تأثير المدخنة
تأثير المدخنة هي حركة الهواء داخل وخارج المباني و المداخن و مداخن الغازات وأي أماكن احتواء أُخري نتيجة لطفو الهواء. ويحدث الطفو نتيجة لاختلاف الكثافة بين الهواء في الداخل والخارج نتيجة لاختلاف درجات الحرارة والرطوبة، والناتج إما أن يكون طفو بقيمة موجبة أو بقيمة سالبة، وكلما كان الفرق الحراري أكبر وكلما زاد ارتفاع المبني كلما زادت قوة الطفو لك وبالتالي يزيد تأثير المدخنة بالتبعية. ويُشار إلي تأثير المدخنة ب"تأثير السَحب" ويُساعد في عمل التهوية الداخلية والإشعال في عمليات الإحتراق.
نتيجة لأن المباني ليست معزولة بشكل كامل (حيث يكون دائمًا هناك تسريب طفيف)، فإن تأثير المدخنة يُسبب تسريب للهواء، ففي موسم التدفئة حيث الحرارة مرتفعة يرتفع الهواء الدافئ بداخل المنازل والمباني لأعلي نتيجة لإنخفاض كثافته ويهرب خلال فتحات التهوية أو النوافذ أو من خلال فتحات أُخري في السقف مثل المراوح ومصادر الإضاءة، وارتفاع الهواء الساخن لإعلي يسبب إنخفاضًا في الضغط في قاع المبني أو المنزل مما يعمل علي سحب هواء بارد من الخارج خلال الأبواب أو النوافذ أو أي فتحات أُخري، بينما في موسم التبريد يتم عكس تأثير المدخنة لكنه يكون أقل قيمة وتأثيرًا نتيجة لإنخفاض الفرق بين درجات الحرارة.
في الأبراج الشاهقة وناطحات السحاب التي تكون معزولة بشكل جيد فإن تأثير المدخنة يُسبب فرق في الضغط ملحوظ وكبير بشكل أوجب المصميمن علي أخذه في الإعتبار أثناء تصميم المباني. السلالم والمصاعد ومثيلتها وأماكن العزل من الحرائق من الممكن أن يحدث بها تأثير المدخنة خصوصًا في حالات الحرائق لذلك يجب وضعه في الإعتبار للتحكم به لمنع إنتشار الدخان والحريق ولتهيئة ظروف مناسبة للناجين والفارّين من الحريق حتي يتم إنقاذهم.
إحتراق عوادم الغازات داخل مدخنة الغازات يسبب ارتفاع درجات الحرارة لتُصبح أكبر من درجة حرارة الهواء بالخارج وبالتالي تكون أقل كثافة من الهواء المحيط، وهذا ينتج عنه أن قاع العمود الرأسي للغازات يكون له ضغط منخفض بالمقارنة بقاع العمود الرأسي للهواء الخارجي، وبالتالي يتسبب الضغط المرتفع هذا في إندفاع الهواء داخل منطقة الاحتراق وأيضًا يقوم بدفع الغازات إلي أعلي وخارج المدخنة، وتلك الحركة أو سريان هواء الإحتراق وعوادم الغازات يسمي " بالسحب الطبيعي" أو "تأثير السَحب" أو "تأثير المدخنة"، وكلما كانت المدخنة أطول كلما كان تأثير السَحب أكبر.
نتيجة لاختلاف درجات حرارة الهواء الداخلي والهواء الخارجي للمبني فإن ذلك يُسبب اختلافًا في الضغط بين الهواءين، اختلاف الضغط هذا ΔP هو القوة المسببة لتأثير المدخنة ويمُكن حسابها من خلال المعادلة المُعطاة بالأسفل.
ويتم تطبيق المعادلة للمباني فقط عندما يكون الهواء الخارجي هو نفسه الهواء الداخلي، للمباني التي تحتوي علي طابق أو طابقين فإن h يكون هو ارتفاع المبني، بينما إذا كان المبني مُتعدد الطوابق مثل ناطحات السحاب فإن h هي المسافة بين الفتحات عند مستوي الضغط المحايد للمبني وأعلي فتحة في المبني أو الأكثر إنخفاضًا، ويقوم المرجع بشرح كيف يؤثر مستوي الضعط المحيط علي تأثير المدخنة في المباني المرتفعة أو الشاهقة.
أما بالنسبة لمداخن غازات عوادم الإحتراق حيث يكون الهواء في الخارج بينما يكون في الداخل غازات العوادم فإن المعادلة تُعطينا قيمة تقريبية و h هو الارتفاع الكلي للمدخنة.
مُعدل سريان السَحب نتيجة لتأثير المدخنة يُمكن حسابه من المُعادلة التالية، ويتم تكبيق المعادلة فقط في المباني عندما يكون الهواء داخل وخارج المبني هو نفس، في المباني ذات الطابق الواحد أو اثنين فإن h هو ارتفاع المبني و A' هي مساحة السريان خلال الفتحات، وبالنسبة للطوابق المتعددة فإن A' هي مساحة السريان خلال الفتحات و h هي المسافة بين مستوي الضغط المُحايد و أعلي أو أقل فتحة ممكن في المبني، والمرجع يوُضح كيف يؤثر مستوي الضغط المُحايد علي تأثير المدخنة في المباني المرتفعة.
أما بالنسبة لمداخن غازات عوادم الإحتراق حيث يكون الهواء في الخارج بينما في الداخل غازات العوادم فإن المعادلة تُعطينا قيمة تقريبية و A' هي المساحة المقطعية للمدخنة و h" هو الارتفاع الكلي للمدخنة.
وتلك المعادلة السابقة تفترض أن المقاومة لسريان السحب هي نفسها المقاومة خلال الفتحات التي لها معامل تصريف C.