În acest articol, vom lua în considerare problema foarte importantă a încălzirii clădirilor din piatră și cărămidă pe vremuri.
În momentul scrierii acestor rânduri, temperatura din afara ferestrei mele este de -36g. În afara orașului -48g. Ultima dată în memoria mea asemenea înghețuri au fost acum 12 ani. Vremea din acești ani a stricat regiunile sudice din Siberia de Est.
La temperaturi atât de scăzute, problema încălzirii fiabile și eficiente este foarte importantă. În epoca noastră tehnică, în majoritatea cazurilor, aceasta este încălzirea cu apă de la centralele termice (în orașe) sau diferite tipuri de cazane de combustibil (dacă este o casă privată). În sate, totul este un mod de modă veche: o sobă din cărămidă cu acces la părți ale sobei la toate camerele, o cutie de foc cu lemne.
Dar cum erau încălzite palatele imense de cărămidă pe vremuri?
Interioarele clădirilor vechi, cu camere și săli mari:
Soba cu gresie din palatul de vară a lui Petru I. Impresia este că acest sobă nu este la locul său sau nu este prevăzut de proiectul palatului.
Video promotional:
Pentru a încălzi eficient o clădire, astfel de cuptoare trebuie să fie în fiecare cameră.
Într-o casă de sat din lemn, totul este mai simplu, au pus soba în centrul clădirii:
Soba încălzește, încălzește toate încăperile.
Sau este și mai simplu, casa are o cameră cu o sobă rusă în centru:
Există o versiune care sobele pentru astfel de palate și săli nu erau destinate deloc. Au fost instalate mai târziu, din lipsă de speranță, când clima s-a schimbat într-una puternic continentală, cu temperaturi scăzute de iarnă. Într-adevăr, multe dintre cuptoarele din palate arată ciudat, din loc. Dacă a existat un proiect înainte de construcția unei astfel de clădiri, atunci, evident, nimeni nu a fost implicat în proiectul de încălzire.
Versiunea oficială despre multe palate spune că majoritatea au fost palate de vară, unde s-au mutat doar în sezonul cald.
Luați în considerare progresul încălzirii folosind exemplul Palatului de Iarnă.
Stema Palatului de Iarnă. Chiar și acum, încălzirea unor astfel de hale este încă o provocare pentru designeri.
La început, încălzirea Palatului de Iarnă era evident aragaz. Locuințele de locuit erau încălzite de șeminee și sobe olandeze, plăcuțele de încălzire erau așezate în paturi - braziere închise cu cărbuni.
Sobe mari au fost instalate la etajul inferior al Palatului de Iarnă, aerul cald din care trebuia să încălzească încăperile de la etajul doi. Sobe cu mai multe niveluri cu decor au fost, de asemenea, instalate în sălile ceremoniale cu două etaje, dar pentru camerele mari, un astfel de sistem de încălzire s-a dovedit a fi ineficient.
Într-una din scrisorile scrise în iarna anului 1787, contele P. B. Sheremetyev împărtășește impresiile sale: „iar frigul este insuportabil peste tot … toate capetele, iar sobele sunt doar pentru spectacol, iar unele nu sunt blocate”. Nu era suficientă căldură nici pentru camerele familiei regale situate la etajul doi, ca să nu mai vorbim de al treilea, unde locuiau domnișoarele de onoare. „Cu ocazia frigului maiestuos” a trebuit să anuleze din când în când bile și recepții - în sălile ceremoniale cu două înălțimi temperatura iarna nu a crescut peste 10-12 ° С.
Economia uriașă a sobei de la Palatul de Iarnă a consumat multă lemne de foc (iarna cuptorul a fost făcut de două ori pe zi) și a reprezentat un pericol sever în sensul unui incendiu. Deși coșurile de fum au fost curățate „cu frecvența stabilită și îngrijirea specială”, dezastrul nu a putut fi evitat.
În seara zilei de 17 decembrie 1837, a izbucnit un incendiu în Palatul de Iarnă și a fost posibil să îl stingă doar până pe 20. Conform memoriilor martorilor, strălucirea putea fi văzută la câțiva kilometri distanță.
În procesul de restaurare a palatului, s-a decis schimbarea încălzirii sobei în aer (sau cum a fost numită atunci „pneumatică”), dezvoltată de inginerul militar N. A. Ammosov. În acel moment, cuptoarele designului său fuseseră deja testate în alte clădiri, unde s-au dovedit a fi excelente.
