Fabrieksschoorstenen: verschil tussen versies

Uit Wouda's Wiki
Naar navigatie springen Naar zoeken springen
imported>Jan Pieter Rottine
k (Tekst iets aangepast)
 
(44 tussenliggende versies door 5 gebruikers niet weergegeven)
Regel 1: Regel 1:
=='''De fabrieksschoorsteen'''==
Historische fabrieksschoorstenen behoren tot een bijzondere groep binnen de industriële erfgoederen. Door hun hoogte vormen ze vaak markante elementen in het landschap of het stadsbeeld. Groeiende erkenning van de fabrieksschoorsteen als monument van voormalige bedrijvigheid heeft de afgelopen jaren geleid tot aanwijzing van een groot aantal schoorstenen als Rijksmonument.


De '''historische fabrieksschoorstenen''' vormen een bijzondere groep binnen de industriële erfgoederen. Door hun '''hoogte''' vormen ze vaak '''markante elementen''' '''in het landschap of het stadsbeeld'''. De herwaardering van de schoorsteen als '''monument van voormalige bedrijvigheid''' heeft ondertussen grote vormen aangenomen. Groeiende erkenning heeft geleid tot aanwijzingen als rijksmonument.


==='''Historische ontwikkeling'''===
== Historische ontwikkeling ==
Door het in gebruik nemen van stoommachines worden er '''in de negentiende eeuw veel fabrieksschoorstenen''' gebouwd. In elke bedrijfstak waar behoefte is aan kracht of energie zijn schoorstenen nodig, zoals bij '''steenfabrieken, wasserijen en zuivelfabrieken'''. Naast stoombedrijven zijn er ook schoorstenen gebouwd bij '''gemalen''' en ketelhuizen van '''tuinbouwbedrijven, kloosters, zorginstellingen en openbare nutsbedrijven, zwembaden en scholen'''.
[[Bestand:Bouw van de Amsterdamsche Meel- en Broodfabriek.jpg|miniatuur|upright=1.1|Bouw van fabrieksschoorsteen met buitenwerkse steiger in 1863/1864 bij de Amsterdamsche Meel- en Broodfabriek. Bron: Stadsarchief Amsterdam/foto Jacob Olie]]
Door het in gebruik nemen van stoommachines worden er in de negentiende eeuw veel fabrieksschoorstenen gebouwd. In elke bedrijfstak waar behoefte is aan kracht of energie zijn schoorstenen nodig, zoals bij steenfabrieken, wasserijen en zuivelfabrieken. Er worden niet alleen schoorstenen gebouwd bij door stoomkracht aangedreven bedrijven en fabrieken, maar ook bij gemalen en ketelhuizen van tuinbouwbedrijven, kloosters, zorginstellingen, openbare nutsinstellingen, zwembaden en scholen. Er ontstaan bovendien nieuwe bedrijfstakken, zoals gas- en elektriciteitsbedrijven. Tussen 1820 en 1850 worden de schoorstenen steeds hoger, maar de traditionele bouwmethode blijft gelijk (zie afbeelding rechts).  


In '''1775''' wordt er in Nederland het '''eerste stoomgemaal in gebruik''' genomen. Tussen 1820 en 1850 worden de '''schoorstenen steeds hoger''', maar de traditionele bouwmethoden blijven gelijk.
In de berekening van de maatvoering en de noodzakelijke hoogte, diameter en trek is het verwarmende oppervlak van de ketel(s) een belangrijk gegeven. Bovendien speelt de soort ketel, de hitte en de chemische samenstelling van de rookgassen een rol.  


[[Bestand:Schoorsteen_15_v2.jpg|200x275px|link=]]
<br clear=all>
[[Bestand:Schoorsteen 5.jpg|miniatuur|upright=1.5|links|Schoolplaat Enschede, H. Heijenbrock 1916]]
In het begin van de twintigste eeuw ontstaan er door de grote aantallen te bouwen schoorstenen al spoedig standaardmodellen voor de kleinere schoorstenen tot ongeveer twintig meter hoogte. Ze zijn vaak aan de diverse uitvoeringen van de kop te herkennen. Vaak leveren de steenfabrieken series van speciale profielstenen, waarmee deze standaardkoppen kunnen worden gerealiseerd.


Er ontstaan bovendien nieuwe bedrijfstakken, zoals '''gas- en elektriciteitsbedrijven'''.  
Tot de tweede wereldoorlog blijft de vormgeving traditioneel. Daarna ontstaan er fabrieksschoorstenen van nieuw toegepaste materialen zoals beton en staal. Door de afname van het gebruik van stoommachines worden er na 1970 vrijwel geen nieuwe schoorstenen meer gebouwd. De nog bestaande schoorstenen zijn zodoende industriële monumenten geworden.  
In de '''berekening van de maatvoering en de noodzakelijke hoogte, diameter en trek is het verwarmende oppervlak van de ketel(s)''' een belangrijk gegeven. Bovendien speelt de '''soort ketel, de hitte en de chemische samenstelling van de rookgassen''' een rol.  


In het '''begin van de twintigste eeuw''' ontstaan er door de grote aantallen te bouwen schoorstenen al spoedig '''standaardmodellen''' voor de kleinere schoorstenen tot ongeveer twintig meter hoogte. Ze zijn vaak aan '''de diverse uitvoeringen van de kop''' te herkennen.
In Nederland zijn in totaal ooit ongeveer 11.000 schoorstenen gebouwd, waarvan er anno 2022 nog circa 600 behouden zijn gebleven.<br clear=all>
Vaak leveren de steenfabrieken series van speciaal gebogen stenen, waarmee deze standaardkoppen kunnen worden gerealiseerd.  


