Dimnik Dimnik je sestavni del ogrevalnega sistema. Njegova osnovna naloga je ustvarjanje potrebnega vleka za zgorevanje goriv v kurilnih napravah ter odvod dimnih plinov, ki nastajajo kot stranski produkt pri procesu gorenja. Izkušnje kažejo, da pri gradnji hiše premalo pozornosti namenjamo pravilni izbiri in gradnji dimnika. Napačno je, da dimnik zgradimo, preden smo se odločili o tem, katero gorivo bomo uporabljali in kakšno kurilno napravo bomo vgradili. Posledica tega so težave pri delovanju kurilnih naprav ter nepotrebne poškodbe dimnika. Izbira dimnika mora biti sestavni del projekta ogrevalnega sistema. Tako kot ostale dele ogrevalnega sistema je potrebno tudi izbiro dimnika prepustiti strokovnjaku projektantu.   ZAHTEVE ZA DIMNIK Vlek dimnika S pomočjo vleka se v kurišču ustvari podtlak in v kurišče priteka potreben svež zrak za zgorevanje. Zaradi razlike v specifični gostoti dimnih plinov in okoliškega zraka se pojavi vzgon, ki povzroči gibanje dimnih plinov in vlek dimnika. Dimni plini imajo višjo temperaturo kot okoliški zunanji zrak, zato so specifično lažji in se dvigajo. Večja kot je temperaturna razlika med dimnimi plini in okoliškim zrakom ter višji kot je dimnik, večji je vlek. Da med obratovanjem kurilne napave ne prihaja do nepotrebnih težav, moramo pri gradnji dimnika zagotoviti minimalno višino dimnika ter čim manjše ohlajanje dimnih plinov. Minimalna višina dimnika je odvisna od vrste goriva in kurilne naprave ter od naklona in višine strehe. Ohlajanje dimnih plinov lahko učinkovito preprečimo s pravilno dimenzioniranim dimnikom ter dodatno toplotno izolacijo dimnika oz. dimne tuljave.   Vlek dimnika mora biti večji od vseh tlačnih uporov, ki nastajajo v kurilni napravi, dimniškem priključku in samem dimniku. Če ta pogoj ni izpolnjen vlek dimnika ni zadosten, zato dimni plini zastajajo v dimniku, kar povzroča težave. Tlačni upori v dimniku so odvisni od oblike preseka dimnika, kakovosti in materiala notranje površine dimniške tuljave, oblike dimnika in dimniškega priključka. Pri kurilnih napravah na tekoče ali plinasto gorivo s tlačnim gorilnikom del tlačnih uporov premaguje gorilnik. Pri atmosferskih gorilnikih vlek dimika ne sme neposredno vplivati na delovanje gorilnika, zato so te kurilne naprave opremljene z varovalom vleka.   Slika1: Shematski prikaz tlačnih razmer v sistemu z atmosferskim ter nadtlačnim gorilnikom Požarna varnost Dimni plini, ki vstopajo iz kurilne naprave v dimniški priključek ali direktno v dimnik, imajo visoko temperaturo. Stene dimnika se sčasoma močno ogrejejo, zato morajo biti grajene iz materialov, ki so temperaturno obstojni in ognjeodporni. Ker se na stenah dimnika nabirajo trdni delci iz dimnih plinov (saje, katran, ipd.), lahko v dimniku pride do samovžiga teh delcev. Takrat lahko temperature narastejo tudi do 1000°C. Požarno varnost zagotovimo s primerno izvedbo dimnika, primerno izbiro materiala dimniške tuljave in toplotne izolacije. Zagotoviti moramo, da je dimnik zadostno odmaknjen od vseh gorljivih materialov.   Sanitarna neoporečnost V dimnih plinih se nahajo sestavine, ki so zdravju škodljive (SO2, CO, NOx ipd.) in včasih lahko tudi življenjsko nevarne. Zato moramo zagotoviti, da dimni plini na poti skozi dimnik ne uhajajo v bivalne in druge prostore. Dimnik mora biti plinotesen. Povečano pozornost moramo nameniti priključitvi plinskih naprav z atmosferskim gorilnikom, ki imajo vgrajeno varovalo vleka. V primeru napak na gorilniku ali pomanjkanju zraka (kisika) pride do nepopolnega zgorevanja in pri tem nastaja ogljikov monoksid (CO). Ob nezadosten vleku dimnika CO uhaja v prostor in lahko povzroči zastrupitev. Druga skupina naprav, pri katerih moramo biti ob priključitvi na dimnik še posebej pozorni, so sodobne kurilne naprave, ki izkoriščajo kondenzacijsko toploto dimnih plinov. V kondenzacijskih kotlih se dimni plini toliko ohladijo, da je  potreben prisilen odvod dimnih plinov. V tem primeru dimne pline skozi dimnik potiska ventilator, ki v dimniku premaguje tlačne upore in ustvarja nadtlačne razmere. Dimni plini lahko skozi netesne dimniške spoje in razpoke v steni dimnika uhajajo v prostor.   