ચીમની

ચીમની : ભઠ્ઠી કે બળતણ બાળવાથી ઉત્પન્ન થતા ધુમાડાને વાતાવરણમાં બહાર કાઢવા માટે ઉપયોગમાં આવતું પોલું, સીધું, ઊંચું અને ગોળ કે ચોરસ બાંધકામ. તે ઉત્તમ બળતણ માટે જરૂરી પ્રવાત (draught) પેદા કરે છે. રસોડામાં, ઠંડા પ્રદેશોમાં ઘરના ઓરડા ગરમ રાખવા માટે (space heating) અથવા ઉદ્યોગમાં બૉઇલર ચલાવવા માટે ચીમનીની જરૂર પડે છે.

ઉદભવ (origin) : ચીમનીનો ઉદભવ અસ્પષ્ટ છે. કહેવાય છે કે જૂના જમાનામાં રોમન લોકોએ તેમનાં જાહેર સ્નાનાગારો માટે મોટી ચીમનીઓની રચના કરેલી હતી. જોકે આવા કોઈ અવશેષ મળી આવ્યા નથી. અર્વાચીન ચીમનીઓની રચનાના મૂળ સિદ્ધાંતો મધ્યયુગમાં લગભગ અગિયારમી સદીની આસપાસ ઉત્તર યુરોપમાં વિકાસ પામ્યા. અર્વાચીન યુગ(સોળમી-સત્તરમી સદી)માં કોલસો ઘરગથ્થુ દહન માટે ખૂબ પ્રમાણમાં વપરાવા માંડ્યો ત્યારથી ચીમનીનો વૈજ્ઞાનિક અભ્યાસ જરૂરી બન્યો. અઢારમી સદીના અંત ભાગમાં બેન્જમિન ટૉમ્પસને ચીમનીના ચોક્કસ આકારો (forms) અને તેના વિવિધ ભાગો વચ્ચેના સંબંધો દર્શાવ્યા. વિકસતાં જ્ઞાન અને સમૃદ્ધિ તેમજ ઊંચા જતા જીવનધોરણને કારણે ધીમે ધીમે ચીમની માત્ર ધુમાડો બહાર કાઢવાના સાધનના બદલે સ્થાપત્યની ર્દષ્ટિએ પણ ધ્યાન આકર્ષિત કરવા માંડી અને તેનાં વિવિધ સ્વરૂપો હવે ખાસ કરીને ઠંડા દેશોમાં જોવા મળે છે.

ચીમનીનો આડછેદ સામાન્ય રીતે ગોળ (નળાકાર) હોય છે (જોકે ઉપર જતાં તેનો વ્યાસ નિયમિત રૂપે થોડો થોડો ઘટતો જાય છે) છતાં તે ચોરસ કે લંબચોરસ પણ હોઈ શકે. ચીમની સામાન્ય રીતે ઈંટ કે પથ્થરની બનાવવામાં આવે છે. પણ તે સ્ટીલ, કૉંક્રીટ, આરસીસી, પૂર્વપ્રતિબલિત (prestressed) કે પૂર્વનિર્મિત (precast) કૉંક્રીટની પણ હોઈ શકે. સ્ટીલની ઊંચી ચીમનીઓને આજુબાજુ તાણિયા (guy ropes) બાંધી પવનથી થતા આંદોલન સામે રક્ષણ આપવામાં આવે છે.