'''Tot de tweede wereldoorlog blijft de vormgeving traditioneel'''. Daarna ontstaan er fabrieksschoorstenen van nieuw toegepaste materialen zoals beton en staal.
== Bouw ==
Door de afname van het gebruik van stoommachines worden er '''na 1970 vrijwel geen nieuwe schoorstenen meer''' gebouwd. De nog bestaande schoorstenen zijn zodoende evenzovele '''monumenten''' geworden.
[[Bestand:Radiaalsteen van Canoy-Herfkens.jpg|miniatuur|upright=0.7|Radiaalsteen van Canoy-Herfkens]]
In Nederland worden vóór 1880 veel schoorstenen door buitenlandse bedrijven gebouwd, met name de hogere van boven de veertig meter. Vanaf 1880 ontstaan er ook in ons land gespecialiseerde schoorsteenbouwbedrijven, die langzaam de markt veroveren, nadat ze ervaring hebben opgedaan met de lagere schoorstenen.


In Nederland zijn in totaal '''ooit''' ongeveer '''10.000 schoorstenen''' gebouwd.
De oudste fabrieksschoorstenen worden van dezelfde stenen gebouwd als de bijbehorende gebouwen. In Friesland gebeurt dat met zogenoemde 'Friese moppen', vaak in 'kops verband' in de schoorsteen verwerkt. Dat kan, omdat de af te voeren rookgassen bij deze vroegste generatie schoorstenen dan nog geen hoge temperaturen bereiken.
 
[[Bestand:Radiaalsteen van De Ridder.jpg|miniatuur|upright=0.7|Radiaalsteen van De Ridder]]
Met de komst van grotere stoomketels, grotere vuurhaarden en daarbij horende hogere schoorstenen neemt de behoefte aan grotere, eenvoudig te verwerken stenen toe. De Duitse uitvinding van de strengpers voor de steenfabricage maakt het vanaf 1855 mogelijk de klei in een bepaalde vorm te persen met het profiel van de gewenste steen. Hierdoor kan voor de schoorsteenbouw gebruik gemaakt worden van zogenoemde radiaalstenen. Dit zijn stenen in de vorm van een taartpunt, waarmee op efficiënte wijze ronde hogere schoorstenen kunnen worden gebouwd. Naast het feit dat radiaalstenen de geëigende vorm voor de bouw van ronde schoorstenen hebben, zijn zij veel groter van formaat dan gewone bakstenen en vervaardigd van kleisoorten met een verhoogde hittebestendigheid.  
   
   
==='''Bouw'''===
De firma Canoy-Herfkens uit Tegelen wordt in 1880 opgericht als steenfabriek met daarbij vanaf 1893 een schoorsteenbouwafdeling. Een andere Nederlandse schoorsteenbouwer was de firma De Ridder, die na 1900 een eigen steenfabriek kreeg in Oegstgeest. Bovendien was er nog een twintigtal kleinere schoorsteenbouwbedrijven die bouwen met de stenen van Canoy-Herfkens of De Ridder.
In Nederland worden '''voor 1880 veel schoorstenen door buitenlandse bedrijven''' gebouwd, met name de hogere van boven de veertig meter.
De komst van de radiaalsteen zorgt ook voor een omwenteling in de methode van schoorsteenbouw. Zij zijn veel groter dan de waalstenen of andere soorten en daarom kan er ook veel sneller mee worden gebouwd. De nieuwe werkwijze bestaat uit het feit dat men de schoorstenen steeds vaker van binnenuit gaat opmetselen en daarom geen buitenwerkse steiger meer hoeft te gebruiken.
Vanaf 1880 ontstaan er '''gespecialiseerde schoorsteenbouwbedrijven''', die langzaam de markt veroveren, nadat ze ervaring hebben opgedaan met de lagere schoorstenen.
<br clear=all>
 
=== Het metselen van een schoorsteen ===
[[Bestand:Schoorsteen in aanbouw.jpg|miniatuur|upright=0.9|Schoorsteen in aanbouw]]
Om redenen van kostenbesparing wordt vanaf eind negentiende eeuw de schacht van binnenuit en 'over de hand' gemetseld met passende radiaalstenen en gevoegd, zonder gebruik te maken van een steiger aan de buitenzijde. Als alternatief wordt een werksteiger aan de binnenzijde van de schacht toegepast, bestaande uit een rond plateau van op balken gemonteerde houten planken (zie afbeelding rechts). In het midden van het plateau is een vierkant gat uitgespaard waardoor bouwmaterialen en andere bouwattributen naar boven kunnen worden aangevoerd. Voor het ophijsen hiervan wordt gebruik gemaakt van een lier, hetzij via het hart van de schacht, hetzij via de buitenkant. Bij een schoorsteen met een kleinere diameter wordt hiertoe een galgboom bevestigd aan de klimijzers aan de binnenkant van de schacht die de werklieden gebruikten om boven te komen. Bij grote schoorstenen wordt veelal een bok in de vorm van een driepoot toegepast. Na het opmetselen van vijf lagen stenen wordt de werksteiger op een hoger niveau gebracht.
[[Bestand:Hulpmiddelen bij de bouw van de schacht.jpg|miniatuur|links|upright=1.8|Hulpmiddelen bij de bouw van de schacht]]
[[Bestand:Schoorsteen langsdoorsnede.jpg|miniatuur|upright=0.9|Langsdoorsnede van een schoorsteen]]
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


De '''oudste fabrieksschoorstenen worden van de zelfde stenen gebouwd als de bijbehorende gebouwen'''. In Friesland gebeurde dat van zogenoemde “Friese mop”, vaak in “kops verband” in de schoorsteen verwerkt. Dat kan, omdat de af te voeren rookgassen dan nog geen hoge temperaturen bereiken.


Met de komst van grotere stoomketels, grotere vuurhaarden en daarbij horende '''hogere schoorstenen''' neemt de '''behoefte aan grotere, eenvoudig te verwerken stenen''' toe.
De Duitse uitvinding van de '''strengpers voor de steenfabricage''' maakt het vanaf 1855 mogelijk '''de stenen in een bepaalde vorm te persen''' met bijbehorende industriële productie.
Hierdoor was het mogelijk voor de schoorsteenbouw gebruik te gaan maken van zogenoemde '''vormsteen of radiaalsteen'''. Dit zijn '''stenen in de vorm van een taartpunt''', waarmee gemakkelijk de ronde hogere schoorstenen kunnen worden gebouwd. Bovendien heeft deze steensoort een '''hogere hittebestendigheid'''. De '''vorm van de radiaal- of façonstenen moet veranderen naarmate de hoogte van de schoorsteen toeneemt'''.