În cuptorul Ammosov, căminul cu toate fluxurile de fum din conductele de fier a fost amplasat într-o cameră de cărămidă cu pasaje, în partea inferioară a căreia existau deschideri pentru aerul proaspăt exterior sau aer recirculat din camerele încălzite pentru a intra în cameră. În partea superioară a camerei cuptorului, există găuri de aerisire pentru îndepărtarea aerului încălzit în încăperile încălzite.
„Un cuptor pneumatic, având în vedere dimensiunea proprie și comoditatea de a pune o locuință, se poate încălzi de la 100 la 600 de metri cubi. Piese de capacitate, înlocuind 5 până la 30 de cuptoare olandeze"
O altă diferență fundamentală între sistemul Ammosov este încercarea de a suplimenta încălzirea cu ventilație. Pentru încălzirea în camerele de ventilație, a fost utilizat cel mai răcor aer preluat de pe stradă, iar pentru a elimina aerul de evacuare din incintă, s-au făcut găuri în pereții conectați la canalele de ventilație, care „servesc la atragerea umpluturii și a umezelii din cameră”. În plus, pe viitor au fost realizate canale suplimentare sau de rezervă. Trebuie menționat că, în 1987, la examinarea întregului complex de clădiri ale Schitului Municipal, au fost găsite aproximativ 1000 de canale de diferite scopuri, cu o lungime totală de aproximativ 40 km (!).
Rămâne un cuptor Ammos în Schitul Mic. Cutie de foc și intrare în camera de aer.
Astfel, fondatorul termochimiei GI Gess a efectuat o examinare a cuptoarelor lui Ammosov și a ajuns la concluzia că acestea sunt inofensive pentru sănătate. 258.000 de ruble au fost alocate pentru „dispozitivul de încălzire pneumatic”. iar procesul a început. În subsolurile palatului au fost instalate 86 de cuptoare pneumatice mari și mici. Aerul încălzit se ridica prin canalele „fierbinți” către sălile de ceremonii și camerele de zi. Punctele de ieșire ale conductelor de încălzire au fost completate cu grătare de cupru pe conductele de aer, realizate conform desenelor proiectantului V. P. Stasova:
Pentru timpul său, sistemul de încălzire propus de generalul Amosov a fost cu siguranță progresiv, dar nu ideal - a uscat aerul. Prin conductele scurse din încălzitoare, gazele de ardere au intrat în aerul încălzit. Nu prea mult - cădea praf de pe stradă împreună cu aerul de alimentare. După ce s-a așezat pe suprafața fierbinte a schimbătorilor de căldură de fier, praful a ars și a intrat în spații sub formă de funingine. Nu numai că oamenii au suferit de acest „efect secundar” al sistemului modern de încălzire - produsele de ardere s-au stabilit pe nuanțe pictate, sculpturi din marmură, tablouri … când se opresc încălzirea, aerul se răcește rapid.
În 1875, un alt reprezentant al corpului de inginerie militară - inginer-colonel G. S. Voinitsky a prezentat un proiect pentru încălzirea apei-aer. Noul tip de încălzire a fost testat pe o mică secțiune a Palatului de Iarnă (Galeria Kutuzovskaya, Biserica Mică, Rotunda), iar în anii 1890 a fost extins la întreaga sa parte nord-vestică, instalând un număr de 16 camere de aer în subsol. Apa caldă a fost adusă dintr-o cameră de cazane situată într-una din „curțile iluminate” ale palatului. Apa caldă a fost furnizată de la cazane prin conducte de fier la încălzitoare, iar aerul încălzit a trecut prin canalele de căldură deja existente în camerele de locuit (în mod natural - datorită faptului că aerul cald este mai ușor decât aerul rece).
Abia în vara anului 1911 a apărut sistemul de încălzire, care este cel mai asemănător cu cel modern. Tehnician de cabinet e.i.v. inginer N. P. Melnikov a dezvoltat un nou proiect. El a creat două sisteme complementare în Hermitage: un sistem de încălzire cu radiatoare de apă și un sistem de ventilație cu elemente de aer condiționat. Reconstrucția încălzirii în schit a fost finalizată până în toamna anului 1912, ventilația a fost instalată până în 1914. [Sursa]
După cum puteți vedea, progresul încălzirii unor astfel de cărămizi și spații mari a durat aproape 200 de ani. Prea lung. Dar case din cărămidă cu mai multe etaje au fost construite aproape la fel în secolul al XVIII-lea. iar la începutul secolului XX. Într-adevăr, există gânduri că tehnologiile de încălzire pur și simplu nu au avut timp să se adapteze ca urmare a schimbărilor climatice dramatice. Posibile schimbări climatice post-cataclismice (schimbarea polului, inundații etc.).
