V tomto článku sa budeme zaoberať veľmi dôležitou otázkou vykurovania kamenných a tehlových budov za starých čias.
V čase písania týchto riadkov je teplota mimo môjho okna -36 g. Mimo mesta -48g. Naposledy som mal v pamäti také mrazy pred 12 rokmi. Počasie v týchto rokoch pokazilo južné oblasti východnej Sibíri.
Pri takýchto nízkych teplotách je otázka spoľahlivého a účinného zahrievania veľmi dôležitá. V našom technickom veku ide vo väčšine prípadov o ohrev vody z tepelných elektrární (v mestách) alebo o rôzne druhy palivových kotlov (ak ide o súkromný dom). V obciach je všetko starodávne: tehlová pec s prístupom častí kachlí do všetkých miestností, ohnisko s drevom.
Ako sa však za starých čias zohrievali obrovské tehlové paláce?
Interiéry starých budov s veľkými miestnosťami a sálami:
Kachľová pec v letnom paláci Petra I. Zdá sa, že táto kachle nie sú na svojom mieste alebo nie sú zabezpečené projektom paláca.
Propagačné video:
Na efektívne vykurovanie budovy musia byť takéto rúry v každej miestnosti.
V dedinskom dome vyrobenom z dreva je všetko jednoduchšie, kachle umiestnia do stredu budovy:
Kachle sa vykurujú, vykurujú všetky miestnosti.
Alebo je to ešte jednoduchšie: v dome je jedna miestnosť s ruským sporákom v strede:
Existuje verzia, v ktorej kachle pre tieto paláce a haly neboli vôbec určené. Boli inštalované neskôr, z beznádeje, keď sa klíma zmenila na výrazne kontinentálnu s nízkymi zimnými teplotami. Mnohé z pecí v palácoch skutočne vyzerajú čudne, na mieste. Ak pred výstavbou takejto budovy existoval projekt, potom sa do projektu vykurovania zjavne nezúčastnil nikto.
Oficiálna verzia o mnohých palácoch hovorí, že väčšina z nich boli letné paláce, kde sa pohybovali iba v teplom období.
Zoberme si priebeh vykurovania pomocou príkladu Zimného paláca.
Erb zimného paláca. Dokonca aj dnes je vykurovanie takýchto hál pre dizajnérov výzvou.
Najprv bolo vykurovanie zimného paláca očividne sporákom. Obytné priestory boli vykurované krby a holandskými kachľami, do postelí boli umiestnené vyhrievacie podložky - uzavreté panvice s uhlím.
Na spodnom poschodí Zimného paláca boli inštalované veľké pece, ktorých teplý vzduch mal vykurovať miestnosti v druhom poschodí. Viacúrovňové kachle s dekorom boli inštalované aj v slávnostných dvojposchodových halách, ale pre veľké miestnosti sa takýto vykurovací systém ukázal ako neúčinný.
V jednom z listov napísaných v zime 1787 gróf P. B. Sheremetyev zdieľa jeho dojmy: „a chlad je všade neznesiteľný … všetky konce a kachle sú iba na predstavenie a niektoré nie sú zamknuté.“Nebolo dosť tepla ani pre komory kráľovskej rodiny nachádzajúce sa v druhom poschodí, nehovoriac o treťom, v ktorom bývali čestné slúžky. "Pri príležitosti majestátneho prechladnutia," musel občas zrušiť gule a recepcie - v dvojstupňových slávnostných sálach teplota v zime nestúpla nad 10–12 ° С.
Obrovské hospodárstvo kachlí zimného paláca spotrebovalo veľa palivového dreva (v zime sa pec vyrábala dvakrát denne) a predstavovala vážne nebezpečenstvo požiaru. Hoci komíny boli vyčistené „so stanovenou frekvenciou a osobitnou starostlivosťou“, katastrofe sa nedalo vyhnúť.
Večer 17. decembra 1837 v zimnom paláci vypukol požiar a bolo ho možné uhasiť až do 20. storočia. Podľa spomienok svedkov bola žiara viditeľná niekoľko kilometrov ďalej.
V procese obnovy paláca sa rozhodlo zmeniť kúrenie kachlí na vzduch (alebo ako sa vtedy nazývalo „pneumatické“), ktoré vyvinul vojenský inžinier N. A. Ammosov. V tej dobe boli pece jeho návrhu už vyskúšané v iných budovách, kde sa ukázali ako vynikajúce.