Stabilnost Dimnik je v svojem delovanju izpostavljen neugodnim obratovalnim pogojem kot so visoke temperature, vlaga, agresivne snovi in neugodnim klimatskim razmeram (nizke temperature, veter, padavine ipd.). Grajen mora biti tako, da kljub vsem naštetim neugodnim obratovalnim pogojem ostane nepoškodovan in ne postane žarišče požara ali pa se zaradi nastalih poškodb ne začne podirati.   IZBIRA DIMNIKA Vrsto in velikost dimnika določi projektant na osnovi vrste in tipa kurilne naprave, vrste goriva, nazivne moči kurilne naprave, režima ogrevanja, lokacije kurilnice in višine zgradbe. Kolikor nameravamo na isti dimnik priključiti več kurilnih naprav, moramo poznati vse zgoraj naštete lastnosti za posamezno napravo. Na osnovi naštetih lastnosti in zahtev določi vrsto dimnika, material dimniške tuljave, njen svetli presek, posamezne elemente dimovodnega sistema, tlačne upore, položaj dimnika, tako da lahko zgradimo dimnik.   Presek dimniške tuljave Za manjše ogrevalne sisteme in kurilne naprave se je uveljavilo enostavno dimenzioniranje s pomočjo diagramov in izkustvenih enačb. Posamezni proizvajalci imajo za svoje sisteme dimnikov izdelane diagrame, iz katerih je mogoče enostavno odčitati potrebno višino in premer dimniške tuljave, ki jo lahko izračunamo s pomočjo izkustvenih enačb. Ena izmed njih je Retenbaher-jeva enačba: A... presek dimne tuljave v m2 Q... toplotna moč kurilne naprave v kW H... višina dimnika v m n... koeficient goriva (n = 900 za drva, n = 1600 za premog, n = 1800 za olje in plin) Za odvod dimnih plinov iz oljnih ali plinskih kotlov za ogrevanje enodružinskih hiš v večini primerov zadošča dimniška tuljava, ki ima premer od 120 do 130 mm. Pri večjih sodobnih kurilnih napravah takšen način dimenzioniranja ne zadošča, zato je potrebno za vsak dimnik izvesti natančen izračun posameznih elementov ter pri tem upoštevati priporočila proizvajalcev posameznih kurilnih naprav.   Oblika dimniške tuljave Oblika dimniške tuljave je za delovanje dimnika zelo pomembna. Idealen je okrogel presek dimniške, pri katerem nastaja najmanj tlačnih uporov zaradi vrtinčenja dimnih plinov. Večina starejših zidanih dimnikov je pravokotne oblike. Zaradi nižjih površinskih temperatur stene dimnika v vogalih zaostajajo dimni plini, ki se počasi ohlajajo. Ohlajeni dimni plini se skozi dimnik ne gibljejo z enako hitrostjo, kot tisti, ki se gibljejo skozi središče dimne tuljave. Zaradi tega se začnejo tvoriti vrtinci, ki povzročajo večji tlačni upor.   Material in izvedbe dimniške tuljave Za gradnjo dimnikov uporabljamo različne materiale. V preteklosti so bili dimniki zidani iz navadne opeke, številni spoji med opekami so morali biti dobro zatesnjeni z malto.  Kasneje se je uveljavil poseben sistem gradnje dimnikov iz elementov, ki imajo v notranjosti šamotno tuljavo. Gradnja teh dimnikov je enostavna, saj proizvajalci izdelujejo celoten sistem dimnika, ki sestoji iz nosilne konstrukcije, dimniške tuljave, toplotne izolacije in drugih elementov. Na sliki 2 je prikazan primer dimnika s šamotno tuljavo, obdano s toplotno izolacijskim materialom, ki je prezračevan. Pri posebnih izvedbah teh dimnikov je notranja površina šamotne tuljave prevlečena z neporozno steklo keramično prevleko. Za odvod dimnih plinov iz  sodobnih kurilnih naprav pa tudi šamotne tuljave ne ustrezajo več vsem zahtevam. V tem primeru so najprimernejše dimniške tuljave iz posebnih in za dimnike nenavadnih materialov kot so steklo, keramika in nerjaveča jeklena pločevina.  Poseben primer dimnika je izvedba v "LAS" sistemu (na sliki 3), kjer je konstrukcija tuljave izvedena koaksialno (cev v cevi). Po zunanji strani dimne tuljave vstopa v kurilno napravo predgret zgorevalni zrak, v notranjosti dimne tuljave pa se gibljejo izstopajoči dimni plini. Material dimne tuljave dopušča kondenzacijo dimnih plinov, na dnu tuljave je zato izveden tudi sistem za zbiranje in odvajanje nastalega kondenzata.   