Fundamenty - Ściana oporowa oraz ścianka szczelna

W załączniku przydatne dokumenty dotyczące obliczania ścian oporowych oraz ścianek szczelnych.





Dodatkowo norma PN-83-B-02482:

Wilgoć na oknach

W okresie zimowym parowanie okien w mieszkaniach jest problemem wielu osób. Skraplająca się woda na oknie występuje zwłaszcza rano i oprócz negatywnego wpływu na estetykę pomieszczenia może być przyczyną znacznie poważniejszych zjawisk. Zawilgocony tynk wokół okno staje się idealnym środowiskiem dla grzybów, które mogą doprowadzić do poważnych zmian w ścianach a także w organizmach ludzkich.


Aby dokładnie zrozumieć ten temat należy wiedzieć czym jest temperatura punktu rosy. Definicja mówi, że jest to temperatura w której przy danym składzie gazu i ustalonym ciśnieniu może rozpocząć się proces skraplania gazu. Cieplejsze powietrze może zawierać więcej wilgoci niż powietrze zimne. W miarę ochładzania powietrze oddaje wilgoć, która ulega skraplaniu w postaci wody. Gdy w środowisku o ustalonej temperaturze i wilgotności znajdzie się przedmiot o dużo niższej temperaturze to na jego powierzchni dochodzi do skroplenia wody.


W poniższej tabeli przedstawiono przy jakiej temperaturze butelki piwa (i innych powierzchni) nastąpi kondensacja pary wodnej.


Ponieważ w mieszkaniu najzimniejszym miejscem jest okno oraz jego okolice, to tam właśnie skrapla się woda. Wilgoć w mieszkaniu bierze się z codziennego użytkowania (kąpiel pod prysznicem 1500 g/h, suszenie prania 2000 g/h, gotowanie 1500 g/h), dodatkowo człowiek wydziela parę wodną (sen 50 g/h, praca 100 g/h).

Problem ten można rozwiązać na dwa sposoby:
1. Zwiększyć temperaturę wewnętrznej powierzchni okna
2. Zmniejszyć wilgotność w pomieszczeniu

Wykonanie pierwszego jest kosztowne i wiąże się z wymianą okien na modele o mniejszym współczynniku przenikania ciepła (U = 1/R, gdzie R- opór cieplny), natomiast zmniejszenie wilgotności w naszych domach można uzyskać poprzez wymianę powietrza.
Spowoduje to usunięcie wilgotnego powietrza z domu, a na jego miejsce napłynie powietrze suche z zewnątrz. Za wymianę powietrza odpowiada system wentylacji, który można wspomóc poprzez instalacje nawiewników, wentylacje mechaniczną lub wietrzenie pomieszczeń.

Warte odnotowania jest, że wiele osób ma problem z wilgocią na oknach dopiero po zamontowaniu nowych okien. Jest to spowodowane sposobem w jaki działa wentylacja grawitacyjna oraz tym, że poprzez montaż szczelnych okien odcięto dopływ świeżego powietrza. Rozwiązaniem będzie zostawianie rozszczelnionych okien i wietrzenie pomieszczeń.

A co zrobić z grzybem, który powstaje w okolicach okna?
Najpierw trzeba zlokalizować przyczynę, następnie usunąć go mechanicznie lub za pomocą środków chemicznych. Jeżeli grzyb stworzył się w tynku gipsowym proponuję skucie i zastosowanie tynku cementowo-wapiennego.

PGE Arena vs Veltins Arena

Jakiś czas temu na łamach polskiej prasy mogliśmy przeczytać, że niedawno oddany do użytku stadion w Gdańsku (PGE Arena) jest najpiękniejszy w Europie. Wszyscy wkoło byli zachwyceni, mimo, że stadion został oddany z opóźnieniem (nie odbył się mecz Polska-Francja) i były ogromne problemy, aby straż pożarna wydała zgodę na organizację imprez masowych (mecz z Niemcami odbył się warunkowo).



Na pierwsze mecze Lechii Gdańsk przychodziło po 30 tysięcy osób, po bilety ustawiały się gigantyczne kolejki, mimo niezapewnienia odpowiednich dojść do stadionu tłum parł dzielnie przez tory, krzaki, forsował płoty, wszystko to aby dotrzeć do wspaniałej areny oddanej ku chwale ...Cezara/Donalda Tuska (niepotrzebne skreślić).