V peci Ammosov bol ohnisko so všetkými prúdmi dymu zo železných rúr umiestnené v tehlovej komore s priechodmi, v spodnej časti ktorej boli otvory pre čerstvý vonkajší vzduch alebo recirkulovaný vzduch z vykurovaných miestností na vstup do komory. V hornej časti pece sú odvzdušňovacie otvory na odvádzanie zohriateho vzduchu do vykurovaných miestností.
„Jedna pneumatická rúra, pri pohľade na svoju vlastnú veľkosť a pohodlie umiestnenia obydlia, môže vyhrievať od 100 do 600 metrov kubických. príznaky kapacity, nahradenie 5 až 30 holandských pecí “
Ďalším zásadným rozdielom medzi systémom Ammosov je pokus o doplnenie kúrenia vetraním. Na vykurovanie vo vetracích komorách sa použil najčerstvejší vzduch odoberaný z ulice a na odvádzanie odpadového vzduchu z priestorov sa v stenách vytvorili otvory spojené s vetracími kanálmi, ktoré „slúžia na odvádzanie upchatia a vlhkosti z miestnosti“. Okrem toho sa v stenách vytvorili ďalšie alebo náhradné kanály pre budúcnosť. Je potrebné poznamenať, že v roku 1987 bolo pri skúmaní celého komplexu budov mestskej Hermitage nájdených asi 1000 kanálov rôznych účelov s celkovou dĺžkou asi 40 km (!).
Zvyšky rúry Ammos v Malej Ermitáži. Ohnisko a vstup do vzduchovej komory.
Zakladateľ termochémie GI Gess vykonal vyšetrenie Ammosovových pecí a dospel k záveru, že nie sú zdraviu škodlivé. „Pneumatickému vykurovaciemu zariadeniu“bolo pridelených 258 000 rubľov. a proces začal. V suterénoch paláca bolo inštalovaných 86 veľkých a malých pneumatických pecí. Vyhrievaný vzduch stúpal cez „horúce“kanály do slávnostných sál a obývacích izieb. Výstupné body vykurovacích potrubí boli doplnené medenými mriežkami na vzduchových kanáloch, vyrobené podľa výkresov projektanta V. P. Stašová:
Vykurovací systém, ktorý navrhol generál Amosov, bol určite progresívny, ale nie ideálny - vysušil vzduch. Cez netesné potrubia v ohrievačoch sa dymové plyny dostávali do ohriateho vzduchu. Nie veľa - z ulice padal prach spolu s privádzaným vzduchom. Po usadení sa na horúcom povrchu železných výmenníkov tepla prach vyhorel a vstúpil do priestorov vo forme sadzí. Tento „vedľajší účinok“moderného vykurovacieho systému netrpeli iba ľuďom - produkty spaľovania usadené na maľovaných odtieňoch, mramorové sochy, obrazy … Keď prestanú ohrievať, vzduch sa rýchlo ochladí.
V roku 1875 ďalší predstaviteľ zboru vojenského inžinierstva - inžinier-plukovník G. S. Voinitsky predstavil projekt na ohrev vody a vzduchu. Nový typ vykurovania bol testovaný na malej časti Zimného paláca (galéria Kutuzovskaja, Malý kostol, Rotunda) a v 90. rokoch 20. storočia bol rozšírený na celú severozápadnú časť, pričom v suteréne nainštaloval celkom 16 vzduchových komôr. Teplá voda bola privádzaná z kotolne umiestnenej v jednom z „osvetlených nádvorí“paláca. Horúca voda bola privádzaná z kotlov železnými rúrami do ohrievačov a ohriaty vzduch prešiel cez už existujúce tepelné kanály do obytných priestorov (prirodzene - kvôli skutočnosti, že teplý vzduch je ľahší ako studený vzduch).
Až v lete 1911 sa objavil vykurovací systém, ktorý je najviac podobný modernému. Kabinetný technik e.i.v. inžinier č. Melnikov vyvinul nový projekt. V Hermitage vytvoril dva doplnkové systémy: vyhrievací systém vodného radiátora a vetrací systém s klimatizačnými prvkami. Rekonštrukcia vykurovania v Hermitage bola dokončená na jeseň 1912, vetranie bolo inštalované do roku 1914. [Zdroj]
Ako vidíte, priebeh vykurovania takýchto tehál a veľkých priestorov trval takmer 200 rokov. Príliš dlho. Samotné poschodové tehlové domy však boli postavené takmer rovnako v 18. storočí. a na začiatku 20. storočia. V skutočnosti existujú myšlienky, že vykurovacie technológie jednoducho nemali čas na prispôsobenie sa v dôsledku dramatických zmien klímy. Pravdepodobne po kataklyzmatických zmenách klímy (posun tyče, povodeň atď.).
