烟囱设计

烟囱

烟囱的作用

烟囱的主要作用是拔火拔烟，排走烟气，改善燃烧条件。高层建筑内部一般设置数量不等的楼梯间、排风道、送风道、排烟道、电梯井及管道井等竖向井道，当室内温度高于室外温度时，室内热空气因密度小，便沿着这些垂直通道自然上升，透过门窗缝隙及各种孔洞从高层部分渗出，室外冷空气因密度大，由低层渗入补充，这就形成烟囱效应。烟囱效应是室内外温差形成的热压及室外风压共同作用的结果，通常以前者为主，而热压值与室内外温差产生的空气密度差及进排风口的高度差成正比。这说明，室内温度越是高于室外温度，建筑物越高，烟囱效应也越明显，同时也说明，民用建筑的烟囱效应一般只是发生在冬季。就一栋建筑物而言，理论上视建筑物的一半高度位置为中和面，认为中和面以下房问从室外渗入空气，中和面以上房间从室内渗出空气。

在烟囱效应的作用下，室内有组织的自然通风、排烟排气得以实现，但其负面影响也是多方面的：首先，风沙通过低层部分各种孔洞、缝隙吹入室内，消耗热量并污染室内；其次，风通过电梯井由底层厅门人口被抽到顶层的过程中，导致梯门不能正常关闭；第三，当发生火灾时，随着室内空气温度的急剧升高，体积迅速增大，烟囱效应更加明显，此时，各种竖井成为拔火拔烟的垂直通道，是火灾垂直蔓延的主要途径，从而助长火势扩大灾情。有资料显示，烟气在竖向管井内的垂直扩散速度为3-4m ／s，意味着高度为100m的高层建筑，烟火由底层直接窜至顶层只需30s左右。如果燃烧条件具备，整个大楼顷刻问便可能形成一片火海。为有效减弱烟囱效应产生的负面影响，可采取以下一些措施。

1．在冬季，空气主要是通过各种外门从底层流入室内，最直接的方法是将建筑通向外界的所有门，尽可能地设置成两道门、旋转门、加装门斗或在外门内侧设置空气幕等，这对于大厅门尤为必要，对于那些次要通道连同地下停车场的外门口等，在冬季也要装门，至少应增挂厚门帘。在冬季，电梯井顶部的通风孔应适当向小调整或关闭。

2．对于已采暖的建筑物，尽量不使低层部分的室内温度高于高层部分。

3．当火灾发生时，不仅在任何季节通过各类竖井产生烟囱效应，而且还可能在小范围内通过穿越楼板的空调管道，甚至是一些不引人注意的孔隙产生烟囱效应。对此，《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-1995)有以下明确规定。

(1)当围护结构采用幕墙形式时，“与每层楼板、隔墙处的缝隙，应采用不燃烧材料严密填实”。

（2)“建筑高度不超过100m的高层建筑，其电缆井、管道井应每隔2~3层在楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体作防火分隔；建筑高度超过100m的高层建筑，应在每层楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体作防火分隔”。因施工缺陷、桥架和管道根部形成的各种孔隙，必须用不燃烧材料填塞密实。

(3)“楼梯间和前室的门均为乙级防火门”，并“应具有自行关闭的功能”；各种竖向管井“井壁上的检查门应采用丙级防火门”；“电缆井、管道井与房间、走道等相连通的孔洞，其空隙应采用不燃烧材料填塞密实”；“垂直风管与每层水平风管交接处的水平管段上应设防火阀”；“厨房、浴室、厕所等的垂直排风管道，应采取防止回流的措施或在支管上设置防火阀”，以确保火灾时与走道及房间的分隔，防止各楼层之间通过竖井交叉蔓延。