Slika 2: Dimnik s šamotno tuljavo in prezračevano toplotno izolacijo   Slika 3: Dimnik v LAS izvedbi   Višina dimnika Višina dimnika je navadno določena z višino zgradbe. Zaradi neugodnega vpliva vetra in lege sosednjih zgradb je potrebno upoštevati nekatera dodatna priporočila o višini dimnika. Glede na to, na katerem mestu dimnik predre streho, so s slike 4 razvidne priporočljive višine dimnika nad streho. Slika 4: Priporočljive višine dimnika Lokacija dimnika Lokacija dimnika v zgradbi je navadno odvisna od lokacije kurilnice. Priporočljivo je, da je dimnik v notranjosti zgradbe. Stene dimnika, ki so izpostavljne zunanjim vremenskim vplivom, se v času nizkih zunanjih temperatur hitreje ohlajajo in dimnim plinom odvzemajo njihovo toploto. To povzroči hitro ohlajanje dimnih plinov, katerih temperatura še pred izstopom iz dimnika pade pod temperaturo kondenzacije. Vodna para v dimnih plinih kondenzira na stenah dimnika kar povzroča poškodbe. Kolikor je dimnik na zunanji steni zgradbe ali je celo prostostoječ, ga je potrebno dodatno toplotno izolirati.   Temperaturne razmere Dimni plini imajo najvišjo temperaturo (glej sliko 5) na izstopu iz kotla (T1), nekoliko manjšo pa ob vstopu v dimnik (T2). Njihova vstopna temperatura je odvisna predvsem od vrste kurilne naprave in goriva. Pri sodobnih kondenzacijskih kotlih na plin so temperature dimnih plinov na vstopu na dimnik že zelo nizke npr. 50°C, medtem ko je pri starejših kombiniranih kotlih na trdna goriva temperatura od 200 do 250°C in več. Pri specialnih oljnih in plinskih kotlih pa je temperatura dimnih plinov praviloma med 160 in 200°C. Na poti skozi dimnik se dimni plini ohlajajo, pri tem pa je pomembno, da se pred izstopom iz dimnika ne ohladijo pod temperaturo kondenzacije (T3 > Tkond). Če se dimni plini ohladijo pod temperaturo kondenzacije pred izstopom iz dimnika, vodna para iz dimnih plinov kondenzira na stenah dimnika.   Slika 5: Temperature dimnih plinov   SODOBNI DIMNIKI Zamenjava kurilne naprave Razvoj sodobnih kurilnih naprav je šel v smeri boljših izkoristkov goriva in energije. Posebno oblikovana kurišča in dimovodni kanali v nizkotemperaturnih kotlih na olje ali plin omogočajo višje energijske izkoristke predvsem na račun nižje temperature dimnih plinov na izstopu iz kotla. Posebno skupino predstavljajo kondenzacijski kotli, ki izkoriščajo tudi kondenzacijsko toploto dimnih plinov. Zaradi boljše tehnologije je potrebno za zgorevanje goriva v sodobnih kotlih dovesti manjšo količino zraka. Posledica tega je manjša količina dimnih plinov z nižjo temperaturo, kar zahteva manjši presek dimniške tuljave.    Zamenjava goriva Pri kurjenju s tekočimi in plinastimi gorivi v sodobnih kurilnih napravah skoraj obvezno pride do kondenzacije v dimniku. Pri starejših dimnikih se zaradi nižje temperature dimnih plinov in velike mase dimnika le-ta skoraj nikoli ne segreje na temperaturo, ki bi bila višja od temperature kondenzacije. Nastali kondenzat se skupaj z ostalimi produkti (SO2, Nox, ipd.) veže v agresivne spojine, ki razjedajo stene dimnika in povzročijo njegov neizogiben propad. Prvi znaki za nastale poškodbe na obstoječem dimniku so temni madeži, vidni iz zunanje strani dimnika, ki se začno širiti od vrha navzol proti bivalnim prostorom. Težave so posebej izrazite pri obstoječih zidanih dimnikih pravokotnih presekov, v katerih nastala vlaga prodira skozi steno dimnika in pri tem topi sajaste in katranske obloge, ki so ostale v dimniku zaradi kurjenja na trdna goriva. Pri zgorevanju tekočih in plinastih goriv je sestava dimnih plinov drugačna kot pri trdnih gorivih. Povečana je vsebnost vodne pare, CxHy in CO2. Zaradi večje vsebnosti vodne pare je temperatura kondenzacije višja. Pri odvodu dimnih plinov obstaja nevarnost, da bo do kondenzacije prišlo že pri višjih temepraturah.   