[[Bestand:Schoorsteen_3.jpg|382x274px|link=]]
De firma '''Canoy-Herfkens uit Tegelen''' wordt in 1880 opgericht als steenfabriek met daarbij een '''schoorsteenbouwafdeling'''. Een andere Nederlandse schoorsteenbouwer was de firma '''De Ridder''', die na 1900 een eigen steenfabriek kreeg in Oegstgeest. Bovendien was er nog '''een twintigtal kleinere schoorsteenbouwbedrijven die bouwen met de stenen van Canoy-Herfkens of De Ridder'''.


[[Bestand:Schoorsteen_4.jpg|172x282px|link=]]


De''' radiaalsteen''' zorgt ook voor '''een omwenteling''' in de methode van schoorsteenbouw. Zij zijn veel groter dan de waalstenen of andere soorten en daarom '''kan er ook veel sneller mee worden gebouwd'''. De nieuwe werkwijze bestaat uit het feit dat men de schoorstenen steeds vaker '''van binnenuit''' gaat '''opmetselen''' en daarom '''geen buitenwerkse steiger meer''' hoeft te gebruiken.


==='''Vormgeving'''===
In de jaren '''tussen 1775 en 1820''' worden er vooral '''vierkante schoorstenen''' gebouwd, zonder enige versterking van de voet of sokkel.
<br>'''Na 1820''' worden er ook '''vierkante voeten met ronde schachten''' gebouwd. De '''oudste''' van dit model '''met nog zeer hoge vierkante voeten''', soms '''tot de helft van de pijphoogte'''.
<br>'''Bij de latere ronde schoorstenen''' is er '''minder aanhechting van roet''' en dus wordt '''na de eeuwwisseling de ronde voet regel en de vierkante een uitzondering'''.


De '''vroegste schoorstenen hebben nog geen uitkragende kop''', zoals later steeds meer wordt toegepast. '''Uitkraging''' heeft '''als voordeel een versteviging van de schoorsteen''' en '''minder last van de temperatuurverschillen''' tussen de rookgassen en de buitenlucht.
Vaak kan '''de bouwer van de schoorsteen''' worden '''herkend aan de vorm van de uitkraging'''.


[[Bestand:Schoorsteen_9.jpg|111x139px|link=]]
===Vormgeving===
 
In de jaren tussen 1775 en 1820 worden er vooral vierkante schoorstenen gebouwd, zonder enige versterking van de voet of sokkel. Na 1820 worden er ook vierkante voeten met ronde schachten gebouwd. De oudste van dit model zijn doorgaans voorzien van een hoge vierkante voet, soms tot de helft van de totale schoorsteenhoogte. Na de eeuwwisseling wordt de ronde voet regel en de vierkante een uitzondering.
 
Fabrieksschoorstenen zijn altijd een demonstratie van het vakmanschap van de metselaar geweest. Deze opvallende bouwwerken worden nog altijd bewonderd door velen. Maar de vaardigheden van de bouwers zijn niet altijd zichtbaar: ook onder de grond zit een wereld van kennis en vakmanschap, zoals in het ontwerp van de fundatie en de voet. De schoorsteen dient een grote stabiliteit te bezitten en moet jarenlang de windbelasting en bijkomende weersinvloeden kunnen trotseren.
 
Het fundament van een schoorsteen bestaat vaak uit een onderheiing met palen, die onderling verweven zijn met betonijzer en afgedekt worden door een betonnen plaat. De blauwdrukken van destijds getuigen nog steeds van de kennis en kunde van de toenmalige bouwkundigen.
 
 


Naast de uitkraging van de kop kan de schoorsteen '''ook worden versierd met contrasterende kleuren''' van stenen, soms ook wordt op deze wijze '''de bedrijfsnaam aangebracht''', eventueel ook met verspringend metselwerk.


Een schoorsteen kan '''schade''' oplopen '''door vochtproblemen en vorstinvloeden, kromtrekken door opname van water, vergipsing van de mortel door inwerking van de chemische samenstelling van de rookgassen'''. Hierbij is de hardheid van de stenen een belangrijke factor: de '''hardere Canoy-stenen''' bieden meer weerstand tegen deze invloeden dan de De Ridder-stenen.


[[Bestand:Schoorsteen_7.jpg|98x154px|link=]]


==='''Klimijzers en trekbanden'''===
Om inspecties zowel inwendig als uitwendig mogelijk te maken, worden er ijzeren '''klimijzers''' in de schoorstenen gemetseld.
<br>Voor de stevigheid, vooral bij hogere temperaturen, worden nieuwe schoorstenen een enkele keer meteen '''ingebonden met metalen trekbanden'''.
<br>'''Meestal''' worden trekbanden echter '''pas na vele jaren van gebruik''' aangebracht.
<br>De staat van de ijzeren klimijzers is van belang. Als die '''door roest''' gaan '''uitzetten''' kan er schade ontstaan aan het metselwerk, vaak aan de binnenkant van de schoorsteen. Het gebruik van '''trekbanden van roestvast staal''' is beter dan gegalvaniseerd of geschilderd ijzer.


[[Bestand:IMG_1956_k.jpg|400x600px|link=]]


==='''Bliksembeveiliging'''===
[[Bestand:Schoorsteen met uitkragende kop.jpg|miniatuur|links|upright=0.6|Uitkragende kop]]
Voor elke schoorsteen betekent '''blikseminslag een groot risico'''. Bij de bouw van de schoorsteen van het '''[[ir. D.F. Woudagemaal]]''' '''vond blikseminslag plaats''' die een totale verwoesting van de nieuwe schoorsteen betekent. De schoorsteen moet opnieuw worden gebouwd. Bliksembeveiliging is voor een fabrieksschoorsteen dus een absolute voorwaarde.
De vroegste schoorstenen hebben nog geen uitkragende kop, zoals later steeds meer wordt toegepast. Uitkraging heeft als voordeel  versteviging van de schoorsteen en minder last van de temperatuurverschillen tussen de rookgassen en de buitenlucht.
Vaak kan de ontwerper van de schoorsteen worden herkend aan de vorm van de uitkraging.