Od momentu inauguracji mineły niespedłna 4 miesiące, frekwencja spadła do 12 tysięcy, prasa zaczyna informować, że loże biznesowe stoją puste a sam stadion może nie zarobić na swoje utrzymanie.

Niespodzianka? Nie



Moim zdaniem projektanci przygotowujący stadion popełnili bardzo poważny błąd. Nie przewidziano innego wykorzystania obiektu niż mecze pilkarskie. Niestety liga polska jest na tak żenującym poziomie, że stadion przyciągnie tylko fanatyków. Oliwy do ognia dodała wojenka, którą rząd przy popraciu mediów wydał kibicom. Cóż, platforma zyskała kilka procent, ale od stadionów odstraszeni zostali ludzie w obawie przed ekscesami. Warto zwrócić uwagę, że z momentem wypowiedzenia krucjaty przeciwko "bandyterce" policja wypuściła raport z którego jasno wynika, że stadiony są bezpieczne, ilość zadym w ostatnich latach spadła niemalże do zera, a główne naruszenie porządku to w większości przewinienia spotykane powszechnie w nocnych klubach, autobusach czy szkołach. Niestety, aby dotrzeć do raportu trzeba wykazać się wysiłkiem, bo dziwnym przypadkiem w mediach o raporcie była kompletna cisza.




Dodanie dachu nad stadionem oraz systemu zabezpieczenia murawy przed zadeptaniem pozwoliłoby znacznie zwiększyć liczbę potencjalnych imprez. Koszt? Za podobne pieniądze wybudowano stadion Shalke, który ma pojemność 61 500 w meczach klubowych, zadaszenie oraz jeżdżącą murawę. No, ale wiadomo, że koszt pracy jest znacznie wyższy w Polsce (Jest ??), pozatym prezesom (tak, liczba mnoga) inwestycji finansowanej przez budżet państwa należą się premie (Tak??), stąd zapewne ta różnica.

Poniżej porównanie stadionu Shalke do stadionu Lechii:


Do tej pory na stadionie w Gelsenkirchen oprócz meczów piłkarskich były organizowane koncerty (np. Metallica), jubileuszowe setne zawody GP na żużlu, mecz otwarcia mistrzostw świata w hokeju na lodzie (77 803 widzów na meczu!), a w grudniu odbędą się zawody biathlonowe. Poniżej filmy z otwarcia mistrzostw świata w hokeju na lodzie oraz z ostatniego meczu Lechii Gdańsk - mimo wszystko wolę atmosferę panującą na polskich stadionach:




Nie chce być złym prorokiem, ale moim zdaniem 40- tysięczne, niezagospodarowane, budowane za publiczne pieniądze stadiony mogą mieć taki sam wpływ na gospodarkę Polski jak areny olimpijskie na Grecję i mistrzowskie stadiony na Portugalię (obeceni rozważa się ich rozbiórkę).

Poniżej kilka zdjęć z zawodów odbywających się na Veltins Arena:

Drgania konstrukcji

Jedną z podstawową analiz projektowanej konstrukcji oprócz Stanu Granicznej Nośności oraz Stanu Granicznej Użytkowalności jest analiza drgań konstrukcji.

Drgania własne są to drgania ciała wywołane wychyleniem z położenia równowagi trwałej, kiedy na ciało nie działają żadne siły, poza siłami określającymi położenie równowagi i siłami dążącymi do jej przywrócenia. Ciała i układy ciał mogą posiadać wiele częstotliwości drgań własnych - bardzo dobrym przykładem tego faktu jest dzwon, który po uderzeniu wykonuje drgania prowadzące do tego, że słyszymy dźwięk. Uderzając dzwon w różne miejsca wywołujemy różne dźwięki, a więc i częstotliwość drgań własnych jest różna.

Zjawisku drgań poświęca się dużą uwagę z powodu niebezpieczeństwa "rozbujania" konstrukcji pod wpływem pojawiających się sił zewnętrznych. Jeżeli siły te pokryją się z częstotliwością drgań własnych konstrukcji nastąpi wzrost wartości tych drgań co po pewnym czasie może doprowadzić do odkształceń i zniszczenia konstrukcji.