Sodobni dimniki Pomanjkljivosti obstoječih zidanih opečnih dimnikov pri kurjenju s sodobnimi kurilnimi napravami so: ·      prevelik presek dimniške tuljave, ·      neustrezen presek dimniške tuljave, ·      porozne stene in stiki, ·      hrapava površina dimniške tuljave, ·      velika masa dimnika.   Od sodobnih dimnikov zahtevamo ravno nasprotno, imeti morajo: ·      majhno maso, ·      ustrezno velik presek, ·      idealen okrogel presek, ·      gladko neporozno površino, ·      biti morajo odporni proti koroziji, ·      biti morajo toplotno izolirani.   Takšnim zahtevam ustrezajo nekateri posebni materiali, kot so keramika, steklo in nerjaveča jeklena pločevina. Najbolj razširjena je uporaba jeklenih tankostenskih dimnikov, ki jih odlikujejo enostavna izdelava in montaža, majhna specifična teža in dolga življenjska doba. Dimniki iz jeklene pločevine se uporabljajo tako za sanacijo obstoječih dimnikov, kot tudi za gradnjo novih. Številni sistemi omogočajo narazličnejše oblike in izvedbe. Pomembna zahteva pri gradnji sodobnih dimnikov je toplotna izolacija. Toplotno je potrebno izolirati vse površine, ki so v stiku z okoliškim zrakom ali potekajo skozi neogrevane prostore. Kakovostno je potrebno izvesti tudi odvod kondenzata v posebno lovilno posodo.   VZDRŽEVANJE IN SANACIJA DIMNIKA Dimnik je potrebno skupaj z ostalimi dimovodnimi napravami redno vzdrževati. Pri kurjenju na trdna in tekoča goriva je potrebno  dimnik čistiti enkrat mesečno, pri plinastih gorivih pa vsaj dvakrat v ogrevalni sezoni. Dimnik naj čisti usposobljeni dimnikar, ki opravi tudi pregled dimnika in opozori na morebitne poškodbe.  Za boljši izkoristek kotla in manjše toplotne izgube v času mirovanja kotla moramo v dimniški priključek za kotlom vgraditi termično loputo (slika 6). Motorne lopute vgrajujemo pri tlačnih plinskih ali oljnih gorilnikih, pri pretočnih grelnikih z atmosferskimi gorilniki pa vgradimo bimetalno loputo.   Slika 6: Delovanje termične lopute   Sanacija dimnika je potrebna takrat, kadar je dimnik že začel propadati in so njegove poškodbe takšne, da ogrožajo požarno in sanitarno varnost zgradbe in njenih stanovalcev. Če poškodbe dimnika še niso tako razsežne, je možno dimnik najenostavneje sanirati z vstavitvijo jeklenih tuljav. V primeru, da takšna sanacija ni mogoča, moramo  dimnik delno ali v celoti podreti in zgraditi novega. Sanacija dimnika je skoraj vedno potrebna tudi ob prehodu na kurjenje s plinastim gorivom. Pred priključitvijo plinske kurilne naprave na plinovodno omrežje mora investitor pridobiti od pristojnega dimnikarskega podjetja soglasje in mnenje o ustreznosti obstoječega dimnika. Kolikor dimnikarsko podjetje ne izda potrebnega soglasja, je potrebno dimnik sanirati v skladu z njihovimi priporočili.   DODATNE ZAHTEVE Če gradimo ali saniramo dimnik, je dobro vedeti, da na eno dimniško tuljavo lahko priključimo: ·      največ tri kurilne naprave do toplotne moči 20 kW, ·      največ tri kurilne naprave z atmosferskim gorilnikom na plin do toplotne moči 30 kW, ·      samo eno kurilno napravo na trdna goriva s toplotno močjo nad 20 kW, ·      samo eno kurilno napravo z atmosferskim gorilnikom na plin s toplotno močjo nad 30 kW, ·      samo eno kurilno napravo s tlačnim gorilnikom, ·      samo eno kurilno napravo z odprtim kuriščem. Naštejmo še nekaj zahtev, ki jih moramo upoštevati pri gradnji dimnika: ·      najmanjši svetli presek dimniške tuljave je 100 cm2, oziroma premer 11 cm, ·      najmanjša svetla dimenzija zidane tuljave je 13,5 × 13,5 cm, ·      najmanjša efektivna višina dimnika za kurilne naprave na trdna in tekoča goriva je 5 m, ·      najmanjša efektivna višina dimnika za kurilne naprave z atmosferskim gorilnikom na plin je 4 m, ·      največja dovoljena razdalja med spodnjim in zgornjim priključkom na dimnik je 6,5 m, ·      izpust dimnih plinov iz dimnika mora biti najmanj 1m nad gorljivimi materiali.   Avtorja: -         Karmen Rotnik, univ.dipl.inž.str., Komunala Velenje -     Miha Praznik, univ.dipl.inž.str., Gradbeni inštitut – ZRMK