[[Bestand:Schoorsteen_10.jpg|108x160px|link=]]
Naast de uitkraging van de kop kan de schoorsteen ook worden versierd met contrasterende kleuren van stenen, soms ook wordt op deze wijze de bedrijfsnaam op de schacht aangebracht, eventueel ook met verspringend metselwerk.
<br clear=all>
==Schade en onderhoud==
[[Bestand:Klimijzers en trekbanden.jpg|miniatuur|links|upright=0.7|Klimijzers en trekbanden]]
Een schoorsteen kan schade oplopen door vochtproblemen en vorstinvloeden, kromtrekken door opname van water of vergipsing van de mortel door inwerking van de chemische samenstelling van de rookgassen. Hierbij is de hardheid van de stenen een belangrijke factor: de hardere Canoy-Herfkens stenen bieden meer weerstand tegen deze invloeden dan die van De Ridder.


'''(voor de informatie van deze tekst is gebruik gemaakt van de brochure Cultuurhistorie 10 – 2008 Rijksdienst voor archeologie, cultuurlandschap en monumenten)'''
Om inspecties zowel inwendig als uitwendig mogelijk te maken, worden er stalen klimijzers in de schoorstenen gemetseld.
<br>Voor de stevigheid, vooral bij hogere temperaturen, worden nieuwe schoorstenen een enkele keer meteen ingebonden met metalen trekbanden. Meestal worden trekbanden echter pas na vele jaren van gebruik aangebracht.
<br>De conditie van de klimijzers is van groot belang. Als die door roest gaan uitzetten kan er schade ontstaan aan het metselwerk, vaak aan de binnenkant van de schoorsteen. Het gebruik van trekbanden van roestvast staal is beter dan van gegalvaniseerd of geschilderd staal.


==='''Functie van de schoorsteen'''===
Als de kwaliteit van het ontwerp en de daaropvolgende bouw in orde is, heeft de schoorsteen weinig onderhoud nodig. Eventueel onderhoud hoeft slechts met lange tussenliggende periodes plaats te vinden.


De schoorsteen van de stookinrichting van een stoombedrijf heeft een '''tweeledig doel'''.
<br clear=all>
In de eerste plaats is dat '''het aanzuigen van de nodige luchthoeveelheid''' en '''ten tweede gaat het om het verwijderen van de verbrandingsproducten''' op een dergelijke hoogte, dat er voor de omwonenden geen gevaar en last ontstaat.
Daarvoor wordt vaak in de hinderwetvergunning '''een minimum hoogte vastgesteld''', die zeker ook '''afhangt van de aard van het ketelsysteem en de grootte van het verwarmend oppervlak'''.


De '''werking van de schoorsteen''' berust op '''het verschil in het soortelijk gewicht van de hete rookgassen en de omringende lucht van de atmosfeer'''.
[[Bestand:Schoorsteen blikseminslag.jpg|miniatuur|upright=0.9|Gevolgen van blikseminslag]]
De hete gaskolom in de schoorsteen ontwikkelt een '''opstijgende kracht''', die zo weinig mogelijk gehinderd wordt door de toestromende lucht onder het rooster (bij vaste brandstoffen) of in de brander (bij oliestook).
Voor elke schoorsteen betekent blikseminslag een groot risico. Bij de bouw van de schoorsteen van het [[ir. D.F. Woudagemaal]] vindt op zondag 16 juni 1918 blikseminslag plaats die een totale verwoesting van de zojuist gereedgekomen schoorsteen betekent. De schoorsteen moet opnieuw worden opgebouwd. Bliksembeveiliging is voor een fabrieksschoorsteen dus een absolute voorwaarde.


De '''doorstroomsnelheid''' is '''afhankelijk van de weerstand in de rookkanalen en de schoorsteen''', die weer bepaald wordt door de '''doorsnede''' en de '''hoogte'''.
Voor het relaas over de blikseminslag in 1918 zie: [[Bouw van het stoomgemaal]]
<br>Uiteraard speelt '''ook de temperatuur van de gassen''' een belangrijke rol.
<br clear=all>
==Functie en werking van de schoorsteen==


Als de kwaliteit van het ontwerp en de daaropvolgende bouw in orde is, heeft de schoorsteen '''weinig onderhoud''' nodig. Eventueel onderhoud hoeft slechts met lange tussenliggende periodes  plaats  te vinden.
De schoorsteen van de stookinrichting van een door stoomkracht aangedreven bedrijf heeft een tweeledig doel.
De '''doorsnede van de schoorsteen is vaak in overeenstemming met de doorsnede van het laatste rookkanaal of de som van de rookkanalen'''. Deze rookkanalen en de schoorsteen  hebben '''een ronde vorm''', omdat door een bepaalde omtrek het grootste oppervlak wordt ingesloten. De ronde wanden zijn daarbij een weerstand bepalende factor.  
In de eerste plaats is dat het aanzuigen van de nodige luchthoeveelheid en ten tweede gaat het om het verwijderen van de verbrandingsproducten op een zodanige hoogte, dat er voor de omwonenden geen gevaar en last ontstaat.  
Daarvoor wordt vaak in de hinderwetvergunning een minimumhoogte vastgesteld, die daarnaast ook afhangt van de aard van het ketelsysteem en de grootte van het verwarmend oppervlak.