烟囱是一种排除工具，用来排除由火引起的气体或烟尘。是一种把烟气排入高空的高耸结构。能改善燃烧条件，减轻烟气对环境的污染。

烟囱的由来

烟囱是最古老、最重要的防污染装置之一。烟囱的发明极早。当原始人发现火时，同时发现了这样一个道理：哪里有火，哪里必有烟。最早的烟囱即是室内的通气孔。当把“火”带进室内做饭和取暖时烟也随之而入。这就迫使人们不得不设法在屋顶和墙壁上开些通气孔，以此来驱除屋内的烟雾。这种方法作为一种规范的人类实践活动已保留了几十万年。人类曾花了很长的时间来改进大烟囱。过去学术界普遍认为：人类文明的发源地埃及和美索不达米亚气候温暖，因而家庭取暖也就没有成为一个紧迫的问题。最后，一个法国考察队宣布他们在幼发拉底河上游挖掘庞大的废墟城市马里时，发现了一座配备着许多烟囱的约有4000 年历史的宫殿。从而使上述观点得到改变。诚然，罗马人在发展设计新颖的热气取暖系统时，也大大地改进了烟囱。但目前流行的观点仍认为，“烟囱”这一慨念是1200 多年前由叙利亚人、埃及人以及犹太商人从东方引入西欧的。

目前，中国最高的单筒式钢筋混凝土烟囱为210米。最高的多筒式钢筋混凝土烟囱是秦岭电厂212米高的四筒式烟囱。现在世界上已建成的高度超过300米的烟囱达数十座，例如米切尔电站的单筒式钢筋混凝土烟囱高达368米。

分类

一般有砖烟囱、钢筋混凝土烟囱和钢烟囱三类。

其材质一般分为几种：铁质、石棉、陶质，这几种一般用在小的场所，如家庭、办公室等。

另外还有用砖头建造的，多为圆柱替，上细下粗，一般用在工业的大厂房，如大锅炉、冶炼厂等。

钢烟囱steel chimney

筒壁材质为钢材的烟囱。

钢筋混凝土烟囱reinforced concrete chimney

筒壁材质为钢筋混凝土的烟囱。

砖烟囱brick chimney

筒壁材质为砖砌体的烟囱。

自立式钢烟囱selfsupporting steel chimney

筒身在不加任何附加受力支撑条件下，与基础一起构成一个稳定结构的钢烟囱。

拉索式钢烟囱guyed steel chimney

筒身与拉索共同组成稳定体系的钢烟囱。

塔架式钢烟囱framed steel chimney

筒身与塔架共同组成稳定体系的钢烟囱。

单筒式烟囱single tube chimney

内衬分段支承在筒壁上的普通烟囱。

套筒式烟囱tube-in-tube chinlney

筒壁内设置一个排烟筒的烟囱。

多管式烟囱multi-flue chimney

两个或多个排烟筒共用一个筒壁或塔架组成的烟囱。

《最新烟囱工程设计与施工图预算编制指南》

传统意义是砖混的，在现在的多为框混结构

“烟囱越高,排烟能力越好”“越高空气压强越小”这两句话都没错，但烟囱越高排烟能力越好绝不是因为越高空气压强越小造成的，如果真的是这原因造成的，别说烟囱里的空气会自己往上流，就是地面的空气也全都往上跑了，哈哈！下面给你解释原因吧。

在大气中的任何物体（包括空气本身）都会受到来自于空气的浮力，但空气为什么还能保持平衡（不考虑吹风现象）而不上浮呢？那是因为空气不但受到了上升的浮，同时还受到了自身的重力作用，通常情况下空气向上的浮力与自身向下的重力是相等的，所以就保持了平衡。

但是烟囱里所排出的烟子，是温度很高的热空气，温度越高它就越澎涨，单位体积所受的重力也就变小了，由于浮力没变，而热空气的重力变小了，所以烟子就上浮了，往上冲，当上冲一段时间温度变冷后烟子就水平扩散了，如果你在无风的时候（最好是清晨和傍晚）站在农村的山上，看山沟里农户们的烟火，就能看到这一现象，非常壮观。

烟囱为什么要做很高呢，因为烟囱越高烟囱的热空气就越多，它所受到的总浮力就越大，浮力产生的压强就越大，排烟能力就越强。那是不是把烟囱不做高而是把它做大也行呢？当然不行，如果你只把烟囱做大而不做高，烟子所受到浮力同样会变大，而且与增大的截面积成比例，但是压强=压力/受力面积，压力、面积都成比例的变大了，压强实际上就没变，烟囱低部的吸力就不会变大，这道理与抽水泵的扬程只与水