સિદ્ધાંત : ચીમનીમાંથી ધુમાડાના નિષ્કાસનું પ્રમાણ મૂળભૂત રીતે ચીમનીની અંદરની કુલ હવાની ઘનતા અને તે જ માપના બહારની હવાના સ્તંભની ઘનતાના તફાવત પર આધાર રાખે છે. જેમ આ તફાવત વધુ તેમ નિષ્કાસ વધુ અસરકારક બને છે. આ તફાવત બે રીતે પેદા કરી શકાય : એક તો ચીમનીમાં વધુ ઈંધણ વાપરી ચીમનીની હવાનું તાપમાન ખૂબ ઊંચે લઈ જઈને (જેથી તે હવા વધુ ગરમ થાય અને તેની ઘનતા બહારની હવા કરતાં ઘટે) અને બીજું ચીમનીની ઊંચાઈ અને પહોળાઈ વધારે રાખીને. આ તફાવતને હવાપ્રવાહ કહે છે. જરૂરી હવાપ્રવાહ પેદા થતાં હવાને એક દિશા અને વહેણ મળે છે, જેથી બહારની ઠંડી હવા ભઠ્ઠીની આગ તરફ ખેંચાઈ આવે છે, જે ઈંધણને સારી રીતે બાળે છે અને સાથે સાથે આગને કારણે પેદા થયેલા ધુમાડાને ચીમનીમાં ઉપર ધકેલી ઉપરના છેડેથી વાતાવરણમાં તેને બહાર કાઢે છે. તે જોતાં ચીમનીનો ઉપરનો છેડો આજુબાજુનાં મકાનો/છાપરાં કરતાં ઘણો ઊંચો પણ હોવો જોઈએ(જુઓ આકૃતિ 3). ચીમનીમાંથી ધુમાડો બહાર નીકળ્યા બાદ થોડી વારમાં ઠંડો થઈ જાય છે, જે હવા કરતાં ભારે હોય છે અને તેથી જમીન તરફ નીચે ઊતરવા માંડે છે. આ ધુમાડો ચીમનીની નજીકના રહેઠાણને પ્રદૂષિત ન કરે તે માટે ચીમનીની ઊંચાઈ વિશેષ હોય તે હિતાવહ છે, જેથી સંકેન્દ્રિત ધુમાડો વાતાવરણમાં દૂર સુધી પ્રસરી જઈ શકે. પ્રવર્તમાન ચીમનીની ઊંચાઈ 90 મી.થી શરૂ કરીને 300 મી.થી વિશેષ હોઈ શકે છે.

ઘટકો (components) અને બાંધકામ : ચીમનીના મુખ્યત્વે 3 ભાગ હોય છે : ગ્રીવા (throat), ધૂમ્રકક્ષ (smoke chamber) અને ધૂમ્રનાલ (flue). ગળાનો ભાગ : તે આગની તરત જ ઉપરના ભાગમાં આવેલું પ્રવેશદ્વાર છે, જેની પહોળાઈ ભઠ્ઠીના કદ કરતાં ઘણી ઘટાડી દેવામાં આવે છે. ગળાની તરત ઉપર હવાપ્રવાહ-નિયંત્રક (damper) મૂકવામાં આવે છે. હવાપ્રવાહ-નિયંત્રક એ એક જાતનો દરવાજો છે, જેને ભઠ્ઠી કામમાં ન લેવાતી હોય ત્યારે બંધ કરી દેવામાં આવે છે. આમ કરવાથી ઉષ્મામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થાય છે અને જ્યાં ઓરડા ગરમ કરવાનો હેતુ હોય ત્યાં ઓરડા લાંબા સમય સુધી ગરમ રહે છે.

હવાપ્રવાહ-નિયંત્રકની ઉપર ધૂમ્રકક્ષ આવેલો હોય છે. તેના તળિયામાં ચીમનીનું ચણતર થોડું પાછળ કરીને છાજલી જેવું બનાવેલું હોય છે. જેને ધૂમ્રછાજલી (smoke shelf) કહે છે. ધૂમ્રછાજલીને કારણે ચીમનીમાં ઠંડી હવાનો પ્રવાહ જો કદાચ નીચે ઊતરી આવ્યો હોય તો તરત ફંટાઈને ફરીથી ઉપર ચડતી હવા સાથે પાછો ચાલ્યો જાય છે, નહિ તો ધુમાડો આખા ઓરડામાં ફેલાઈ જાય છે.