V Európe sa klíma nestala tak drsnou - v minulosti sa väčšina z nich usadila na krboch. Z hľadiska účinnosti sú horšie ako rúry. Zrejme však tento návrh krbu stačil.
Všetky tieto skúsenosti s vykurovaním sa mohli použiť iba v budovách koncom 19. storočia, začiatkom 20. storočia.
Vilnerov dom v Minusinsku (mesto neďaleko Abakanu). Sú zobrazené komíny v stenách. Myslím si, že preto je veľa múrov v takýchto starých budovách hrubých jeden meter. V suteréne sa ohrial sporák a steny ho zohrial horúci vzduch.
Podobne aj tento návrh kúrenia mohol a bol používaný v iných budovách z 19. a 20. storočia. v Rusku.
A teraz, na základe informácií z predchádzajúcich článkov o použití elektrostatiky v starobylých budovách, sa v tých dňoch pokúsime prinajmenšom teoreticky zdôvodniť alternatívne zdroje vykurovania, o ktorých neexistujú technické knihy ani iné referencie. Kamenné mestá boli súdené podľa popisov a máp.
Pre tých, ktorí nie sú oboznámení s témou - Používanie atmosférickej elektriny v minulosti, prečítajte si štítok „atmosférická elektrina“.
Vo fyzike existuje veľa účinkov spojených so statickou elektrinou.
Inverzný piezoelektrický efekt je proces kompresie alebo expanzie piezoelektrického materiálu pôsobením elektrického poľa v závislosti od smeru vektora intenzity poľa.
Pokiaľ je na taký piezoelektrický prvok privedené striedavé napätie, potom sa piezoelektrický prvok zmenšuje a rozširuje v dôsledku inverzného piezoelektrického efektu, t.j. vykonávať mechanické vibrácie. V tomto prípade sa energia elektrických vibrácií premení na energiu mechanických vibrácií s frekvenciou rovnajúcou sa frekvencii aplikovaného striedavého napätia. Pretože piezoelektrický prvok má prirodzenú frekvenciu mechanických vibrácií, je možné rezonančný jav, keď sa frekvencia privedeného napätia zhoduje s prirodzenou frekvenciou vibrácií dosky. V tomto prípade sa dosiahne maximálna amplitúda kmitania doštičky piezoelektrického prvku.
Môžu tieto mikrooscilácie dielektrika zohriať? Myslím si, že pri určitej frekvencii kmitov - celkom. Ďalšia otázka - pálená tehla, keramika, môže to byť materiál, kde je tento účinok možný?
Pyroelektrický efekt spočíva v zmene spontánnej polarizácie dielektrika so zmenou teploty. Typické lineárne pyroelektriká zahŕňajú turmalín a síran lítny. Pyroelektrika je spontánne polarizovaná, ale na rozdiel od ferroelektriky nemôže byť smer ich polarizácie zmenený externým elektrickým poľom. Pri konštantnej teplote je spontánna polarizácia pyroelektrika kompenzovaná voľnými nábojmi opačného znamienka v dôsledku procesov elektrickej vodivosti a adsorpcie nabitých častíc z okolitej atmosféry. Keď sa teplota zmení, spontánna polarizácia sa zmení, čo vedie k uvoľneniu určitého náboja na pyroelektrickom povrchu, v dôsledku čoho v uzavretom obvode vzniká elektrický prúd. Pyroelektrický efekt sa používa na vytváranie tepelných senzorov a prijímačov sálavej energie určených prenajmä na registráciu infračerveného a mikrovlnného žiarenia.
Ukazuje sa, že dochádza k elektrokalorickému efektu (opak pyroeffektu) - zvýšeniu teploty látky, keď sa v nej vytvorí elektrické pole sily E, a zodpovedajúcemu poklesu teploty, keď sa toto pole vypne za adiabatických podmienok.