În Europa, climatul nu a devenit atât de dur - în trecut, majoritatea s-au instalat pe șeminee. În ceea ce privește eficiența, acestea sunt mai rele decât cuptoarele. Dar, se pare, acest design al vatra a fost suficient.
Toată această experiență de încălzire nu a putut fi folosită deja în clădirile de la sfârșitul secolului al XIX-lea, începutul secolului XX.
Casa lui Vilner din Minusinsk (un oraș în apropiere de Abakan). Sunt afișate coșurile de fum în pereți. Cred că de aceea multe dintre zidurile din astfel de clădiri vechi au un metru grosime. O sobă era încălzită în subsol și aerul cald a încălzit pereții.
În mod similar, acest proiect de încălzire ar putea și a fost utilizat în alte clădiri din secolele XIX și XX. in Rusia.
Și acum, pe baza informațiilor din articolele anterioare despre utilizarea electrostaticelor în clădirile antice, vom încerca cel puțin teoretic să justifice surse alternative de încălzire în acele zile, despre care nu există cărți tehnice sau alte referințe. Dar orașele de piatră, judecând după descrieri și hărți, erau sigur.
Pentru cei care nu sunt familiarizați cu subiectul - Utilizarea electricității atmosferice în trecut, citiți eticheta „electricitate atmosferică”.
În fizică, există multe efecte asociate cu electricitatea statică.
Efectul piezoelectric invers este procesul de comprimare sau extindere a unui material piezoelectric sub acțiunea unui câmp electric, în funcție de direcția vectorului de rezistență al câmpului.
Dacă o tensiune alternativă este aplicată unui astfel de element piezoelectric, atunci elementul piezoelectric se va contracta și se va extinde datorită efectului piezoelectric invers, adică. efectuați vibrații mecanice. În acest caz, energia vibrațiilor electrice este transformată în energie a vibrațiilor mecanice cu o frecvență egală cu frecvența tensiunii alternative aplicate. Deoarece elementul piezoelectric are o frecvență naturală a vibrațiilor mecanice, un fenomen de rezonanță este posibil atunci când frecvența tensiunii aplicate coincide cu frecvența naturală a vibrațiilor plăcii. În acest caz, se obține amplitudinea maximă a oscilațiilor plăcii elementului piezoelectric.
Aceste micro-oscilații ale dielectricului pot încălzi? Cred că, la o anumită frecvență a oscilațiilor - destul. O altă întrebare - cărămida, ceramica, poate fi materialul în care acest efect este posibil?
Efectul piroelectric constă într-o schimbare a polarizării spontane a dielectricilor cu o schimbare a temperaturii. Piroelectricele liniare tipice includ turmalina și sulfatul de litiu. Piroelectricele sunt polarizate spontan, dar spre deosebire de ferroelectrică, direcția polarizării lor nu poate fi modificată de un câmp electric extern. La o temperatură constantă, polarizarea spontană a piroelectricului este compensată de sarcini libere ale semnului opus datorită proceselor de conductivitate electrică și adsorbția particulelor încărcate din atmosfera înconjurătoare. Când temperatura se schimbă, polarizarea spontană se schimbă, ceea ce duce la eliberarea unei anumite sarcini pe suprafața piroelectrică, datorită căreia apare un curent electric într-un circuit închis. Efectul piroelectric este utilizat pentru a crea senzori termici și receptoare de energie radiante destinateîn special pentru înregistrarea radiațiilor cu infraroșu și cu microunde.
Se dovedește că există un efect electrocaloric (opusul piroeffectului) - o creștere a temperaturii unei substanțe atunci când este creat un câmp electric de rezistență E și o scădere corespunzătoare a temperaturii atunci când acest câmp este oprit în condiții adiabatice.