Należy tak projektować konstrukcję, aby poszczególne jej elementy współdziałały ze sobą przy tłumieniu pojawiających się drgań o częstotliwościach rezonansowych.

Dla zainteresowanych więcej informacji pod tym linkiem.

Skróty klawiszowe w AutoCAD

Sposobów narysowania danego rysunku jest tak dużo jak kreślarzy zasiadających do tego zadania. Rzut parteru można zacząć rysować od lewej strony, od prawej, a nawet od środka. Linie pośrednie można rysować za krótkie, aby potem je przedłużać, można rysować za długie, aby móc je za pomocą jednego polecenia skrócić do pożądanego wymiaru, można również od samego początku stosować dokładny wymiar wklepując go ręcznie z klawiatury.

Aby ułatwić sobie pracę z programem AutoCAD proponuję utworzyć własne skróty klawiszowe najczęściej stosowanych poleceń. Sprawa jest bardzo prosta, a cały sekret kryje się w zlokalizowaniu i edytowaniu pliku acad.pgp.

Jest on najczęściej ukryty w folderze w którym zainstalowaliśmy naszego AutoCADa - ze względu na wersję programu, dokładna lokalizacja może się różnić. Proponuję skorzystać z wyszukiwarki dostarczonej przez system Windows i wklepać tam acad.pgp.


Jeżeli się nie uda klikamy wyświetl więcej wyników i zaznaczając obszar poszukiwań kontynuujemy namierzanie.


Następnie przechodzimy do edycji acad.pgp za pomocą notatnika. Na samym końcu proponuję stworzyć takie wpisy:

; Moje skróty ;

Lista poleceń

; Koniec skrótów ;


Oczywiście zamiast "Lista poleceń" wpisujemy własne skróty klawiszowe wraz z odpowiadającym im poleceniom używanym przez AutoCADa, według scheamtu:

1, *ODLEG
q, *LINIA
...

Jeżeli wybrany przez nas symbol był przypisany wcześniej do innego polecenia, to program skorzysta z wpisu który znajduje się niżej w edytowanym przez nas pliku - z tego właśnie powodu nasze skróty tworzymy na samym dole.
Należy pamiętać, że dane z pliku acad.pgp są wczytywane przy uruchomianiu programu AutoCAD, dlatego mając włączony program i modyfikując skróty klawiszowe należy pamiętać o ponownym uruchomieniu CAD-a.

Jeżeli ktoś korzysta z AutoCADa 2010 to własne skróty klawiszowe może zdefiniować już z poziomu programu. Z menu wybieramy Express Tools, następnie Command Alliases i pojawia nam się edytor z którym każdy sobie poradzi (po zapisaniu zmian nie ma potrzeby restartowania AutoCADa).


Jak widać na poniższym obrazku edytor dodał nam do pliku acad.pgp miejsce w którym będą dodawane nasze polecenia.


Na koniec chciałbym zwrócić uwagę na jeszcze jedną sprawę przyspieszającą pracę kreślarza. Zamiast wciskania ENTER, aby zatwierdzić dane polecenie, można wcisnąć SPACJĘ lub co według mnie dużo bardziej korzystne PRAWY PRZYCISK MYSZY.

Dzięki temu rysując linię nie musimy szukać polecenia w menu, następnie po narysowaniu odrywać prawej ręki od myszy aby wcisnąć enter, wystarczy wcisnąć Q, prawy przycisk myszy, narysować i zakończyć wciskając również prawy przycisk myszy.
Oszczędność około 0,5 sekundy, ale pomnożona przez tysiące poleceń, daje ogromną ilość dodatkowego czasu. Moim zdaniem opłaca się.

Strop Swedeck - szalunek tracony

Jak sama nazwa wskazuje strop Swedeck jest szwedzkim rozwiązaniem żebrowego stropu żelbetonowego wprowadzonym w Polsce. Rozwiązanie prezentowane poniżej jest bardzo popularne w krajach skandynawskich oraz zachodniej Europy.


