V tomto článku se budeme zabývat velmi důležitou otázkou vytápění kamenných a cihlových budov za starých časů.
V době psaní těchto řádků je teplota mimo mé okno -36g. Mimo město -48g. Naposledy v mé paměti byly takové mrazy před 12 lety. Počasí v těchto letech pokazilo jižní oblasti východní Sibiře.
Při tak nízkých teplotách je otázka spolehlivého a účinného ohřevu velmi důležitá. V našem technickém věku se ve většině případů jedná o ohřev vody z tepelných elektráren (ve městech) nebo o různé typy palivových kotlů (jedná-li se o soukromý dům). Ve vesnicích je vše staromódní: cihlová kamna s přístupem částí kamen do všech místností, krbová kamna se dřevem.
Ale jak byly za starých časů ohřívány obrovské cihlové paláce?
Interiéry starých budov s velkými místnostmi a sály:
Kachlová kamna v letním paláci Petra I. Dojem je, že tato kamna nejsou na svém místě nebo není zajištěna projektem paláce.
Propagační video:
Pro efektivní vytápění budovy musí být takové pece v každé místnosti.
Ve vesnickém domě ze dřeva je všechno jednodušší, kamna umístí do středu budovy:
Kamna se ohřívá, vytápí všechny místnosti.
Nebo je to ještě jednodušší, dům má jednu místnost s ruským sporákem uprostřed:
Existuje verze, která kamna pro takové paláce a haly nebyly vůbec určeny. Byly nainstalovány později, z beznaděje, když se podnebí změnilo na ostře kontinentální s nízkými zimními teplotami. Ve skutečnosti mnoho pecí v palácích vypadá podivně, na místě. Pokud existoval projekt před výstavbou takové budovy, pak se evidentně nikdo do projektu vytápění nezúčastnil.
Oficiální verze o mnoha palácích říká, že většina z nich byly letní paláce, kde se pohybovaly pouze v teplé sezóně.
Zvažte postup vytápění pomocí příkladu zimního paláce.
Erb zimního paláce. Dokonce i nyní je vytápění takových hal pro designéry výzvou.
Zpočátku bylo vytápění zimního paláce očividně sporákem. Obytné místnosti byly vytápěny krby a holandskými kamny, topné podložky byly umístěny do postelí - uzavřené pánve s uhlím s uhlím.
Ve spodním patře Zimního paláce byla instalována velká kamna, teplý vzduch, z něhož měly místnosti vytápět ve druhém patře. Víceúrovňové pece s dekorem byly také instalovány ve slavnostních dvoupodlažních halách, ale u velkých místností se takový topný systém ukázal jako neúčinný.
V jednom z dopisů psaných v zimě roku 1787 hrabě P. B. Sheremetyev sdílí jeho dojmy: „a chlad je všude nesnesitelný … všechny konce a kamna jsou jen pro představení a některé nejsou zamčené.“Nebylo dost tepla ani pro komory královské rodiny umístěné ve druhém patře, nemluvě o třetím, kde žily čestné služky. „Při příležitosti majestátního nachlazení“se čas od času dokonce musely zrušit míče a recepce - ve dvou výškových slavnostních sálech v zimě teplota neklesla nad 10-12 ° С.
Obrovské hospodaření s kamny zimního paláce spotřebovalo hodně palivového dříví (v zimě byla pec vyrobena dvakrát denně) a představovala vážné nebezpečí ve smyslu požáru. Ačkoli byly komíny vyčištěny „se stanovenou frekvencí a zvláštní péčí“, katastrofě se nedalo zabránit.
Večer 17. prosince 1837 v zimním paláci vypukl požár, který bylo možné uhasit až do 20. století. Podle vzpomínek svědků byla záře vidět několik kilometrů daleko.
V procesu obnovy paláce bylo rozhodnuto změnit topení kamna na vzduch (nebo jak se tehdy nazývalo „pneumatické“), vyvinuté vojenským inženýrem N. A. Ammosov. Tehdy byly pece podle jeho návrhu již vyzkoušeny v jiných budovách, kde se ukázaly jako vynikající.
