煙囱

羅馬人用牆內的煙斗從麪包房裏抽煙，但煙囱只出現於十二世紀北歐的大房子裏。現存最早的英國煙囱是在公元1185年的約克郡的克里斯堡堡。然而，直到十六和十七世紀，它們在房子裏並不普遍使用。早期，煙罩是將煙霧收集到煙囱中。工業煙囱在十八世紀後期變得很普遍。

普通住宅的煙囱最初是用木頭和石膏或泥土建成的。從那以後，煙囱傳統上都是由磚石建成的，無論是在大小建築物中。早期的煙囱是一個簡單的磚結構。後來的煙囱是通過在磚襯裏上放置磚來建造的。為了控制下沉道，有時在煙囱頂部放置各種設計的通風帽（通常稱為煙囱盆）。

在十八世紀和十九世紀，礦石中提取鉛的方法產生了大量的有毒煙霧。在英格蘭北部，建造了長近3千米（2英里）長的近水平煙囱，煙囱通常在一個較短的垂直煙囱中，在一個煙霧很少造成危害的偏遠地方。在這些長長的煙囱裏面形成鉛和銀礦牀，工人們會沿着煙囱定期把這些有價值的礦牀刮掉。 ^[3-4] 

一般有磚煙囱、鋼筋混凝土煙囱和鋼煙囱三類。

其材質一般分為幾種：磚頭砌築、鐵質、石棉、陶質，這幾種一般用在小的場所，如家庭、辦公室等。

工業用煙囱多為圓柱體，上細下粗，一般用在工業的大廠房，如大鍋爐、冶煉廠、電廠等；我國農村地區的土灶和北方土炕的煙囱多為磚砌方形。

效應原理

煙囱效應是室內外温差形成的熱壓及室外 風壓共同作用的結果，通常以前者為主，而熱壓值與室內外温差產生的空氣密度差及進排風口的高度差成正比。這説明，室內温度越是高於室外温度，建築物越高，煙囱效應也越明顯，同時也説明，民用建築的煙囱效應一般只是發生在冬季。就一棟建築物而言，理論上視建築物的一半高度位置為中和麪，認為中和麪以下房間從室外滲入空氣，中和麪以上房間從室內滲出空氣。

負面影響

在煙囱效應的作用下，室內有組織的自然通風、排煙排氣得以實現，但其負面影響也是多方面的：首先，風沙通過低層部分各種孔洞、縫隙吹入室內，消耗熱量並污染室內；其次，風通過電梯井由底層廳門人口被抽到頂層的過程中，導致梯門不能正常關閉；第三，當發生火災時，隨着室內空氣温度的急劇升高，體積迅速增大，煙囱效應更加明顯，此時，各種豎井成為拔火拔煙的垂直通道，是火災垂直蔓延的主要途徑，從而助長火勢擴大災情。有資料顯示，煙氣在豎向管井內的垂直擴散速度為3-4m/s，意味着高度為100m的高層建築，煙火由底層直接竄至頂層只需30s左右。如果燃燒條件具備，整個大樓頃刻問便可能形成一片火海。為有效減弱煙囱效應產生的負面影響，可採取以下一些措施。

採取措施

1．在冬季，空氣主要是通過各種外門從底層流入室內，最直接的方法是將建築通向外界的所有門，儘可能地設置成兩道門、旋轉門、加裝門斗或在外門內側設置空氣幕等，這對於大廳門尤為必要，對於那些次要通道連同地下停車場的外門口等，在冬季也要裝門，至少應增掛厚門簾。在冬季，電梯井頂部的通風孔應適當向小調整或關閉。

2．對於已採暖的建築物，儘量不使低層部分的室內温度高於高層部分。

3．當火災發生時，不僅在任何季節通過各類豎井產生煙囱效應，而且還可能在小範圍內通過穿越樓板的空調管道，甚至是一些不引人注意的孔隙產生煙囱效應。對此，《高層民用建築設計防火規範》(GB50045-1995)有以下明確規定。

（2）“建築高度不超過100m的高層建築，其電纜井、管道井應每隔2~3層在樓板處用相當於樓板耐火極限的不燃燒體作防火分隔；建築高度超過100m的高層建築，應在每層樓板處用相當於樓板耐火極限的不燃燒體作防火分隔”。因施工缺陷、橋架和管道根部形成的各種孔隙，必須用不燃燒材料填塞密實。

煙囱是一種排除工具，用來排除由火引起的氣體或煙塵。是一種把煙氣排入高空的高聳結構。能改善燃燒條件，減輕煙氣對環境的污染。 ^[5] 

井字架和外架區域場地平整夯實—→井字架基礎澆150mm厚C30砼—→墊架板搭架—→砌築煙囱筒身—→砌築耐火磚—→填充膨脹珍珠岩隔熱層—→向上翻架—→在標高2.1 m處搭設安全網—→內架搭設—→筒體砌築。

