Beregning af skorstenstræk

Her vises en simpel metode til at beregne det teoretiske skorstenstræk i en simpel skorsten, baseret på formlerne i Varme ståbi (Varme ståbi. 4. udgave. 2004. Nyt Teknisk Forlag. ISBN 87-571-2546-5). En langt En langt mere detaljeret og kompleks beregning kan udføres efter CEN-standarden EN 13384-1.  Der findes PC software til at gøre dette.

Det teoretiske maksimale undertryk i en skorsten kan beregnes ved at multiplicere den effektive skorstenshøjde med forskellen i vægtfylde mellem røggassen i skorstenen og udeluften.

p_H = H · (ρ_L – ρ_R) · g

Hvor:

p_H                        er opdriften eller statisk træk (Pa)

H                          er skorstenens højde fra ildsted til top (m)

ρ_L                         er luftens massefylde (kg/m³)

ρ_R                         er røgens massefylde (kg/m³)

g                           er tyngdeaccelerationen (= 9,81 m/s²)

En række faktorer, som røgens friktionsmodstand i rør og i enkeltmodstande som bøjninger, reducerer trækket i skorstenen. Friktionsmodstanden er normalt meget lille og næsten betydningsløs for trækket, mens bøjninger kan have væsentlig betydning. Skorstenens effektive træk eller undertryk er differencen mellem opdriften (det statiske tryk p_H) og den samlede friktionsmodstand p_F.

                             P_z = p_H – p_F

Hvor:

P_z                         er skorstenens effektive træk (Pa)

p_H                        er opdriften eller statisk træk (Pa)

p_F                         er den samlede friktionsmodstanden (Pa)

For at skorstenen skal kunne fungere med en given brændeovn, skal skorstenens effektive træk p_z være større end modstanden Δp i brændeovnen (= det nødvendige skorstenstræk).

Ved naturligt træk i en lige stålskorsten lodret op fra toppen af en brændeovn (uden bøjninger) er friktionsmodstanden p_F en meget lille størrelse, og den nødvendige minimumsskorstenshøjde H_min kan tilnærmelsesvis beregnes efter formlen:

H_min = Δp / ((273 · ((ρ_0L / (273 + t_L)) – (ρ_0R / (273 + t_R)))) · g)

Hvor:

Δp                        er ovnens trækbehov

ρ_0L                       er luftens massefylde ved 0 °C

ρ_0R                       er røgens massefylde ved 0 °C

t_L                          er luftens temperatur ved skorstenstoppen

t_R                          er røgens middeltemperatur

Har skorstenen bøjninger og/eller vandrette rørstykker kan friktions­modstanden være væsentlig og bør indgå i en beregning eller vurdering af den nødvendige skorstenshøjde.

Ud fra formlen kan den nødvendige minimumsskorstenshøjde beregnes for en fast udetemperatur, forskellige røggastemperaturer og ovnens trækbehov, hvilket er vist i nedenstående figur for en udetemperatur på 5 °C.

Skorstenstrækket afhænger hovedsageligt af røggastemperaturen og udetemperaturen, samt skorstenshøjden. For at beregne en skorstenshøjde skal man derfor have værdier for temperaturerne, og man skal kende brændeovnens trækbehov.

Det ses tydeligt af diagrammet, hvor stor betydning røggastemperaturen har for skorstenstrækket. Øges røggastemperaturen fra 100 °C til 200 °C, så reduceres den nødvendige skorstenshøjde ved 20 Pa fra ca. 6,3 m til knap 4 m.

Udetemperaturen er i beregningen sat til 5 °C, men den kunne også være 10 – 12 °C som en øvre grænse for den højeste udetemperatur, hvor brændeovnen forventes anvendt, hvilket ville give lidt højere skorstenshøjder.