V peci Ammosov byl topeniště se všemi toky kouře ze železných trubek umístěno v cihlové komoře s průchody, ve spodní části kterých byly otvory pro čerstvý vnější vzduch nebo recirkulovaný vzduch z vyhřívaných místností pro vstup do komory. V horní části komory pece jsou odvzdušňovací otvory pro odvádění ohřátého vzduchu do vytápěných místností.
„Jedna pneumatická trouba, která se dívá na svou vlastní velikost a pohodlí umístění bytu, může vytápět ze 100 na 600 metrů krychlových. sáhové kapacity, nahrazující 5 až 30 nizozemských pecí “
Dalším zásadním rozdílem mezi systémem Ammosov je pokus o doplnění vytápění větráním. Pro vytápění ve větracích komorách byl použit nejčerstvější vzduch odebraný z ulice a pro odvádění odpadního vzduchu z areálu byly ve stěnách vytvořeny otvory spojené s ventilačními kanály, které „slouží k čerpání ucpávky a vlhkosti z místnosti“. Ve stěnách byly navíc vytvořeny další nebo náhradní kanály pro budoucnost. Je třeba poznamenat, že v roce 1987 bylo při zkoumání celého komplexu budov Městské Hermitage nalezeno asi 1000 kanálů různých účelů s celkovou délkou asi 40 km (!).
Zbytky pece Ammos v Malé Ermitáži. Ohniště a vstup do vzduchové komory.
Zakladatel termochemie GI Gess tedy provedl prohlídku Ammosovových pecí a dospěl k závěru, že jsou zdraví neškodné. Na „pneumatické topné zařízení“bylo přiděleno 258 000 rublů. a proces začal. Ve suterénech paláce bylo instalováno 86 velkých a malých pneumatických pecí. Zahřátý vzduch stoupal „horkými“kanály do slavnostních sálů a obývacích pokojů. Výstupní body topných kanálů byly doplněny měděnými mřížkami na vzduchovodech, vyrobenými podle výkresů projektanta V. P. Stasova:
Vytápěcí systém navržený generálem Amosovem byl jistě progresivní, ale ne ideální - vysušoval vzduch. Přes netěsné potrubí v topných tělesech se kouřové plyny dostaly do ohřátého vzduchu. Ne moc - z ulice padal prach spolu s přiváděným vzduchem. Poté, co se usadil na horkém povrchu železných výměníků tepla, prach vyhořel a vstoupil do prostor ve formě sazí. Tento „vedlejší účinek“moderního topného systému netrpěl jen lidem - produkty spalování usadené na malovaných odstínech, mramorové sochy, obrazy … Když přestanou ohřívat, vzduch se rychle ochladí.
V roce 1875 další zástupce vojenského strojírenského sboru - inženýr-plukovník G. S. Voinitsky představil projekt pro ohřev vody a vzduchu. Nový typ vytápění byl testován na malé části zimního paláce (galerie Kutuzovskaya, Malý kostel, Rotunda) a v 90. letech 20. století byl rozšířen do celé své severozápadní části a v suterénu instaloval celkem 16 vzduchových komor. Teplá voda byla přiváděna z kotelny umístěné v jednom z „osvětlených nádvoří“paláce. Horká voda byla přiváděna z kotlů železnými trubkami do ohřívačů a ohřátý vzduch prošel již existujícími tepelnými kanály do obytných prostor (přirozeně - kvůli tomu, že teplý vzduch je lehčí než studený vzduch).
Teprve v létě roku 1911 se objevil topný systém, který je nejvíce podobný modernímu. Kabinetní technik e.i.v. inženýr N. P. Melnikov vyvinul nový projekt. V Hermitage vytvořil dva doplňkové systémy: vodní topný systém a ventilační systém s klimatizačními prvky. Rekonstrukce vytápění v Hermitage byla dokončena na podzim 1912, větrání bylo instalováno do roku 1914. [Zdroj]
Jak vidíte, postup vytápění takových cihel a velkých prostor trval téměř 200 let. Příliš dlouho. Samotné vícepodlažní cihlové domy však byly postaveny téměř stejně v 18. století. a na začátku 20. století. Ve skutečnosti existují myšlenky, že technologie vytápění prostě neměly čas se přizpůsobit v důsledku dramatické změny klimatu. Pravděpodobně po kataklyzmatických změnách klimatu (posun tyče, povodeň atd.).