ધૂમ્રકક્ષની ઉપર ધૂમ્રનાલ આવેલી હોય છે, જેને ચીમનીની મોટા ભાગની લંબાઈ ગણી શકાય. ધૂમ્રનાલને અંદરના ભાગે ધાતુનું, સિમેન્ટ-પ્લાસ્ટરનું, અગ્નિજિત માટીની ઈંટોનું કે કૉંક્રીટનું અસ્તર (lining) કરવામાં આવે છે, જેથી ઊંચા તાપમાનને કારણે ચીમનીમાં ક્યાંય તિરાડ પડી ન જાય અને તે વાટે હવાનું ખોટા માર્ગે ગળતર (leakage) થઈ હવાપ્રવાહનું પ્રમાણ ઘટી ન જાય અને અસ્તરની સુંવાળી સપાટી પર ધુમાડામાંના રજકણો કે અન્ય જ્વલનશીલ પદાર્થો ઓછા જમા થાય. ઘણી વાર ચીમનીના બહારના ચણતર અને અંદરના અસ્તર વચ્ચે થોડો ગાળો રાખવામાં આવે છે, જેમાં રહેલી હવા અવાહક થર તરીકે કામ કરી ચીમનીની આવરદા (life span) અને ક્ષમતા વધારે છે. સંરચનાની ર્દષ્ટિએ બહારનું કવચ પવન સામે ટકી રહે તેવું મજબૂત જોઈએ અને અંદરનું કવચ (અસ્તર) ઊંચા તાપમાન અને ઍસિડિક વાયુ સામે ટકી રહે તેવું મજબૂત હોવું જોઈએ. કારણ કે ધુમાડામાંના કેટલાક વાયુ (SO_x NO_x વગેરે) હવાના ભેજ કે વરસાદ સાથે મળીને ઍસિડ બનાવે છે જેથી ચીમનીની અંદરની સપાટીનું ખવાણ થવાની શક્યતા રહે છે. વળી ચીમનીમાં અંદરની સપાટીએ જો જ્વલનશીલ પદાર્થો જમા થાય તો કોઈક વાર ભારે આગ લાગવાની પણ શક્યતા રહે છે. આમ તો ભઠ્ઠીથી માંડી ચીમનીના ઊંચા છેડા સુધી તદ્દન ઊભી સીધી ચીમની શ્રેષ્ઠ કામ આપી શકે છતાં વરસાદનાં ઝાપટાંની અસર ઓછી કરવા તથા કોઈક વાર એક ઘરમાં એકથી વધારે જગ્યાએ અને મજલામાં ભઠ્ઠીઓ હોય તો બધાનો ધૂમ્રવાયુ ભેગો કરી એક મધ્યસ્થ ચીમનીમાં ધુમાડાને બહાર કાઢવા ધૂમ્રનાલમાં વળાંક આપવામાં આવે છે.

ચોરસ કે લંબચોરસ આડછેદવાળી ચીમની કરતાં ગોળ હંમેશાં હિતાવહ ગણાય જેથી હવાના ઉપર-તરફી પ્રવાહમાં કોઈ નિષ્ક્રિય ખૂણો (dead corner) ન આવે. જ્યાં ધુમાડો કે અન્ય જ્વલનશીલ પદાર્થો ભેગા થવાનો સંભવ હોય તે નિષ્ક્રિય ખૂણો કહેવાય છે. વળી વાતાવરણના પવનના બળ સામે પણ ચીમનીનો ગોળ આકાર અન્ય ભાગ કરતાં વધુ રક્ષિત અને ઉપયોગી નીવડે છે.

ચીમનીમાં અંદર જમા થયેલ જ્વલનશીલ પદાર્થોમાંથી કોઈક વાર આગ ન ફાટી નીકળે તે માટે ચીમનીના બાંધકામ બાદના શરૂઆતના પ્રથમ ઉપયોગ પછી તથા જે પ્રદેશોમાં બારે માસને બદલે અમુક મોસમમાં જ ચીમનીનો ઉપયોગ કરવામાં આવતો હોય તો તે મોસમની શરૂઆતમાં ચીમનીનો ઉપયોગ કરતાં પહેલાં ચીમનીના અસ્તરનું નિરીક્ષણ કરી લેવામાં આવે છે અને વધારાનો જમા થયેલ ધુમાડો વગેરે પદાર્થો બ્રશથી કે નિર્વાતન યુક્તિથી સાફ કરી લેવાય છે. ઐતિહાસિક રીતે ચીમનીનો આડછેદ સાધારણ રીતે નાનો હોવાથી તેની અંદરની સફાઈ કરવા 1840 પહેલાં ઇંગ્લૅન્ડમાં નાનાં કુમળી વયનાં ગરીબ બાળકોનો ઉપયોગ કરવામાં આવતો, જેમાં ઘણાં બાળકો નીચે પડી જવાથી તેમનો જાન પણ ગુમાવતાં. 1840 પછી ઇંગ્લૅન્ડમાં વખતોવખત કેટલાયે કાયદા કરીને આ ઘૃણાત્મક પ્રથા બંધ કરવામાં આવી હતી.