Het '''kanaal aan de bovenkant''' van de schoorsteen moet '''in principe niet nauwer''' worden gemaakt '''dan aan de onderzijde''', het is zelfs beter om het aan de bovenzijde wijder te maken.  
De werking van de schoorsteen berust op het verschil in het soortelijk gewicht van de hete rookgassen en de omringende lucht van de atmosfeer.
Voor een goede trek moet '''de schoorsteenmiddellijn inwendig geheel, of nagenoeg geheel constant''' blijven. Daarom zou de schoorsteen beneden wel een zeer grote wanddikte moeten krijgen.
De hete gaskolom in de schoorsteen ontwikkelt een opstijgende kracht, waardoor onderin de schoorsteen een onderdruk ontstaat en lucht toestroomt onder het rooster (bij vaste brandstoffen) of in de brander (bij oliestook).


Om onnodige dikte van de steenmassa van de schoorsteenwanden te voorkomen, maakt men '''de wanddikte op bepaalde hoogte verspringend''', zodat de wanddikte '''niet dikker wordt dan voor de stabiliteit van de schoorsteen noodzakelijk''' is.
De doorstroomsnelheid is afhankelijk van de weerstand in de rookkanalen en de schoorsteen, die weer bepaald wordt door de doorsnede en de hoogte.
Uiteraard speelt ook de temperatuur van de gassen een belangrijke rol.


Zo krijgt men echter inwendig een pijp die beneden veel groter is dan boven. Om de constante binnenwerkse middellijn te realiseren , brengt men '''inwendig nog een losstaande, dunne pijp''' aan, de zogenoemde '''schutwand''', die '''binnenwerks ongeveer dezelfde middellijn heeft als de schoorsteen inwendig van boven'''.  
De doorsnede van de schoorsteen is vaak in overeenstemming met de doorsnede van het laatste rookkanaal of de som van de rookkanalen. Deze rookkanalen en de schoorsteen hebben een ronde vorm, omdat hierbij de verhouding oppervlak/omtrek het meest gunstig is. Ook de weerstand die de rookgassen ondervinden is lager.
De schutwand heeft bovendien als '''voordeel''', dat '''de buitenwand beschermd''' wordt tegen de hoge temperatuur van de doorstromende gassen.


[[Bestand:Schoorsteen_11_k.jpg|318×455px|link=]]


Omdat steen een slecht warmtegeleidende stof is, bestaat er een '''risico''' van scheuren in de dikke stenen wand. Er kunnen ook scheuren in de wand ontstaan door onjuiste constructie, verzakking (onvoldoende sterkte van het fundament), metselen onder onjuiste weersomstandigheden (vorst), etc.
[[Bestand:Ketelhuis en schoorsteen.jpg|miniatuur|links|upright=1|Schoorsteen Woudagemaal]]
Schoorsteenbouw vereist dus vakmanschap en bijbehorende ervaring.
Het kanaal aan de bovenkant van de schoorsteen moet in principe niet nauwer worden gemaakt dan aan de onderzijde, het is zelfs beter om het aan de bovenzijde wijder te maken.
Voor een goede trek moet de schoorsteendiameter inwendig geheel, of nagenoeg geheel constant blijven. Daarom zou de schoorsteen beneden wel een zeer grote wanddikte moeten krijgen.


In de laatste bouwperiode van fabrieksschoorstenen metselt men de schoorsteen '''van binnenuit''' op.  Hiervoor gebruikt men de '''passende radiale vormstenen, strengpersstenen met gaten'''. De gaten worden gedeeltelijk met specie gevuld, zodat er een sterke onderlinge verbinding tussen de steenlagen ontstaat.
Om onnodige dikte van de steenmassa van de schoorsteenwanden te voorkomen, maakt men de wanddikte op bepaalde hoogte verspringend, zodat de wanddikte niet dikker wordt dan voor de stabiliteit van de schoorsteen noodzakelijk is.


Voor de schoorstenen worden alleen '''de beste, goed doorbakken stenen''', de zogenoemde klinkers, gebruikt. Zo worden dus '''nauwkeurig geselecteerd''' voordat ze op het werk worden aangevoerd.
Zo krijgt men echter inwendig een schoorsteen die beneden veel groter is dan boven. Om de constante binnenwerkse middellijn te realiseren , brengt men inwendig nog een losstaande, dunne pijp aan, de zogenoemde schutwand, die binnenwerks ongeveer dezelfde middellijn heeft als de schoorsteen inwendig van boven.  
De schutwand heeft bovendien als voordeel, dat de buitenwand beschermd wordt tegen de hoge temperatuur van de doorstromende gassen.


Wanneer er '''meerdere metselaars''' gelijktijdig aan dezelfde schoorsteen werken, laat men ze '''voortdurend van plaats wisselen'''. Als de ene metselaar individueel wat meer specie gebruikt dan de andere en zou hij daarvoor ook dunnere stenen gebruiken ter compensatie, dan treedt er toch een nog een kromtrekken van de schoorsteen op als die zich “zet” tijdens de uitharding!
Omdat steen een slecht warmtegeleidende stof is, bestaat er een risico van scheuren in de dikke stenen wand. Er kunnen ook scheuren in de wand ontstaan door onjuiste constructie, verzakking (onvoldoende sterkte van het fundament), metselen onder onjuiste weersomstandigheden (vorst), etc.
Schoorsteenbouw vereist dus vakmanschap en bijbehorende ervaring.


Omdat men van binnenuit metselt, gebruikt men later '''geen steigers meer aan de buitenzijde''', die onnodig duur zijn gebleken.
Als bij een stookinstallatie de rookgassen een aantal malen langs de verwarmde oppervlakken worden geleid zullen de rookgassen al binnen het ketelsysteem sterk afkoelen. Als de rookgasweerstand in de rookkanalen verder redelijk groot is (ruwe oppervlakken), neemt de doorstroomsnelheid af en kan men onvoldoende trek verkrijgen.
<br>De metselaars staan daarbij op een planken vloer, waarvan de dragers in uitgespaarde holten in de binnenzijde geplaatst zijn en die van tijd tot tijd worden verhoogd, waarna de lagere holten passend met stenen worden opgevuld. Voor de metselaars wordt het materiaal via de buitenzijde omhoog gehesen. Daarvoor gebruikt men een bok, die ook steeds omhoog gebracht kan worden.


afbeelding
In zulke gevallen gaat men over tot kunstmatige trek.  Hiervoor kan men in de rookgasweg een ventilator plaatsen. Door het uitschakelen van de ventilator of door gebruik te maken van een regelbare klep in het rookkanaal kan men gemakkelijk overschakelen naar natuurlijke trek. Door tussenvormen heeft men een groot regelbereik.


