bekleden van glooiingen van rivieren en lichtezeeweringen kan meestal met een vlakke uitvoering mettaludtrappen op bepaalde afstanden worden volstaan. Deelementen liggen hierbij of in regelmatig verband (tek. 4)met doorgaande langs- en dwarsvoegen, ?f in verspringendverband.Voor het bekleden van glooiingen van zwaardere zee-weringen is de trapvormige uitvoering aan te bevelen ofeen afwisselende vlakke trap en trapvormige uitvoering(tek. 2c en 3c), waarnaast afzonderlijk het verband is tebepalen. G.J.H.foto la-b. betonelementen metzadel- of kogelgewrichten inenkele of dubbele uitvoeringComent 6 (1954) Nr 19-20tek. 2a-c. enkel tek. 3a-c. dubbela = dwarsdoorsnede van geheel vlakke glooiingb = idem van trapvormige glooiing ot' taiudtrapc = dwarsdoorsnede van glooiing met afwisselend vlakke entrapvormige elementen350