Oamenii de știință, dacă studiază aceste efecte, numai în direcția răcirii:
Utilizarea efectului electrocaloric (opusul efectului piroelectric) face posibilă obținerea de temperaturi scăzute în intervalul de temperaturi, de la azot lichid la temperaturi freon, folosind materiale ferroelectrice. Valorile record ale efectului electrocaloric (2,6 gr. C) în apropierea PT-ului au fost observate în ceramica antiferroelectrică a sistemului de titanat cu zirconat - stannat - plumb și în ceramica scandoniobatei de plumb. Nu este exclusă posibilitatea dezvoltării unui convertor cu mai multe etape piroelectrice cu o eficiență a ciclului de aproximativ 10%, cu o putere de energie preconizată de până la 2 kW / l a purtătorului de energie, ceea ce în viitor va crea o competitivitate reală pentru centralele clasice. [Sursă]
Conform prognozelor fizicienilor, există multe oportunități pentru cel electrocaloric de a crea sisteme de răcire în stare solidă bazate pe acesta, similar cu elementul Peltier, dar care nu se bazează nu pe fluxul de curent, ci pe schimbarea forței de câmp. Într-unul dintre materialele cele mai promițătoare, mărimea schimbării temperaturii a fost egală cu 0,48 Kelvin per volt de tensiune aplicată.
O creștere a activității comunității științifice în studiul efectului electrocaloric și încercarea de a găsi o aplicație demnă pentru aceasta s-a produs în anii șaizeci ai secolului XX, însă, datorită unui număr de capacități tehnice și tehnologice, nu a fost posibilă crearea de prototipuri cu o schimbare de temperatură care depășește o fracție de grad. În mod clar, acest lucru nu a fost suficient pentru aplicarea practică, iar studiile efectului electrocaloric au fost reduse aproape complet.
Un alt efect:
Încălzirea dielectrică este o metodă de încălzire a materialelor dielectrice printr-un câmp electric alternativ de înaltă frecvență (HFC - curenți de înaltă frecvență; interval de 0,3-300 MHz). O caracteristică distinctivă a încălzirii dielectrice este volumul degajării de căldură (nu neapărat uniform) în mediul încălzit. În cazul încălzirii cu HFC, eliberarea de căldură este mai uniformă datorită adâncimii mari de penetrare a energiei în dielectric.
Un material dielectric (lemn, plastic, ceramică) este plasat între plăcile unui condensator, care este furnizat cu tensiune de înaltă frecvență de la un generator electronic pe tuburi radio. Un câmp electric alternativ între plăcile condensatorului determină polarizarea dielectricului și apariția unui curent de deplasare, care încălzește materialul.
Avantajele metodei: viteză mare de încălzire; o metodă curată fără contact, care permite încălzirea în vid, gaz de protecție, etc.; încălzirea uniformă a materialelor cu conductivitate termică scăzută; implementarea încălzirii locale și selective, etc.
Ciudat, această metodă a fost utilizată la sfârșitul secolului XIX. în medicină pentru încălzirea terapeutică a țesuturilor.
Toate aceste efecte se bazează pe posibila recepție a puterii, care este transformată în căldură prin parametrul principal - tensiune înaltă. Curentii din electrostatica sunt foarte mici. În timp ce toată tehnica noastră modernă de energie electrică este cea de electricitate. Are un parametru strict de tensiune (luați-ne 220V standard, în unele țări există o tensiune diferită în rețea), iar puterea dispozitivului depinde de curenții consumati.
Cred că zeci de mii de volți din instalație pentru obținerea de electricitate din atmosferă și instalate ca o diferență de potențial pe pereți pot înlocui încălzitoarele și convectoarele noastre electrice moderne prin încălzire dielectrică. Doar că nimeni în sensul aplicat al cercetării nu s-a cufundat în acest subiect. Încă de pe vremea lui N. Tesla, fizica modernă nu este interesată de electrostatică. Dar pretutindeni este loc pentru feat. S-ar părea, ce noua poate fi inventată în circuitele înfășurărilor electrice ale motoarelor? S-a dovedit că poți. Dayunov a creat un astfel de motor electric combinând circuitele de înfășurare „stea” și „triunghi” ale unui motor asincron, numindu-i circuitul de înfășurare „Slavyanka”.
Eficiența motorului electric și caracteristicile sale de tracțiune au crescut. Am decis să părăsesc dezvoltarea în Rusia și am urmat calea de a căuta investitori privați. Fiecare inventator are propriul mod și se uită la creierul său …
Revenind la ceea ce a fost scris mai sus, voi presupune că aproape tot ce este nou este un vechi bine uitat … Și dacă există ceva în teorie, atunci poate fi implementat în practică!
Autor: sibved