①　先定煙囱中心、軸線位置、標高尺寸。中心澆灌砼固定一根鋼筋，劃出十字線，確定中心位置，並用鋼板製成的鐵鬥蓋在上邊保護。②　製作5個靠尺板。把1·0m長、150mm寬、25mm厚木板刨光，先用墨斗彈出中心線，然後按2·5 %做出坡度。③　製作線錘。用鋼板焊成錐形，內澆砼做成線錘，重3 kg~5 kg,線錘用16#鉛絲懸吊在輪度板中心，與中心樁對中確定中心。④　製作輪度板。把4·0 m長，100 mm寬，50mm厚木板刨光，上邊以中心為軸設置一長2.2 m,寬150 mm,厚30 mm木板，其上按煙囱斜度2.5 %刻分格，旋轉輪度板用以測量煙囱外圈圓周。⑤　製作井字架頂橫樑，用2根金屬架杆焊成，中間固定2個滑輪,1個設在井字架中心，1個設在井字架邊沿。⑥　製作磚吊籠，用d8 mm鋼筋焊成，每次限吊30塊磚。⑦　製作砂漿桶，每次限吊0.05 m3以下。⑧　製作異徑橫杆，用管徑50 mm和60 mm的鋼管的分別裁成1·0m~1.5 m長，並在上邊鑽孔，插套起來，用鋼筋插銷固定就成為一組橫杆。它的特點是可以伸縮，使用方便。

先擺3層磚排縫，環狀垂直縫應交錯1/2磚，輻射縫應交錯1/4磚；1/2磚用量不得超過30 %,1/4磚以下的磚禁止使用，檢查無誤後再砌築。一邊砌磚，一邊用水平尺、靠尺板檢查，砌完300 mm後，即砌5層磚後，砌耐火磚300 mm,中間填充膨脹珍珠岩，每天砌築1.2 m高為宜。豎向鋼筋和環形温度鋼筋以及爬梯的安裝設置要符合設計要求。每砌完一步架用輪度板垂吊線錘檢查中心及圓周，並用經緯儀檢查。10·0 m以下，每5·0 m高沿筒周間隔1·0 m留設120mm×10mm温度縫，上下錯開砌築，變截面處也留設温度縫。

①先將煙囱四周平整夯實，井字架基礎澆灌150 mm厚C30砼，然後墊木板，搭井字架和六角形金屬外架20·0 m高，井字架要挨緊煙囱爬梯處，先搭23·0 m高。

②Ⅰ號煙囱的井字架設在煙囱北部，捲揚機設在井字架東邊；Ⅱ號煙囱的井字架設在煙囱西北部，捲揚機設在井字架西邊，詳見圖1(第33頁)。

③架子離開煙囱外圍最少200 mm,架板用50 mm厚木板搭設，不得有探頭板，以對接板為宜，掛上立式安全網。井字架每隔10·0 m拉一道纜風繩，在3·0 m和10·0 m處外挑掛6·0 m寬安全網2道。

④在標高21·0 m處挑掛6·0 m寬安全網1道，這道安全網內圈用d6 mm鋼筋固定在磚煙囱上，方法是利用磚煙囱上細下粗的特點，在高處拴好向低處下降自然捆緊。外圈用架杆支撐，拆除時從爬梯口剪斷就自動離散。這樣一來，20·0 m以下金屬架就可以提前拆除，便於週轉。

⑤標高20·0 m以上砌築用裏腳手架，搭設時用2根異徑橫杆，並用木楔塞緊架眼與橫杆。在標高30·0 m以下可在橫杆上綁架杆，鋪設木製架板，使之成弧度形。在標高30·0 m以上由於筒徑變小，可把架板直接鋪在2根異徑橫杆上，用12號鉛絲把架板綁牢。砌築翻架時，留下此2根異徑橫杆，退架時從上到下，邊退邊拆，邊補架眼。井字架搭設高度，每次至少比煙囱高2步架。

在標高26.7 m和39.5 m處各有圈樑1道，先綁紮鋼筋，支模時可選用450mm×100mm或者600mm×100mm的鋼模。先固定內模，用木龍骨和架杆支撐，12#鉛絲拉結。外模放在事先在筒身上預埋的d10mm間隔500mm外露60mm的鋼筋頭上，用12#鉛絲與內模拉結，並用鋼絲繩、手搬葫蘆在外圍固定。澆灌完畢後，拆掉內外模再砌磚。

筒身豎向鋼筋為d10mm間隔500mm,鋼筋搭接長度為40d(不含鈎),為便於高空作業，鋼筋長度以3·0 m~4·0 m為宜。環形温度鋼筋為d8 mm間隔250 mm,變截面處500 mm範圍內鋼筋為d8 mm間隔125 mm,鋼筋搭接長度為40d(不含鈎),爬梯安裝要上下一致，最上部要對準固定後再焊接。