Konstrukcja stropu składa się z:

1. Żeber, których szkielet składa się z prętów poziomych oraz łączących ich strzemion. Zbrojenie przymocowane jest do blachy dennej o grubości 1,5 cm.

2. Blach głównych deskowania - są to galwanizowane i profilowane blachy TP 20 grubości 0,7 cm.

3. Blach krańcowych - służących do zaślepienia i uszczelnienia konstrukcji stropu. Są one odpowiednio sztywne aby przeciwdziałać parciu betonu.

4. Siatek zbrojeniowych - układanych na górę konstrukcji, opierających się na górnych prętach poziomych żeber.



Rozstaw żeber wynosi od 50 do 150 cm, przy czym standardowy rozstaw to 120 cm. Wysokość żebra kształtowana jest w przedziale 25-76 cm, a szerokość 14 lub 20 cm. Betonowa płyta górna ma grubość od 10 do 16 cm. Maksymalna rozpiętość stropu może wynosić nawet 18 m.


Strop na czas montażu wymaga podparcia w odstępach co 1,2 m. System stropów Swedeck umożliwia łatwy i krótki montaż - czas montażu 1m2 stropu to około 0,3 roboczogodziny. Jest wykorzystywany głównie podczas budowy obiektów wielkopowierzchniowych takich jak parkingi, budynki przemysłowe, domy handlowe, garaże wielopoziomowe, szpitale oraz biurowce.

Styropian

Styropian jest polską nazwą spienionego polistyrenu, na zachodzie spotkamy się ze skrótem EPS (Expanded Polystyrene). Powstaje poprzez podgrzanie granulek polistyrenu za pomocą pary wodnej, powodując ich spienienie. Podczas tego procesu granulki wielokrotnie powiększają swoją powierzchnię.



Wykorzystywany jest głównie do produkcji opakowań oraz w budownictwie jako tworzywo termoizolacyjne. Obecnie zawodowo jestem z nim związany z powodu pierwszego zastosowania, ale skupimy się na omówieniu jego cech wykorzystywanych w budownictwie. Na początek zapraszam do obejrzenia filmu, który zobrazuje proces tworzenia płyt styropianowych:



Styropian swoje bardzo dobre właściwości izolacyjne zawdzięcza porowatej budowie. Unieruchomienie powietrza między granulkami polistyrenu w małych zamkniętych porach umożliwia lepsze wykorzystanie jego właściwości izolacyjnych. Powietrze znajdujące się w ruchu przenosi również ciepło przez konwekcję. Dlatego w gruboporowatych, jamistych materiałach z wydłużonymi otwartymi porami są warunki do przenikania konwekcyjnych potoków powietrza. Materiał taki jest lepszym przewodnikiem ciepła niż materiał z małymi i zamkniętymi porami. Im mniejsza objętość powietrza zamkniętego w oddzielnych porach, tym mniejsza możliwość konwekcji i tym lepsza izolacja cieplna.

Średni współczynnik przewodzenia ciepła Lambda dla styropianu wynosi 0,028 [W/m K]. Aby zrozumieć jak małą wartością to jest proponuję wyobrazić sobie ścianę składającą się z 10 cm styropianu i 10 cm betonu zbrojonego (wsp. lambda = 1,7 [W/m K]). Przy różnicy temperatur na zewnątrz i wewnątrz budynku wynoszącej 30 stopni, styropian stawi opór cieplny i "pochłonie" 29,5 stopnia, natomiast beton jedynie 0,5 stopnia.

Ponadto styropian jest materiałem, który nie pyli się, nie podrażnia skóry i oczu oraz nie powoduje alergii. Płyty styropianowe są nienasiąkliwy, posiadają małą przepuszczalność pary wodnej.


Styropian jest odporny na większość substancji chemicznych (oprócz rozpuszczalników organicznych) oraz na działanie czynników biologicznych (grzyby, pleśnie), jednak istnieje niebezpieczeństwo zagnieżdżenia się w nim zwierząt (ptaki, gryzonie, owady). Styropian bardzo dobrze znosi działanie czynników atmosferycznych oprócz promieniowania UV. Promieniowanie UV działające powyżej 8 tygodni na nieosłonięte płyty styropianowe powoduje ich żółknięcie i kruszenie.