Vedci skúmajú tieto účinky iba v smere chladenia:
Použitie elektrokalorického efektu (opak pyroelektrického efektu) umožňuje pomocou ferroelektrických materiálov dosiahnuť nízke teploty v teplotnom rozsahu od tekutého dusíka po teploty freónu. V antifereelektrickej keramike titaničitanu zirkoničitanu - staničitanu a olova v keramike skandoniobátu olova boli zaznamenané rekordné hodnoty elektrokalorického účinku (2,6 g. C) v blízkosti PT. Nie je vylúčená možnosť vývoja pyroelektrického viacstupňového meniča s účinnosťou cyklu približne 10% pri očakávanom výkone do 2 kW / l nosiča energie, čo v budúcnosti vytvorí skutočnú konkurencieschopnosť klasických elektrární. [Zdroj]
Podľa predpovedí fyzikov existuje pre elektrokalorickú elektrinu dostatok príležitostí na vytvorenie chladiacich systémov v tuhom stave založených na nej, podobných Peltierovmu prvku, ale nie na základe toku prúdu, ale na zmene intenzity poľa. V jednom z najsľubnejších materiálov bola veľkosť zmeny teploty rovná 0,48 Kelvina na volt aplikovaného napätia.
V 60. rokoch 20. storočia došlo k prudkému nárastu činnosti vedeckej obce pri štúdiu elektroaklorického javu a pokusoch o jej nájdenie vhodnej aplikácie, ale z dôvodu mnohých technických a technologických možností nebolo možné vytvoriť prototypy so zmenou teploty presahujúcou zlomok stupňa. Z praktického hľadiska to zjavne nestačilo a štúdie elektroaklorického účinku boli takmer úplne skrátené.
Ďalší efekt:
Dielektrické zahrievanie je metóda zahrievania dielektrických materiálov vysokofrekvenčným striedavým elektrickým poľom (HFC - vysokofrekvenčné prúdy; rozsah 0,3 - 300 MHz). Charakteristickým rysom dielektrického zahrievania je objem uvoľňovaného tepla (nie nevyhnutne rovnomerný) v zahriatom médiu. V prípade zahrievania HFC je uvoľňovanie tepla rovnomernejšie kvôli veľkej hĺbke prenikania energie do dielektrika.
Dielektrický materiál (drevo, plast, keramika) je umiestnený medzi doskami kondenzátora, ktorý je napájaný vysokofrekvenčným napätím z elektronického generátora na rádiových trubiciach. Striedavé elektrické pole medzi kondenzátorovými doskami spôsobuje polarizáciu dielektrika a vznik výtlačného prúdu, ktorý materiál zohrieva.
Výhody metódy: vysoká rýchlosť ohrevu; čistá bezkontaktná metóda, ktorá umožňuje zahrievanie vo vákuu, ochrannom plyne atď.; rovnomerné zahrievanie materiálov s nízkou tepelnou vodivosťou; implementácia lokálneho a selektívneho vykurovania atď
. Táto metóda bola použitá na konci 19. storočia. v medicíne na terapeutické zahrievanie tkanív.
Všetky tieto účinky sú založené na možnom príjme energie, ktorá sa premieňa na teplo prostredníctvom hlavného parametra - vysokého napätia. Prúdy v elektrostatike sú veľmi malé. Zatiaľ čo všetka naša moderná elektrotechnika je energetika. Má prísny parameter napätia (vezmite náš štandardný 220 V, v niektorých krajinách je v sieti odlišné napätie) a výkon zariadenia závisí od spotrebovaných prúdov.
Myslím si, že desiatky tisíc voltov zo zariadenia na získavanie elektriny z atmosféry a nainštalované ako potenciálny rozdiel na stenách môžu nahradiť naše moderné elektrické ohrievače a konvektory dielektrickým ohrevom. Je to tak, že nikto v aplikovanom význame výskumu sa nevrhol do tejto témy. Od čias N. Tesly sa moderná fyzika nezaujíma o elektrostatiku. Ale všade je priestor pre výkon. Zdalo by sa, aké nové môžu byť objavené v obvodoch vinutí elektromotora? Ukázalo sa - môžete. Dayunov vytvoril taký elektrický motor kombináciou vinutých obvodov asynchrónneho motora s hviezdou a trojuholníkom a nazval jeho vinutie obvodom „Slavyanka“.
Účinnosť elektrického motora a jeho trakčné charakteristiky sa zvýšili. Rozhodol som sa opustiť vývoj v Rusku a vydal sa cestou hľadania súkromných investorov. Každý vynálezca má svoj vlastný spôsob a pozerá sa na svojho duchovného …
Keď sa vrátim k tomu, čo bolo napísané vyššie, predpokladám, že takmer všetko nové je dobre zabudnuté staré … A ak existuje niečo teoreticky, potom sa môže implementovať do praxe!
Autor: sibved