V Evropě nebylo klima tak drsné - v minulosti se většina z nich usadila na krbu. Z hlediska účinnosti jsou horší než trouby. Ale zřejmě tento návrh krbu stačil.
Všechny tyto zkušenosti s teplem nemohly být použity, ale již v budovách na konci 19. století, na počátku 20. století.
Vilnerův dům v Minusinsku (město poblíž Abakanu). Jsou zobrazeny komíny ve stěnách. Myslím, že proto mnoho stěn v takových starých budovách je tlustých metr. V suterénu byl vyhříván sporák a stěny ohříval horký vzduch.
Podobně i tento návrh vytápění mohl a byl použit v jiných budovách z 19. a 20. století. v Rusku.
A nyní, na základě informací z předchozích článků o použití elektrostatiky ve starobylých budovách, se pokusíme alespoň teoreticky zdůvodnit alternativní zdroje vytápění v těch dnech, o nichž neexistují technické knihy ani jiné reference. Ale kamenná města, soudě podle popisů a map, byla jistá.
Pro ty, kteří nejsou obeznámeni s tématem - Použití atmosférické elektřiny v minulosti, přečtěte si štítek „atmosférická elektřina“.
Ve fyzice existuje mnoho efektů spojených se statickou elektřinou.
Inverzní piezoelektrický efekt je proces komprese nebo expanze piezoelektrického materiálu působením elektrického pole v závislosti na směru vektoru intenzity pole.
Pokud je na takový piezoelektrický prvek přivedeno střídavé napětí, pak se piezoelektrický prvek smrští a expanduje v důsledku inverzního piezoelektrického jevu, tj. provádět mechanické vibrace. V tomto případě je energie elektrických vibrací přeměněna na energii mechanických vibrací s frekvencí rovnou frekvenci aplikovaného střídavého napětí. Protože piezoelektrický prvek má přirozenou frekvenci mechanických vibrací, je možné rezonanční jev, když se frekvence aplikovaného napětí kryje s přirozenou frekvencí vibrací desky. V tomto případě se získá maximální amplituda kmitání desky piezoelektrického prvku.
Mohou tyto mikrooscilace dielektrika zahřát? Myslím, že při určité frekvenci kmitání - docela. Další otázka - vypálená cihla, keramika, může to být materiál, kde je tento účinek možný?
Pyroelektrický účinek spočívá ve změně spontánní polarizace dielektrik se změnou teploty. Mezi typické lineární pyroelektrika patří turmalin a síran lithný. Pyroelektrika je spontánně polarizovaná, ale na rozdíl od ferroelektriky nemůže být směr jejich polarizace změněn vnějším elektrickým polem. Při konstantní teplotě je spontánní polarizace pyroelektriky kompenzována volnými náboji opačného znaménka v důsledku procesů elektrické vodivosti a adsorpce nabitých částic z okolní atmosféry. Když se teplota změní, spontánní polarizace se změní, což vede k uvolnění určitého náboje na pyroelektrickém povrchu, díky čemuž v uzavřeném obvodu vzniká elektrický proud. Pyroelektrický efekt se používá k tvorbě tepelných senzorů a přijímačů sálavé energie určených prozejména pro registraci infračerveného a mikrovlnného záření.
Ukazuje se, že dochází k elektrokalorickému efektu (opak pyroeffektu) - zvýšení teploty látky, když se v ní vytvoří elektrické pole síly E a odpovídající pokles teploty, když se toto pole vypne za adiabatických podmínek.
