W tym artykule rozważymy bardzo ważną kwestię ogrzewania budynków z kamienia i cegły w dawnych czasach.
W chwili pisania tych linii temperatura za oknem to -36g. Poza miastem -48g. Ostatni raz w mojej pamięci takie mrozy były 12 lat temu. Pogoda w tych latach zepsuła południowe regiony wschodniej Syberii.
Przy tak niskich temperaturach kwestia niezawodnego i wydajnego ogrzewania jest bardzo ważna. W naszym wieku technicznym w większości przypadków jest to ogrzewanie wody z elektrociepłowni (w miastach) lub różnego rodzaju kotłów na paliwo (jeśli jest to dom prywatny). Na wsi wszystko jest staromodne: piec ceglany z dostępem części pieca do wszystkich pomieszczeń, palenisko z drewnem.
Ale jak w dawnych czasach ogrzewano ogromne ceglane pałace?
Wnętrza starych budynków z dużymi salami i salami:
Piec kaflowy w letnim pałacu Piotra I. Wrażenie jest takie, że tego pieca nie ma na swoim miejscu lub nie przewiduje go projekt pałacowy.
Film promocyjny:
Aby skutecznie ogrzać budynek, takie piece muszą znajdować się w każdym pomieszczeniu.
W wiejskim domu z drewna wszystko jest prostsze, umieścili piec na środku budynku:
Piec grzeje, ogrzewa wszystkie pomieszczenia.
Albo jeszcze prościej, dom ma jedno pomieszczenie z rosyjskim piecem pośrodku:
Istnieje wersja, w której piece do takich pałaców i sal w ogóle nie były przeznaczone. Zainstalowano je później, z beznadziejności, kiedy klimat zmienił się na ostro kontynentalny z niskimi zimowymi temperaturami. Rzeczywiście, wiele pieców w pałacach wygląda dziwnie, nie na miejscu. Jeśli przed budową takiego budynku istniał projekt, to oczywiście nikt nie był zaangażowany w projekt ogrzewania.
Oficjalna wersja o wielu pałacach mówi, że większość z nich to pałace letnie, do których przenosili się tylko w ciepłym sezonie.
Rozważ postęp w ogrzewaniu na przykładzie Pałacu Zimowego.
Herb Pałacu Zimowego. Nawet teraz ogrzewanie takich hal to wciąż wyzwanie dla projektantów.
Początkowo ogrzewaniem Pałacu Zimowego był oczywiście piec. Pomieszczenia mieszkalne ogrzewano kominkami i piecami holenderskimi, w łóżkach umieszczano podkładki grzewcze - zamknięte paleniska z węglami.
Na dolnej kondygnacji Pałacu Zimowego zainstalowano duże piece, z których ciepłe powietrze miało ogrzewać pomieszczenia na drugim piętrze. Wielopoziomowe piece z dekoracją zainstalowano również w uroczystych dwupiętrowych salach, ale w dużych pomieszczeniach taki system ogrzewania okazał się nieskuteczny.
W jednym z listów napisanych zimą 1787 roku hrabia P. B. Szeremietiew dzieli się swoimi wrażeniami: „a zimno jest wszędzie nie do zniesienia … wszystkie końce, a piece są tylko na pokaz, a niektóre nie są zamknięte”. Nie było dość ciepła nawet dla komnat rodziny królewskiej na drugim piętrze, nie mówiąc o trzecim, gdzie mieszkały druhny. „Z okazji majestatycznego mrozu” od czasu do czasu trzeba było nawet odwoływać bale i przyjęcia - w dwupoziomowych salach ceremonialnych zimą temperatura nie wzrosła powyżej 10-12 ° C.
Ogromna ekonomia pieca Pałacu Zimowego pochłaniała duże ilości drewna opałowego (w zimie piec robiono dwa razy dziennie) i stwarzała poważne zagrożenie w postaci pożaru. Chociaż kominy sprzątano „z ustaloną częstotliwością i ze szczególną starannością”, nie udało się uniknąć katastrofy.
Wieczorem 17 grudnia 1837 roku w Pałacu Zimowym wybuchł pożar, który można było ugasić dopiero do 20-tego. Według wspomnień świadków blask był widoczny z odległości kilku mil.
W trakcie odnawiania pałacu zdecydowano się na zmianę ogrzewania pieca na powietrzne (lub jak to wówczas nazywano „pneumatyczne”), opracowane przez inżyniera wojskowego N. A. Ammosov. W tym czasie piece jego projektu były już testowane w innych budynkach, gdzie okazały się doskonałe.