Najpoważniejszą wadą styropianu jest jego palność. W obcym płomieniu styropian się pali (topi, zwęgla). Jednak spalanie styropianu przebiega bardzo wolno, a podczas spalania nie wydzielają się gazy spalinowe o dużej toksyczności. Natomiast po odjęciu płomienia styropian przestaje się palić i ponownie sam się nie zapala (styropian samogasnący FS – Fire Safe). Przeprowadzone badania dowiodły, że w przypadku pożaru elewacji budynku docieplonej płytami styropianowymi nie następuje tzw. pełzanie ognia po elewacji oraz nie następuje odpadanie płyt styropianowych od ściany budynku, a powierzchnia docieplenia zachowuje ciągłość. Ze względu na palność styropianu przepisy przeciwpożarowe ograniczają jego stosowanie do 11 kondygnacji przy docieplaniu ścian budynków istniejących wzniesionych przed 28.04.1998 i do 25 m przy docieplaniu ścian budynków wzniesionych po 28.04.1998 oraz w budynkach nowo wznoszonych.


Oprócz właściwości fizycznych i ceny za styropianem również przemawia łatwość obróbki i montażu - nie potrzeba skomplikowanego sprzętu (wystarczy piła lub nóż i młotek).
Dodatkowo styropian występuje również w postaci izolacji sypkiej, którą wykorzystuje się do zwiększenia oporu cieplnego konstrukcji poprzez wtłoczenie jej w miejsca trudno dostępne.

Ogrzewanie podłogowe

W ostatnich latach ogrzewanie podłogowe w Polsce znajduje coraz więcej zwolenników. Budujący domy jednorodzinne często stoją przed dylematem wyboru między ogrzewaniem tradycyjnym a podłogowym. Postaram się przedstawić ogólny zarys popularnej podłogówki oraz pokazać jej dobre oraz złe strony.

Na początku warto zauważyć iż istnieją dwa rodzaje ogrzewania podłogowego - elektryczne oraz wodne. Łatwiejsze w montażu oraz eksploatacji jest ogrzewania elektryczne, lecz z powodu wysokich kosztów energii elektrycznej nie polecam tego rozwiązania (chyba, że ktoś ma dostęp do taniego prądu - przydomowa elektrownia). A więc skupiamy się na wodnym ogrzewaniu podłogowym.

A wygląda to tak:


Do kotłowni poprzez skrzynkę z rozdzielaczami(z mosiądzu, mosiądzu-niklowanego lub stali nierdzewnej) podłączone są rurki miedziane lub z tworzyw sztucznych przez które przepływa ciepła woda. W miarę pokonywania coraz większego dystansu następuje oddanie ciepła przez wodę i do kotłowni wraca wystudzona woda. Ciepło oddane przez wodę jest akumulowane w specjalnej wylewce (jastrych) oraz wykładzinie podłogowej. W tym miejscu pojawia się pierwszy problem związany z instalacją ogrzewania podłogowego, mianowicie należy dokładnie obliczyć szybkość utraty temperatury przez wodę i zaprojektować ułożenie przewodów, aby uniknąć niedogrzania pewnych obszarów.

Przewody układa się na dwa sposoby:


Dużym plusem układu ślimakowego jest fakt, że przewód dostarczający ciepłą wodę i przewód odbierający zimną są ułożone naprzemiennie.


Jak widać na powyższym zdjęciu w okolicach okien i drzwi balkonowych następuje zagęszczenie przewodów.


Celem uniknięcie utraty ciepła ogrzewanie podłogowe układa się na warstwie izolacyjnej (np. utwardzony styropian), stosuje wylewki które kumulują ciepło, na których bezpośrednio umieszczona jest warstwa użytkowa.
Specjalnie użyłem nazwy warstwa użytkowa ponieważ przy zastosowaniu ogrzewania podłogowego należy poważnie zastanowić się nad warstwą wykończeniową. Nie może to być materiał, który ma duży opór cieplny (np. dywany), ponieważ będzie on "przechwytywał" całe ciepło. Kładąc wykładzinę należy zwrócić uwagę, aby miała niski opór cieplny oraz mały skurcz temperaturowy.

