Šajā rakstā mēs apskatīsim ļoti svarīgo jautājumu par akmens un ķieģeļu ēku sildīšanu vecajās dienās.
Šīs rindas rakstīšanas laikā temperatūra ārpus mana loga ir -36 g. Ārpus pilsētas -48g. Pēdējo reizi man atmiņā šādas salnas bija pirms 12 gadiem. Laikapstākļi šajos gados sabojāja Austrumsibīrijas dienvidu reģionus.
Tik zemā temperatūrā ļoti svarīgs ir uzticamas un efektīvas apkures jautājums. Mūsu tehniskajā laikmetā vairumā gadījumu tā ir ūdens sildīšana no termoelektrostacijām (pilsētās) vai dažāda veida kurināmā katli (ja tā ir privātmāja). Ciemos viss notiek vecmodīgi: ķieģeļu krāsns ar krāsns daļu piekļuvi visām istabām, kamīns ar malku.
Bet kā vecos laikos tika sildītas milzīgas ķieģeļu pilis?
Veco ēku interjeri ar lielām istabām un hallēm:
Pētera I vasaras pils flīzētā krāsns. Rodas iespaids, ka šī plīts nav savā vietā vai arī pils projekts to neparedz.
Reklāmas video:
Lai efektīvi sildītu ēku, šādām krāsnīm jābūt katrā telpā.
Ciema mājā, kas izgatavota no koka, viss ir vienkāršāk, viņi ievieto plīti ēkas centrā:
Plīts silda, silda visas telpas.
Vai arī tas ir vēl vienkāršāk, mājas centrā ir viena istaba ar krievu plīti:
Pastāv versija, ka krāsnis šādām pilīm un hallēm nemaz nebija paredzētas. Tie tika uzstādīti vēlāk bezcerīgi, kad klimats mainījās uz strauji kontinentālu klimatu ar zemu ziemas temperatūru. Patiešām, daudzas krāsnis pilīs izskatās savādi, nevietā. Ja pirms šādas ēkas celtniecības bija kāds projekts, tad acīmredzot apkures projektā neviens nebija iesaistīts.
Oficiālā versija par daudzām pilīm saka, ka vairums no tām bija vasaras pilis, kur viņi pārcēlās tikai siltajā sezonā.
Apsveriet apkures progresu, izmantojot Ziemas pils piemēru.
Ziemas pils ģerbonis. Pat tagad šādu zāļu sildīšana joprojām ir izaicinājums dizaineriem.
Sākumā Ziemas pils apkure acīmredzami bija plīts. Dzīvojamās telpas sildīja kamīni un holandiešu krāsnis, gultās tika ievietoti apkures spilventiņi - slēgti cietmetāli-pannas ar oglēm.
Ziemas pils apakšējā stāvā tika uzstādītas lielas krāsnis, no kurām siltajam gaisam vajadzēja sildīt telpas otrajā stāvā. Svinīgajās divstāvu zālēs tika uzstādītas arī daudzlīmeņu krāsnis ar dekoru, taču lielām telpām šāda apkures sistēma izrādījās neefektīva.
Vienā no vēstulēm, kas rakstītas 1787. gada ziemā, grāfs P. B. Šeremetjevs dalās savos iespaidos: "un auksts ir neciešams visur … visi gali, un krāsnis ir paredzētas tikai izrādīšanai, un dažas nav aizslēgtas." Nebija pietiekami daudz siltuma pat karaliskās ģimenes palātām, kas atrodas otrajā stāvā, nemaz nerunājot par trešo, kur dzīvoja goda kalpones. “Majestātiskā aukstuma gadījumā” laiku pa laikam nācās pat atcelt balles un pieņemšanu - divu augstumu svinīgajās zālēs ziemā temperatūra nepaaugstinājās virs 10–12 ° C.
Ziemas pils milzīgā krāsns ekonomija patērēja daudz malkas (ziemā krāsns tika veidota divas reizes dienā) un ugunsgrēka izpratnē radīja nopietnas briesmas. Lai arī skursteņi tika iztīrīti "ar noteiktu biežumu un īpašu piesardzību", no katastrofas nevarēja izvairīties.