Als bij een stookinstallatie de rookgassen een aantal malen langs de verwarmde oppervlakken worden geleid zullen de '''rookgassen al binnen het ketelsysteem sterk afkoelen'''. Als de rookgasweerstand in de rookkanalen verder redelijk groot is (ruwe oppervlakken), '''neemt de doorstroomsnelheid af''' en kan men '''onvoldoende trek''' verkrijgen.
Bij het stoken van de ketel kan men ook gebruik maken van geforceerde luchttoevoer onder de verbrandingsroosters. Ook hier maakt men dan gebruik van ventilatoren, waarbij bovendien weer regelmogelijkheden zijn door tussenstappen. Het beheer van deze mogelijkheden behoort tot het vakmanschap van de stokers.


In zulke gevallen gaat men over tot '''kunstmatige trek'''.  Hiervoor kan men '''in de rookgasweg een ventilator''' plaatsen. Door het uitschakelen van de ventilator of door gebruik te maken van '''een regelbare klep in het rookkanaal''' kan men gemakkelijk overschakelen naar natuurlijke trek. Door tussenvormen heeft men '''een groot regelbereik'''.


Bij het stoken van de ketel kan men ook gebruik maken van '''geforceerde luchttoevoer onder de verbrandingsroosters''''. Ook hier maakt men dan gebruik van''' ventilatoren''', waarbij bovendien weer regelmogelijkheden zijn door tussenstappen. Het beheer van deze mogelijkheden behoort tot het vakmanschap van de stokers.
== Bronnen ==
Dit systeem wordt ook toegepast bij de zes eerste Piedboeuf-ketels van het <strong>[[ir. D.F. Woudagemaal]]</strong>.
#Rijksdienst voor Archeologie, Cultuurlandschap en Monumenten. (2008). ''Fabrieksschoorstenen''.
#E.F. Scholl. (1903). ''De Gids voor Machinisten''
#Vereniging Krachtwerktuigen. (1942).''Stoom''
#Persoonlijke communicatie met Pierre Geelen, zoon van de schoorsteenbouwer van het Woudagemaal Sjang Geelen


'''(Voor de teksten is gebruik gemaakt van:
<br>
De Gids voor Machinisten, door E.F. Scholl, Leiden 1903
[[Category:Techniek in ketelhuis en rookgasafvoer]]
Stoom, uitgave der vereniging Krachtwerktuigen, Groningen 1942)'''

Huidige versie van 27 mei 2022 om 12:52

Historische fabrieksschoorstenen behoren tot een bijzondere groep binnen de industriële erfgoederen. Door hun hoogte vormen ze vaak markante elementen in het landschap of het stadsbeeld. Groeiende erkenning van de fabrieksschoorsteen als monument van voormalige bedrijvigheid heeft de afgelopen jaren geleid tot aanwijzing van een groot aantal schoorstenen als Rijksmonument.


Historische ontwikkeling

Bouw van fabrieksschoorsteen met buitenwerkse steiger in 1863/1864 bij de Amsterdamsche Meel- en Broodfabriek. Bron: Stadsarchief Amsterdam/foto Jacob Olie

Door het in gebruik nemen van stoommachines worden er in de negentiende eeuw veel fabrieksschoorstenen gebouwd. In elke bedrijfstak waar behoefte is aan kracht of energie zijn schoorstenen nodig, zoals bij steenfabrieken, wasserijen en zuivelfabrieken. Er worden niet alleen schoorstenen gebouwd bij door stoomkracht aangedreven bedrijven en fabrieken, maar ook bij gemalen en ketelhuizen van tuinbouwbedrijven, kloosters, zorginstellingen, openbare nutsinstellingen, zwembaden en scholen. Er ontstaan bovendien nieuwe bedrijfstakken, zoals gas- en elektriciteitsbedrijven. Tussen 1820 en 1850 worden de schoorstenen steeds hoger, maar de traditionele bouwmethode blijft gelijk (zie afbeelding rechts).

In de berekening van de maatvoering en de noodzakelijke hoogte, diameter en trek is het verwarmende oppervlak van de ketel(s) een belangrijk gegeven. Bovendien speelt de soort ketel, de hitte en de chemische samenstelling van de rookgassen een rol.


Schoolplaat Enschede, H. Heijenbrock 1916

In het begin van de twintigste eeuw ontstaan er door de grote aantallen te bouwen schoorstenen al spoedig standaardmodellen voor de kleinere schoorstenen tot ongeveer twintig meter hoogte. Ze zijn vaak aan de diverse uitvoeringen van de kop te herkennen. Vaak leveren de steenfabrieken series van speciale profielstenen, waarmee deze standaardkoppen kunnen worden gerealiseerd.

Tot de tweede wereldoorlog blijft de vormgeving traditioneel. Daarna ontstaan er fabrieksschoorstenen van nieuw toegepaste materialen zoals beton en staal. Door de afname van het gebruik van stoommachines worden er na 1970 vrijwel geen nieuwe schoorstenen meer gebouwd. De nog bestaande schoorstenen zijn zodoende industriële monumenten geworden.

In Nederland zijn in totaal ooit ongeveer 11.000 schoorstenen gebouwd, waarvan er anno 2022 nog circa 600 behouden zijn gebleven.

Bouw

Radiaalsteen van Canoy-Herfkens

In Nederland worden vóór 1880 veel schoorstenen door buitenlandse bedrijven gebouwd, met name de hogere van boven de veertig meter. Vanaf 1880 ontstaan er ook in ons land gespecialiseerde schoorsteenbouwbedrijven, die langzaam de markt veroveren, nadat ze ervaring hebben opgedaan met de lagere schoorstenen.