ઈંટ કે પથ્થરની બનાવેલ ચીમનીમાં ઈંટ કે પથ્થરનાં દાબસામર્થ્ય (compressive strength) કરતાં બાંધકામમાં વપરાયેલ કોલ-(mortar)નું દાબસામર્થ્ય ઘણું ઓછું હોય છે. તેથી આરસીસી કે સ્ટીલની ચીમનીની સરખામણીમાં ઈંટ/પથ્થરની બનાવેલી ચીમની ઓછી મજબૂત હોય છે. તેની રચના કરવામાં કોલનું દાબસામર્થ્ય વધુ અગત્ય ધરાવે છે. ચીમનીના પાયાની રચના મૂળભૂત રીતે એવી હોવી જોઈએ કે તે ચીમનીનું કુલ વજન ઉપાડી શકે અને પવનના ધક્કા સામે નમી (overturn) ન જાય. ચીમનીની ટોચે વીજળી સામે રક્ષણ માટે વીજદંડ (lightning-rod) મૂકવામાં આવે છે. ચીમનીના બાંધકામ અંગે આગ અને પ્રદૂષણને લગતા જે તે દેશના કાયદાકાનૂન બંધનકર્તા રહે છે. ખૂબ ઊંચી ચીમની પર વિમાનોને માર્ગદર્શન માટે ભયસૂચક દીવા (warning lights) પણ રાખવા જરૂરી છે.

વિકાસશીલ કે ગરીબ દેશોમાં તો મોટા ભાગે લાકડું કે કોલસા બળતણ તરીકે વપરાય છે, જે ધુમાડા અને અન્ય ગૅસ પેદા કરી વાતાવરણમાં પ્રદૂષણ કરે છે. જ્યારે વિકસિત દેશોમાં નવા કાયદાઓ હેઠળ એન્થ્રેસાઇટ, કોક, ખનિજતેલ કે બળતણ ગૅસ વગેરે ધુમાડાવિહીન (smokeless) બળતણ વાપરવાનું ફરજિયાત બની રહ્યું છે.

ઇજનેરી ર્દષ્ટિએ ચીમનીની ક્ષમતા 1 %ની આસપાસ જ હોય છે અને બળતણમાંથી મળતી 20 %થી વિશેષ ગરમી બળતણ વાયુ(fuel gases)માં જરૂરી પ્રવાહ પેદા કરવા માટે નકામી વહેવડાવી દેવી પડે છે. બીજા શબ્દોમાં ચીમની વાપરવાથી લગભગ 15 % બળતણ વધારે વાપરવું પડે છે. આમ ચીમની એ પ્રવાત પેદા કરવા માટેનો અત્યંત અક્ષમ રસ્તો ગણી શકાય. સાદી ચીમનીની આ ઊણપ દૂર કરવા મોટી ચીમનીઓમાં બળપ્રેરિત પ્રવાત (forced draught), પ્રેરિત પ્રવાત (induced draught), સંતુલિત પ્રવાત (balanced draught) અને વરાળની મદદથી થતો પ્રવાત વગેરે કૃત્રિમ રચનાઓ ગોઠવવામાં આવે છે જેથી બળતણ ઓછું વપરાય અને તેની ક્ષમતા વધે. આવા કિસ્સાઓમાં ચીમનીનો મૂળ હેતુ ધુમાડાને ખૂબ ઊંચાઈ સુધી લઈ જઈ નિષ્કાસિત કરવા પૂરતો જ હોય છે. ઉપર્યુક્ત વધારાની રચનાઓ ગોઠવવાથી તેમને ચલાવવાનું વીજળીખર્ચ જોકે વધી જાય છે. વળી આજના યુગમાં જ્યારે ઊર્જા-ઉપલબ્ધિ વધુ ને વધુ વિકટ થતી જાય છે ત્યારે ઊર્જા-જાળવણીની ર્દષ્ટિએ આ વેડફાતા ધુમાડા ને ઊંચા તાપમાનનો ઉપયોગ કરી ઇજનેરો તેનો ઉપપેદાશ તરીકે ઉપયોગ કરી લે છે.

બિપીન પંડિત