Vědci, pokud studují tyto účinky, pouze ve směru chlazení:
Použití elektro-kalorického jevu (opak pyroelektrického jevu) umožňuje pomocí ferroelektrických materiálů dosáhnout nízkých teplot v teplotním rozmezí od kapalného dusíku po freonové teploty. V antiferroelektrické keramice titaničitanu zirkoničitanu - staničitanu a v keramice skandoniobátu olova byly pozorovány rekordní hodnoty elektrocalorického účinku (2,6 g. C) v blízkosti PT. Není vyloučena možnost vývoje pyroelektrického vícestupňového měniče s účinností cyklu přibližně 10% s očekávaným výkonem až 2 kW / l nosiče energie, což v budoucnosti vytvoří skutečnou konkurenceschopnost klasických elektráren. [Zdroj]
Podle předpovědí fyziků existují pro elektrokolora dostatek příležitostí k vytvoření chladicích systémů v pevném stavu založených na něm, podobných Peltierovým prvkům, ale ne na základě proudu, ale na změně intenzity pole. V jednom z nejslibnějších materiálů byla velikost změny teploty rovna 0,48 Kelvinu na volt aplikovaného napětí.
K nárůstu aktivity vědecké komunity ve studiu elektrookalorického jevu a pokusu o nalezení vhodné aplikace pro ni došlo v šedesátých letech dvacátého století, ale kvůli řadě technických a technologických možností nebylo možné vytvořit prototypy s teplotní změnou přesahující zlomek stupně. To zjevně nestačilo pro praktické použití a studie elektroaklorického účinku byly téměř úplně zkráceny.
Další efekt:
Dielektrické zahřívání je metoda zahřívání dielektrických materiálů vysokofrekvenčním střídavým elektrickým polem (HFC - vysokofrekvenční proudy; rozsah 0,3-300 MHz). Charakteristickým rysem dielektrického zahřívání je objem uvolňování tepla (nemusí být nutně jednotný) v zahřátém médiu. V případě zahřívání HFC je uvolňování tepla rovnoměrnější kvůli velké hloubce pronikání energie do dielektrika.
Mezi desky kondenzátoru je umístěn dielektrický materiál (dřevo, plast, keramika), který je napájen vysokofrekvenčním napětím z elektronického generátoru na rádiových trubkách. Střídavé elektrické pole mezi kondenzátorovými deskami způsobuje polarizaci dielektrika a vznik proudu proudu, který materiál zahřívá.
Výhody metody: vysoká rychlost ohřevu; čistá bezkontaktní metoda, která umožňuje zahřívání ve vakuu, ochranném plynu atd.; rovnoměrné zahřívání materiálů s nízkou tepelnou vodivostí; provádění lokálního a selektivního vytápění atd.
Kupodivu byla tato metoda použita na konci 19. století. v medicíně pro terapeutické zahřívání tkání.
Všechny tyto účinky jsou založeny na možném příjmu energie, která je přeměněna na teplo prostřednictvím hlavního parametru - vysokého napětí. Proudy v elektrostatice jsou velmi malé. Zatímco veškerá naše moderní elektrotechnika je energetika. Má přísný napěťový parametr (vezměte náš standardní 220V, v některých zemích je jiné napětí v síti) a výkon zařízení závisí na spotřebovaných proudech.
Myslím, že desítky tisíc voltů ze zařízení pro získávání elektřiny z atmosféry a instalované jako potenciální rozdíl na stěnách mohou nahradit naše moderní elektrické ohřívače a konvektory dielektrickým ohřevem. Je to jen to, že se nikdo v aplikovaném smyslu výzkumu vrhl do tohoto tématu. Od doby N. Tesly se moderní fyzika nezajímá o elektrostatiku. Ale všude je prostor pro výkon. Zdá se, co nového lze vynalézt v obvodech vinutí elektromotoru? Ukázalo se - můžete. Dayunov vytvořil takový elektrický motor kombinací vinutých obvodů asynchronního motoru s „hvězdou“a „trojúhelníkem“a nazval jeho vinutí obvodem „Slavyanka“.
Účinnost elektrického motoru a jeho trakční vlastnosti se zvýšily. Rozhodl jsem se opustit vývoj v Rusku a vydal se cestou hledání soukromých investorů. Každý vynálezce má svou vlastní cestu a podívá se na svého mozku …
Když se vrátím k tomu, co bylo napsáno výše, předpokládám, že téměř všechno nové je dobře zapomenuté staré … A pokud existuje něco teoreticky, může být implementováno do praxe!
Autor: sibved