W tym miejscu warto zaznaczyć iż przy układaniu ogrzewania podłogowego należy zawsze pamiętać o taśmach dylatacyjnych przy ścianach zewnętrznych, wewnętrznych oraz takich elementach jak kolumny czy podpory. Rola dylatacji polega na przejmowaniu naprężeń jastrychu – płyty grzewczej, które powstają podczas zmian temperatury.

Do montowania rurek ogrzewania podłogowego stosuje się:
- listwy
- maty na których między guzkami prowadzi się rurki
- spinacze


Trzecią poważną wadę ogrzewania podłogowego prezentuje poniższy wykres:


Ze względu na stosunkowo wysoką temperaturę przy powierzchni podłogi ogrzewania podłogowego nie powinno się stosować w pomieszczeniach, gdzie często przebywamy w pozycji siedzącej lub leżącej (szczególnie sypialnie).Z drugiej stronie taki sposób ogrzewania idealnie nadaje się do pomieszczeń w których jesteśmy w ruchu (łazienki, kuchnie, korytarze).

Osobiście zainwestowałbym w ogrzewanie podłogowe, jednak w połączeniu z ogrzewaniem tradycyjnym. W pomieszczeniach w których stosuje się płytki podłogowe, a więc kuchnia, łazienka oraz korytarz zastosowałbym ogrzewanie podłogowe, natomiast w pozostałych pomieszczeniach ogrzewanie tradycyjne. Jednak przed przystąpieniem do montażu rurek dokonałbym dokładnych obliczeń wydajności ogrzewania w poszczególnych miejscach w budynku. Lepiej więcej czasu (i pieniędzy) poświęcić na zaplanowanie inwestycji, niż potem mieć problemy z dogrzaniem domu i stawać przed dylematem instalacji dodatkowego grzejniki lub kucia podłogi.

Wentylacja naturalna

Pisząc wpis o kominie miałem zamiar zrobić go pierwszym z serii wpisów poświęconych procesowi przepływu powietrza. Jak wiemy stały dopływ świeżego powietrza jest jednym z aspektów wpływających na komfort przebywania w danym budynku. W poniższym tekście postaram się wyjaśnić proces wentylacji naturalnej zachodzący w konstrukcjach budowlanych.


Wentylacja naturalna polega na wymianie powietrza w pomieszczeniu następującej na skutek oddziaływania na budynek czynników atmosferycznych bez konieczności stosowania urządzeń mechanicznych z napędem elektrycznym. Wymiana powietrza jest spowodowane trzema czynnikami omówionymi poniżej.

Różnica temperatury powietrza wewnątrz i na zewnątrz pomieszczenia wentylowanego powoduje powstanie różnicy gęstości powietrza (cieplejsze powietrze jest mniej gęste). Gdy temperatura wewnętrzna jest wyższa od zewnętrznej (zimą), wówczas powietrze znajujące się w pomieszczeniu - jest lżejsze - wznosi się ku górze i uchodzi na zewnątrz przez otwory i nieszczelności. Na jego miejsce przez otwory i nieszczelności w dolnej części pomieszczenia wpływa powietrze chłodniejsze. W ten sposób u dołu pomieszczenia tworzy się podciśnienie, natomiast u góry nadciśnienie.

Na wymianę powietrza w pomieszczeniu ma również wpływ różnicy temperatur powietrza na zewnątrz przy przeciwległych ścianach. Powstaje ona na skutek nasłonecznienia jednej ze ścian zewnętrznych pomieszczenia, powodując różnicę ciśnienia. Zjawisko to powoduje ruch powietrza od ściany chłodniejszej do ogrzanej.

Również działanie wiatru, powodujące powstawanie stref nadciśnienia i podciśnienia przy śćianach zewnętrznych budynku, oddziałowuje na wentylację naturalną. Nadciśnienie powstaje przy powierzchni ściany nawietrznej, po stronie napływu wiatru. Następuje tam zmiana energii kinetycznej wiatru na energię ciśnienia statycznego, co powoduje ruch powietrza do wnętrza budynku. Podciśnienie wytworzone przy innych ścianach budynku sprzyja wysysaniu powietrza z jego wnętrza.