W piecu Ammosov palenisko ze wszystkimi przepływami dymu z żelaznych rur umieszczono w ceglanej komorze z przejściami, w której dolnej części znajdowały się otwory na dopływ świeżego powietrza zewnętrznego lub recyrkulowanego powietrza z ogrzewanych pomieszczeń do komory. W górnej części komory paleniska znajdują się otwory wentylacyjne do odprowadzania ogrzanego powietrza do ogrzewanych pomieszczeń.
„Jeden piec pneumatyczny, patrząc na swój rozmiar i wygodę umieszczenia mieszkania, może ogrzewać od 100 do 600 metrów sześciennych. sążnie pojemności, zastępując od 5 do 30 piekarników holenderskich"
Kolejną zasadniczą różnicą między systemem Ammosov jest próba uzupełnienia ogrzewania o wentylację. Do ogrzewania komór wentylacyjnych używano najświeższego powietrza czerpanego z ulicy, a do odprowadzania powietrza wywiewanego z pomieszczeń wykonano w ścianach otwory połączone z kanałami wentylacyjnymi, które „służą do wyciągania z pomieszczenia zaduchu i wilgoci”. Ponadto w ścianach wykonano dodatkowe lub zapasowe kanały na przyszłość. Należy zaznaczyć, że w 1987 roku podczas badania całego kompleksu budynków Ermitażu Miejskiego znaleziono około 1000 kanałów o różnym przeznaczeniu o łącznej długości około 40 km (!).
Pozostałości pieca Ammos w Małym Ermitażu. Palenisko i wejście do komory powietrznej.
Tak więc założyciel termochemii GI Gess przeprowadził badanie pieców Ammosova i stwierdził, że są one nieszkodliwe dla zdrowia. Na „pneumatyczne urządzenie grzewcze” przeznaczono 258 000 rubli. i proces się rozpoczął. W piwnicach pałacu zainstalowano 86 dużych i małych pieców pneumatycznych. Ogrzane powietrze unosiło się „gorącymi” kanałami do sal ceremonialnych i salonów. Punkty wyjścia kanałów grzewczych uzupełniono kratkami miedzianymi na kanałach wentylacyjnych, wykonanymi według rysunków projektanta V. P. Stasova:
Jak na swój czas system ogrzewania zaproponowany przez generała Amosowa był z pewnością progresywny, ale nie idealny - osuszał powietrze. Przez nieszczelne rury w grzejnikach spaliny przedostały się do ogrzanego powietrza. Niewiele - z ulicy sypał się kurz wraz z nawiewanym powietrzem. Po osiadaniu na gorącej powierzchni żelaznych wymienników ciepła, kurz wypalił się i dostał się do pomieszczeń w postaci sadzy. Nie tylko ludzie cierpieli z powodu tego „efektu ubocznego” nowoczesnego systemu grzewczego - produkty spalania osadzone na malowanych odcieniach, marmurowe rzeźby, obrazy … kiedy przestają się nagrzewać, powietrze szybko się ochładza.
W 1875 roku kolejny przedstawiciel wojskowego korpusu inżynieryjnego - inżynier-pułkownik G. S. Voinitsky przedstawił projekt ogrzewania wodno-powietrznego. Nowy rodzaj ogrzewania został przetestowany na niewielkiej części Pałacu Zimowego (Galeria Kutuzowska, Mały Kościół, Rotunda), aw latach 90. XIX wieku został rozszerzony na całą jego północno-zachodnią część, instalując łącznie 16 komór powietrznych w piwnicy. Ciepłą wodę doprowadzano z kotłowni znajdującej się na jednym z „oświetlonych dziedzińców” pałacu. Ciepłą wodę z kotłów doprowadzano rurami żelaznymi do grzejników, a ogrzane powietrze przechodziło istniejącymi już kanałami ciepła do pomieszczeń mieszkalnych (naturalnie - ze względu na to, że ciepłe powietrze jest lżejsze od zimnego).
Dopiero latem 1911 roku pojawił się system grzewczy najbardziej zbliżony do współczesnego. Technik gabinetowy e.i.v. inżynier N. P. Melnikov opracował nowy projekt. W Ermitażu stworzył dwa uzupełniające się systemy: wodny grzejnikowy i wentylacyjny z elementami klimatyzacji. Odbudowę ogrzewania w Ermitażu zakończono jesienią 1912 roku, wentylację zainstalowano do 1914 roku. [Źródło]
Jak widać, postęp w ogrzewaniu takich cegieł i dużych lokali trwał prawie 200 lat. Za długo. Ale same wielopiętrowe domy murowane powstały prawie tak samo w XVIII wieku. i na początku XX wieku. Rzeczywiście, istnieją myśli, że technologie grzewcze po prostu nie miały czasu na dostosowanie się w następstwie dramatycznej zmiany klimatu. Prawdopodobnie postkataklizmiczne zmiany klimatyczne (przesunięcie biegunów, powódź itp.).