目標及質量保證措施

1　材料的質量一定要符合設計及規範要求，要有合格證和試驗報告。

2　砂漿和砼事先有試配比通知單，施工中要計量準確，按規定留設試塊，檢測砂漿和砼強度。

3　砌築先排底，按規範排好縫，砂漿飽滿度要求達到95 %以上，要經常用靠板靠，線錘吊，水平尺測平，圓度規(輪度板)測圓。

4　認真開展自檢、互檢、專職檢的三檢制，邊幹邊檢，做好原始記錄，嚴格按照規範和操作規程要求進行施工。

5　認真計算好各個高度的煙囱直徑，便於隨時抽檢，嚴格控制標高、軸線，做好書面和口頭質量交底工作。 ^[4] 

煙囱的一個特徵是當它與木材一起作為燃料使用時，它們在結構的壁上形成雜酚油沉積物。這種物質的沉積物會干擾氣流，更重要的是，它們是可燃的，如果煙囱中的沉積物點燃，會引起危險的煙囱火災。

燃燒天然氣的加熱器大大減少了由於天然氣燃燒造成的雜酚濃度比傳統固體燃料更清潔和更有效。雖然在大多數情況下，不需要每年清理煙囱，但這並不意味着煙囱的其他部分不會失修。隨着時間的推移，由於腐蝕而造成的煙囱配件斷開連接或鬆動，可能會造成居民由於一氧化碳泄漏到家中而造成嚴重危險。[11]因此，建議 - 有些國家甚至強制 - 每年對煙囱進行檢查並定期清理煙囱以防止這些問題。執行這項任務的工人被稱為煙囱掃帚或steeplejacks。這項工作過去主要是通過童工，以及維多利亞時代文學中的這些特徵。在歐洲一些地區的中世紀，開發了一種烏鴉式的山牆設計，部分是為了在不使用梯子的情況下進入煙囱。

砌體（磚）煙囱也被證明特別容易在地震中搖搖欲墜。在舊金山，洛杉磯和聖地亞哥等地容易發生地震的城市，政府的房屋管理部門建議在金屬煙道周圍建造帶有螺栓式煙囱的新房。支撐或捆綁舊的磚石煙囱並不能有效地防止地震造成的損壞或傷害。 ^[6] 

包括：

1.“ 剝落 ”磚塊，其中水分滲入磚塊，然後凍結，開裂和剝落磚塊，鬆開砂漿密封

2.移動地基，這可能會降低煙囱砌體的完整性

3.如松鼠，浣熊或煙囱蟲等動物築巢

4.煙囱泄漏

5.與壁爐或加熱設備問題可能會導致對煙囱的危害 ^[6] 

煙囱歷史悠久，種類繁多，按區域可分為華北、東北、南方地區；按其位置可分為屋面、屋脊、山牆等；按其材質分為泥質、磚質、石質。其中磚質煙囱中最典型地範例當屬喬家大院。喬家院內聳立了144座造型各異的磚雕煙囱。它們擁有排煙、除塵、增添色彩、感應天地的獨特功能。從營造視角來看，氣候寒冷，財富雄厚，光耀門楣和審美價值等因素共同造就了煙囱數量眾多、風格迥異的造型特徵。 ^[7] 

煙囱作為北方民居建築不可缺少構建，對研究我國北方傳統民居歷史與文化具有重要的意義。中國北方地區冬季氣候寒冷，火炕是佔絕大部分的農村地區採用的取暖方式，這種傳統的取暖方式決定了煙囱存在的必要性。煙囱的存在不僅昭示了北方廣大農村地區的生活方式,同時,煙囱的形象也詮釋了當地一脈相承的傳統文化。 ^[8] 

煙囱是鋁及其它金屬冶煉、化工、電力等行業設計中必需的附屬構築物。它的作用在於保證工業爐內氣體的正常流動和熱交換過程，即提供爐內燃料充分燃燒所需要的空氣，並排除燃燒過程中所產生的廢氣。 ^[9] 

俄羅斯科學家提出在金屬結構煙囱的四周修建多層温室、溶室、花房或游泳池的新設想,以達到充分利用能源的目的。如果這一設想變為現實，煙囱將再次改變自己丑陋的形象。 ^[10] 

砌築煙囱要注意三點：一要做好安全防火，二要節約用料，三要使煙囱經久耐用。

砌煙囱可以採用原火牆、火炕拆下的舊磚。經過煅燒的舊磚剛度大，耐侵蝕。

用新磚時要選用色澤深紅、響聲清脆、剛度大的磚。 ^[14] 

美國作家華盛頓·歐文在1812年增補版《紐約外史》中寫到，聖尼古拉拖着禮物從煙囱裏爬出來的。他在狹窄的煙囱道里擠得院當亂響。正是這些文字描述確立了後來北美地區普遍流行的聖誕老人形象。 ^[16] 

中國農家土灶都砌有煙囱。煙囱依牆而砌，一般置於大鍋、小鍋中間，也就是説緊連在一起的兩個灶台，共用一個煙囱。煙囱的正面留一個凹進去的小小“神龕”，裏面供着灶王爺。 ^[17]