De oudste fabrieksschoorstenen worden van dezelfde stenen gebouwd als de bijbehorende gebouwen. In Friesland gebeurt dat met zogenoemde 'Friese moppen', vaak in 'kops verband' in de schoorsteen verwerkt. Dat kan, omdat de af te voeren rookgassen bij deze vroegste generatie schoorstenen dan nog geen hoge temperaturen bereiken.

Radiaalsteen van De Ridder

Met de komst van grotere stoomketels, grotere vuurhaarden en daarbij horende hogere schoorstenen neemt de behoefte aan grotere, eenvoudig te verwerken stenen toe. De Duitse uitvinding van de strengpers voor de steenfabricage maakt het vanaf 1855 mogelijk de klei in een bepaalde vorm te persen met het profiel van de gewenste steen. Hierdoor kan voor de schoorsteenbouw gebruik gemaakt worden van zogenoemde radiaalstenen. Dit zijn stenen in de vorm van een taartpunt, waarmee op efficiënte wijze ronde hogere schoorstenen kunnen worden gebouwd. Naast het feit dat radiaalstenen de geëigende vorm voor de bouw van ronde schoorstenen hebben, zijn zij veel groter van formaat dan gewone bakstenen en vervaardigd van kleisoorten met een verhoogde hittebestendigheid.

De firma Canoy-Herfkens uit Tegelen wordt in 1880 opgericht als steenfabriek met daarbij vanaf 1893 een schoorsteenbouwafdeling. Een andere Nederlandse schoorsteenbouwer was de firma De Ridder, die na 1900 een eigen steenfabriek kreeg in Oegstgeest. Bovendien was er nog een twintigtal kleinere schoorsteenbouwbedrijven die bouwen met de stenen van Canoy-Herfkens of De Ridder. De komst van de radiaalsteen zorgt ook voor een omwenteling in de methode van schoorsteenbouw. Zij zijn veel groter dan de waalstenen of andere soorten en daarom kan er ook veel sneller mee worden gebouwd. De nieuwe werkwijze bestaat uit het feit dat men de schoorstenen steeds vaker van binnenuit gaat opmetselen en daarom geen buitenwerkse steiger meer hoeft te gebruiken.

Het metselen van een schoorsteen

Schoorsteen in aanbouw

Om redenen van kostenbesparing wordt vanaf eind negentiende eeuw de schacht van binnenuit en 'over de hand' gemetseld met passende radiaalstenen en gevoegd, zonder gebruik te maken van een steiger aan de buitenzijde. Als alternatief wordt een werksteiger aan de binnenzijde van de schacht toegepast, bestaande uit een rond plateau van op balken gemonteerde houten planken (zie afbeelding rechts). In het midden van het plateau is een vierkant gat uitgespaard waardoor bouwmaterialen en andere bouwattributen naar boven kunnen worden aangevoerd. Voor het ophijsen hiervan wordt gebruik gemaakt van een lier, hetzij via het hart van de schacht, hetzij via de buitenkant. Bij een schoorsteen met een kleinere diameter wordt hiertoe een galgboom bevestigd aan de klimijzers aan de binnenkant van de schacht die de werklieden gebruikten om boven te komen. Bij grote schoorstenen wordt veelal een bok in de vorm van een driepoot toegepast. Na het opmetselen van vijf lagen stenen wordt de werksteiger op een hoger niveau gebracht.

Hulpmiddelen bij de bouw van de schacht
Langsdoorsnede van een schoorsteen















Vormgeving

In de jaren tussen 1775 en 1820 worden er vooral vierkante schoorstenen gebouwd, zonder enige versterking van de voet of sokkel. Na 1820 worden er ook vierkante voeten met ronde schachten gebouwd. De oudste van dit model zijn doorgaans voorzien van een hoge vierkante voet, soms tot de helft van de totale schoorsteenhoogte. Na de eeuwwisseling wordt de ronde voet regel en de vierkante een uitzondering.

Fabrieksschoorstenen zijn altijd een demonstratie van het vakmanschap van de metselaar geweest. Deze opvallende bouwwerken worden nog altijd bewonderd door velen. Maar de vaardigheden van de bouwers zijn niet altijd zichtbaar: ook onder de grond zit een wereld van kennis en vakmanschap, zoals in het ontwerp van de fundatie en de voet. De schoorsteen dient een grote stabiliteit te bezitten en moet jarenlang de windbelasting en bijkomende weersinvloeden kunnen trotseren.

Het fundament van een schoorsteen bestaat vaak uit een onderheiing met palen, die onderling verweven zijn met betonijzer en afgedekt worden door een betonnen plaat. De blauwdrukken van destijds getuigen nog steeds van de kennis en kunde van de toenmalige bouwkundigen.





Uitkragende kop

De vroegste schoorstenen hebben nog geen uitkragende kop, zoals later steeds meer wordt toegepast. Uitkraging heeft als voordeel versteviging van de schoorsteen en minder last van de temperatuurverschillen tussen de rookgassen en de buitenlucht. Vaak kan de ontwerper van de schoorsteen worden herkend aan de vorm van de uitkraging.

Naast de uitkraging van de kop kan de schoorsteen ook worden versierd met contrasterende kleuren van stenen, soms ook wordt op deze wijze de bedrijfsnaam op de schacht aangebracht, eventueel ook met verspringend metselwerk.

Schade en onderhoud

Klimijzers en trekbanden

Een schoorsteen kan schade oplopen door vochtproblemen en vorstinvloeden, kromtrekken door opname van water of vergipsing van de mortel door inwerking van de chemische samenstelling van de rookgassen. Hierbij is de hardheid van de stenen een belangrijke factor: de hardere Canoy-Herfkens stenen bieden meer weerstand tegen deze invloeden dan die van De Ridder.