Wymienione czynniki atmosferyczne działają jednocześnie, czasem współdziałając, czasem przeciwdziałając sobie, wobec czego ich wpływy mogą się sumować lub niwelować.

Praca zaliczeniowa - Budownictwo Ogólne

Cztery z sześciu rysunków stanowiących podstawę do zaliczenia tego przedmiotu:

Przekrój pionowy:

Rzut typowej kondygnacji:

Rzut stropodachu:

Przekrój przez szczegóły konstrukcji:

Komin

Każdy człowiek na świecie zdaje sobie sprawę z istnienia konstrukcji zwanej kominem. Zapewne większość osób wie o istnieniu zjawiska zwanego cugiem. Jednak nie wiele osób potrafi wyjaśnić sens działania cugu i komina.


Gdy rozpalimy ogień w kominku, w dobrze izolowanym kominie powstaje wyższa temperatura niż na zewnątrz. Powoduje to spadek gęstości powietrza cieplejszego.

p = p / r x T , gdzie r - indywidualna stała gazowa dla powietrza

Jak wynika ze wzoru wzrost gęstości powietrza jest wprost proporcjonalny do ciśnienia oraz odwrotnie proporcjonalny do temperatury. Ponieważ ciśnienie nie ulega dużym wahaniom, dla naszych rozważań można je pominąć i skupić się na temperaturze. Pięciokrotny wzrost temperatury (np. z 10 do 50 stopni Celsjusza) powoduje pięciokrotny spadek gęstości.

Prowadzi to do powstania u podstawy komina, czyli w pomieszczeniu zamkniętym, tzw. ciśnienia czynnego, ∆p. Ciśnienie czynne jest różnicą ciśnień hydrostatycznych pomiędzy ciśnieniem wywieranym przez słup powietrza zewnętrznego o gęstości ρz a ciśnieniem wywieranym przez słup powietrza wewnętrznego o gęstości ρw. Ponieważ ciśnienia te wyznacza się na poziomie odpowiadającym podstawie komina o wysokości h, to ciśnienie czynne dane jest wzorem:

∆p = (ρz− ρw)x h x g ,

gdzie g – przyspieszenie ziemskie. Im większa wartość ciśnienia czynnego, tym
lepszy ciąg powietrza(im większa różnica temperatur na zewnątrz i w środku komina tym lepszy cug powietrza).


Jednym z głównych wymogów dla komina jest odpowiednie ocieplenie, przeciwdziałające oziębieniu powietrza i zmniejszeniu efektywnej wysokości słupa ciepłego powietrza h, w konsekwencji spadku ciśnienia czynnego(2)i zmniejszenia cugu.




Na początku XX w. pojawiły się plany wykorzystania ruchu konwekcyjnego powietrza do wytworzenia energii elektrycznej pod nazwą "solar tower". W roku 1975 Robert E. Lucier przedstawił patenty na wieżę słoneczną, które w ciągu kilku lat zostały wykupione przez Australię, Kanadę, Izrael, oraz USA. Jak do tej pory jedyna taka konstrukcja na świecie powstała za niemieckie pieniądze w 1982 roku 150 km od Madrytu. Konstrukcja składała się z komina o wysokości 195 m i średnicy 10 m, oraz kolektora o całkowitej powierzchni 46000 metrów kwadratowych (o średnicy 244 m), uzyskując na wyjściu moc elektryczną 50 kW. Konstrukcja pilotażowa pracowała około 8 lat, lecz z powodu "niestabilności komina wywołanej przez wiry", została rozebrana w roku 1989.



Obecnie trwają przygotowania do budowy dwóch konstrukcji tego typu (w Hiszpanii oraz Australii), jednak ich powstanie jest pod dużym znakiem zapytania. Na dzień dzisiejszy wiele innych projektów bazujących na wykorzystaniu ciepła słonecznego posiada wyższą sprawność w przeliczeniu na metr kwadratowy. Pewnym rozwiązaniem jest połączenie funkcji elektrowni elektrycznej wraz z atrakcją turystyczną poprzez budowę tarasu widokowego na szczycie komina. Poniżej lekko futurystyczna wizja wieży słonecznej.