W Europie klimat nie stał się tak surowy - w przeszłości większość z nich osiadała na kominkach. Pod względem wydajności są gorsze niż piekarniki. Ale najwyraźniej ten projekt paleniska wystarczył.
Całe to ogrzewanie nie mogło nie zostać wykorzystane już w budynkach z końca XIX i początku XX wieku.
Dom Vilnera w Minusińsku (miasto niedaleko Abakanu). Pokazane są kominy w ścianach. Myślę, że dlatego wiele ścian w takich starych budynkach ma grubość metra. W piwnicy ogrzewano piec, a ściany ogrzewało gorące powietrze.
Podobnie ten projekt ogrzewania mógł i był stosowany w innych budynkach z XIX i XX wieku. w Rosji.
A teraz, opierając się na informacjach z poprzednich artykułów o zastosowaniu elektrostatyki w starożytnych budynkach, postaramy się przynajmniej teoretycznie uzasadnić alternatywne źródła ogrzewania w tamtych czasach, o których nie ma książek technicznych ani innych odniesień. Ale kamienne miasta, sądząc po opisach i mapach, były na pewno.
Dla tych, którzy nie są zaznajomieni z tematem - Wykorzystanie elektryczności atmosferycznej w przeszłości, przeczytaj etykietkę „elektryczność atmosferyczna”.
W fizyce istnieje wiele efektów związanych z elektrycznością statyczną.
Odwrotny efekt piezoelektryczny to proces ściskania lub rozszerzania materiału piezoelektrycznego pod działaniem pola elektrycznego, w zależności od kierunku wektora natężenia pola.
Jeżeli do takiego elementu piezoelektrycznego zostanie przyłożone napięcie przemienne, wówczas element piezoelektryczny będzie się kurczył i rozszerzał z powodu odwrotnego efektu piezoelektrycznego, tj. wykonywać wibracje mechaniczne. W tym przypadku energia drgań elektrycznych zamieniana jest na energię drgań mechanicznych o częstotliwości równej częstotliwości przyłożonego napięcia przemiennego. Ponieważ element piezoelektryczny ma naturalną częstotliwość drgań mechanicznych, możliwe jest zjawisko rezonansu, gdy częstotliwość przyłożonego napięcia pokrywa się z częstotliwością drgań własnych płyty. W tym przypadku uzyskuje się maksymalną amplitudę oscylacji płytki elementu piezoelektrycznego.
Czy te mikro-oscylacje dielektryka mogą go podgrzać? Myślę, że przy pewnej częstotliwości oscylacji - całkiem. Kolejne pytanie - cegła wypalana, ceramika, czy to może być materiał, w którym taki efekt jest możliwy?
Efekt piroelektryczny polega na zmianie spontanicznej polaryzacji dielektryków wraz ze zmianą temperatury. Typowe liniowe pyroelektryki obejmują turmalin i siarczan litu. Pyroelektryki są spontanicznie spolaryzowane, ale w przeciwieństwie do ferroelektryków, kierunek ich polaryzacji nie może być zmieniony przez zewnętrzne pole elektryczne. W stałej temperaturze spontaniczna polaryzacja piroelektryczna jest kompensowana przez swobodne ładunki o przeciwnym znaku w wyniku procesów przewodnictwa elektrycznego i adsorpcji naładowanych cząstek z otaczającej atmosfery. Wraz ze zmianą temperatury zmienia się spontaniczna polaryzacja, co prowadzi do uwolnienia pewnego ładunku na powierzchni pyroelementu, w wyniku czego w obwodzie zamkniętym powstaje prąd elektryczny. Efekt piroelektryczny służy do tworzenia czujników termicznych i odbiorników energii promienistej, dla których są przeznaczonew szczególności do rejestracji promieniowania podczerwonego i mikrofalowego.
Okazuje się, że występuje efekt elektrokaloryczny (przeciwieństwo pyroefektu) - wzrost temperatury substancji, gdy powstaje w niej pole elektryczne o sile E i odpowiedni spadek temperatury, gdy pole to jest wyłączane w warunkach adiabatycznych.