Om inspecties zowel inwendig als uitwendig mogelijk te maken, worden er stalen klimijzers in de schoorstenen gemetseld.
Voor de stevigheid, vooral bij hogere temperaturen, worden nieuwe schoorstenen een enkele keer meteen ingebonden met metalen trekbanden. Meestal worden trekbanden echter pas na vele jaren van gebruik aangebracht.
De conditie van de klimijzers is van groot belang. Als die door roest gaan uitzetten kan er schade ontstaan aan het metselwerk, vaak aan de binnenkant van de schoorsteen. Het gebruik van trekbanden van roestvast staal is beter dan van gegalvaniseerd of geschilderd staal.

Als de kwaliteit van het ontwerp en de daaropvolgende bouw in orde is, heeft de schoorsteen weinig onderhoud nodig. Eventueel onderhoud hoeft slechts met lange tussenliggende periodes plaats te vinden.


Gevolgen van blikseminslag

Voor elke schoorsteen betekent blikseminslag een groot risico. Bij de bouw van de schoorsteen van het ir. D.F. Woudagemaal vindt op zondag 16 juni 1918 blikseminslag plaats die een totale verwoesting van de zojuist gereedgekomen schoorsteen betekent. De schoorsteen moet opnieuw worden opgebouwd. Bliksembeveiliging is voor een fabrieksschoorsteen dus een absolute voorwaarde.

Voor het relaas over de blikseminslag in 1918 zie: Bouw van het stoomgemaal

Functie en werking van de schoorsteen

De schoorsteen van de stookinrichting van een door stoomkracht aangedreven bedrijf heeft een tweeledig doel. In de eerste plaats is dat het aanzuigen van de nodige luchthoeveelheid en ten tweede gaat het om het verwijderen van de verbrandingsproducten op een zodanige hoogte, dat er voor de omwonenden geen gevaar en last ontstaat. Daarvoor wordt vaak in de hinderwetvergunning een minimumhoogte vastgesteld, die daarnaast ook afhangt van de aard van het ketelsysteem en de grootte van het verwarmend oppervlak.

De werking van de schoorsteen berust op het verschil in het soortelijk gewicht van de hete rookgassen en de omringende lucht van de atmosfeer. De hete gaskolom in de schoorsteen ontwikkelt een opstijgende kracht, waardoor onderin de schoorsteen een onderdruk ontstaat en lucht toestroomt onder het rooster (bij vaste brandstoffen) of in de brander (bij oliestook).

De doorstroomsnelheid is afhankelijk van de weerstand in de rookkanalen en de schoorsteen, die weer bepaald wordt door de doorsnede en de hoogte. Uiteraard speelt ook de temperatuur van de gassen een belangrijke rol.

De doorsnede van de schoorsteen is vaak in overeenstemming met de doorsnede van het laatste rookkanaal of de som van de rookkanalen. Deze rookkanalen en de schoorsteen hebben een ronde vorm, omdat hierbij de verhouding oppervlak/omtrek het meest gunstig is. Ook de weerstand die de rookgassen ondervinden is lager.


Schoorsteen Woudagemaal

Het kanaal aan de bovenkant van de schoorsteen moet in principe niet nauwer worden gemaakt dan aan de onderzijde, het is zelfs beter om het aan de bovenzijde wijder te maken. Voor een goede trek moet de schoorsteendiameter inwendig geheel, of nagenoeg geheel constant blijven. Daarom zou de schoorsteen beneden wel een zeer grote wanddikte moeten krijgen.

Om onnodige dikte van de steenmassa van de schoorsteenwanden te voorkomen, maakt men de wanddikte op bepaalde hoogte verspringend, zodat de wanddikte niet dikker wordt dan voor de stabiliteit van de schoorsteen noodzakelijk is.

Zo krijgt men echter inwendig een schoorsteen die beneden veel groter is dan boven. Om de constante binnenwerkse middellijn te realiseren , brengt men inwendig nog een losstaande, dunne pijp aan, de zogenoemde schutwand, die binnenwerks ongeveer dezelfde middellijn heeft als de schoorsteen inwendig van boven. De schutwand heeft bovendien als voordeel, dat de buitenwand beschermd wordt tegen de hoge temperatuur van de doorstromende gassen.

Omdat steen een slecht warmtegeleidende stof is, bestaat er een risico van scheuren in de dikke stenen wand. Er kunnen ook scheuren in de wand ontstaan door onjuiste constructie, verzakking (onvoldoende sterkte van het fundament), metselen onder onjuiste weersomstandigheden (vorst), etc. Schoorsteenbouw vereist dus vakmanschap en bijbehorende ervaring.

Als bij een stookinstallatie de rookgassen een aantal malen langs de verwarmde oppervlakken worden geleid zullen de rookgassen al binnen het ketelsysteem sterk afkoelen. Als de rookgasweerstand in de rookkanalen verder redelijk groot is (ruwe oppervlakken), neemt de doorstroomsnelheid af en kan men onvoldoende trek verkrijgen.

In zulke gevallen gaat men over tot kunstmatige trek. Hiervoor kan men in de rookgasweg een ventilator plaatsen. Door het uitschakelen van de ventilator of door gebruik te maken van een regelbare klep in het rookkanaal kan men gemakkelijk overschakelen naar natuurlijke trek. Door tussenvormen heeft men een groot regelbereik.

Bij het stoken van de ketel kan men ook gebruik maken van geforceerde luchttoevoer onder de verbrandingsroosters. Ook hier maakt men dan gebruik van ventilatoren, waarbij bovendien weer regelmogelijkheden zijn door tussenstappen. Het beheer van deze mogelijkheden behoort tot het vakmanschap van de stokers.


Bronnen

  1. Rijksdienst voor Archeologie, Cultuurlandschap en Monumenten. (2008). Fabrieksschoorstenen.
  2. E.F. Scholl. (1903). De Gids voor Machinisten
  3. Vereniging Krachtwerktuigen. (1942).Stoom
  4. Persoonlijke communicatie met Pierre Geelen, zoon van de schoorsteenbouwer van het Woudagemaal Sjang Geelen