Naukowcy, jeśli badają te efekty, tylko w kierunku chłodzenia:
Zastosowanie efektu elektrokalorycznego (przeciwieństwo efektu piroelektrycznego) umożliwia uzyskanie niskich temperatur w zakresie temperatur od ciekłego azotu do temperatur freonu przy użyciu materiałów ferroelektrycznych. Rekordowe wartości efektu elektrokalorycznego (2,6 gr. C) w pobliżu PT zaobserwowano w ceramice przeciwferroelektrycznej układu cyrkonian - cyrkon - tytanian ołowiu oraz w ceramice skandoniobianu ołowiu. Nie wyklucza się możliwości opracowania piroelektrycznego przekształtnika wielostopniowego o sprawności taktowej ok. 10% i oczekiwanej mocy wyjściowej do 2 kW / l nośnika energii, co w przyszłości stworzy realną konkurencyjność dla klasycznych elektrowni. [Źródło]
Według prognoz fizyków, elektrokaloryczny ma szerokie możliwości tworzenia na jego bazie stałych układów chłodzenia, podobnych do elementu Peltiera, ale opartych nie na przepływie prądu, ale na zmianie natężenia pola. W jednym z najbardziej obiecujących materiałów wielkość zmiany temperatury wynosiła 0,48 Kelvina na wolt przyłożonego napięcia.
Gwałtowny wzrost aktywności środowiska naukowego w badaniu efektu elektrokalorycznego i próby znalezienia dla niego wartościowego zastosowania nastąpił w latach sześćdziesiątych XX wieku, jednak ze względu na szereg możliwości technicznych i technologicznych nie udało się stworzyć prototypów o zmianie temperatury przekraczającej ułamek stopnia. To zdecydowanie nie wystarczyło do praktycznego zastosowania, a badania nad efektem elektrokalorycznym zostały prawie całkowicie ograniczone.
Kolejny efekt:
Ogrzewanie dielektryczne to metoda nagrzewania materiałów dielektrycznych przemiennym polem elektrycznym o wysokiej częstotliwości (HFC - prądy o wysokiej częstotliwości; zakres 0,3-300 MHz). Charakterystyczną cechą ogrzewania dielektrycznego jest ilość wydzielanego ciepła (niekoniecznie równomierna) w ogrzewanym medium. W przypadku ogrzewania HFC wydzielanie ciepła jest bardziej równomierne ze względu na dużą głębokość wnikania energii w dielektryk.
Materiał dielektryczny (drewno, plastik, ceramika) umieszcza się pomiędzy płytkami kondensatora, do którego na lampach radiowych jest dostarczane napięcie o wysokiej częstotliwości z generatora elektronicznego. Przemienne pole elektryczne pomiędzy płytkami kondensatora powoduje polaryzację dielektryka i pojawienie się prądu przesunięcia, który podgrzewa materiał.
Zalety metody: duża szybkość nagrzewania; czysta metoda bezkontaktowa, która umożliwia ogrzewanie w próżni, gaz ochronny itp.; równomierne nagrzewanie materiałów o niskiej przewodności cieplnej; wdrażanie lokalnego i selektywnego ogrzewania itp.
Co dziwne, metodę tę zastosowano pod koniec XIX wieku. w medycynie do terapeutycznego ogrzewania tkanek.
Wszystkie te efekty opierają się na możliwym odbiorze mocy, która jest zamieniana na ciepło poprzez główny parametr - wysokie napięcie. Prądy w elektrostatyce są bardzo małe. Natomiast cała nasza nowoczesna elektrotechnika to energetyka. Ma ścisły parametr napięciowy (weźmy nasze standardowe 220V, w niektórych krajach w sieci jest inne napięcie), a moc urządzenia zależy od pobieranych prądów.
Myślę, że dziesiątki tysięcy woltów z instalacji do pozyskiwania energii elektrycznej z atmosfery i zainstalowanej jako różnica potencjałów na ścianach, mogą zastąpić nasze nowoczesne grzejniki elektryczne i konwektory poprzez ogrzewanie dielektryczne. Tyle, że nikt w zastosowanym znaczeniu badań nie pogrążył się w tym temacie. Od czasów N. Tesli współczesna fizyka nie interesuje się elektrostatyką. Ale wszędzie jest miejsce na wyczyny. Wydawałoby się, co nowego można wymyślić w obwodach uzwojeń silników elektrycznych? Okazało się - możesz. Dajunow stworzył taki silnik elektryczny, łącząc obwody uzwojenia „gwiazdy” i „trójkąta” silnika asynchronicznego, nazywając swój obwód uzwojenia „Slavyanka”.
Zwiększyła się sprawność silnika elektrycznego i jego właściwości trakcyjne. Postanowiłem zostawić rozwój w Rosji i poszedłem drogą poszukiwania prywatnych inwestorów. Każdy wynalazca ma swój własny sposób i patrzy na swój pomysł …
Wracając do tego, co napisano powyżej, przyjmuję, że prawie wszystko nowe jest dobrze zapomnianym starym … A jeśli jest coś w teorii, to można to zrealizować w praktyce!
Autor: sibved