1837. gada 17. decembra vakarā Ziemas pilī izcēlās ugunsgrēks, un to bija iespējams nodzēst tikai līdz 20. datumam. Saskaņā ar liecinieku memuāriem mirdzumu varēja redzēt vairāku jūdžu attālumā.
Pils atjaunošanas procesā tika nolemts mainīt krāsns apkuri uz gaisu (vai kā tolaik to sauca par "pneimatisko"), kuru izstrādāja militārais inženieris N. A. Ammosovs. Līdz tam laikam viņa dizaina krāsnis jau bija pārbaudītas citās ēkās, kur tās izrādījās izcilas.
Ammosova krāsnī kurtuve ar visām dūmu plūsmām no dzelzs caurulēm atradās ķieģeļu kamerā ar ejām, kuras apakšējā daļā bija caurumi svaigam ārējam gaisam vai cirkulētam gaisam no apsildāmām telpām, lai iekļūtu kamerā. Krāšņu kameras augšējā daļā ir gaisa izplūdes atveres karstā gaisa noņemšanai apsildāmās telpās.
“Viena pneimatiskā cepeškrāsns, ņemot vērā savu izmēru un mājokļa izvietošanas ērtības, var sildīt no 100 līdz 600 kubikmetriem. ietilpības jomas, aizstājot no 5 līdz 30 holandiešu krāsnīm"
Vēl viena būtiska atšķirība starp Ammosova sistēmu ir mēģinājums papildināt apkuri ar ventilāciju. Apkurei ventilācijas kamerās tika izmantots svaigākais gaiss, kas ņemts no ielas, un, lai noņemtu izplūdes gaisu no telpām, sienās, kas savienotas ar ventilācijas kanāliem, tika izveidoti caurumi, kas "kalpo, lai no telpas aizvilktu aizlikumu un mitrumu". Turklāt sienās nākotnē tika izgatavoti papildu vai rezerves kanāli. Jāatzīmē, ka 1987. gadā, izpētot visu Pašvaldības Ermitāžas ēku kompleksu, tika atrasti apmēram 1000 dažādu mērķu kanāli ar kopējo garumu aptuveni 40 km (!).
Ammos krāsns paliekas Mazajā Ermitāžā. Kurtuve un ieeja gaisa kamerā.
Tātad, termoķīmijas dibinātājs GI Gess veica Ammosova krāsns pārbaudi un secināja, ka tās ir veselībai nekaitīgas. Par “pneimatisko sildīšanas ierīci” tika piešķirti 258 000 rubļu. un process sākās. Pils pagrabos tika uzstādītas 86 lielas un mazas pneimatiskās krāsnis. Apsildāmais gaiss pa "karstajiem" kanāliem pacēlās uz svinīgo zāli un viesistabu. Apkures kanālu izejas punkti tika pabeigti ar vara režģiem uz gaisa vadiem, kas izgatavoti pēc dizainera V. P. Stasova:
Savam laikam ģenerāļa Amosova piedāvātā apkures sistēma noteikti bija progresīva, bet ne ideāla - tā izžāvēja gaisu. Caur sildītāju caurlaidīgajām caurulēm dūmgāzes iekļuva sakarsētā gaisā. Ne maz - putekļi no ielas krita kopā ar pieplūdes gaisu. Apmetušies uz dzelzs siltummaiņu karsto virsmu, putekļi izdegās un nokļuva telpās kvēpu veidā. Ne tikai cilvēki cieta no šīs jaunās apkures sistēmas "blakusparādības" - degšanas produkti nogulās uz krāsotām nokrāsām, marmora skulptūras, gleznas … Pievienosim šeit ievērojamas temperatūras svārstības krāsns laikā un intervālā starp tām: kad krāsnis tiek sildītas, telpas ir ļoti karstas, bet kad viņi pārstāj sildīt, gaiss strauji atdziest.
1875. gadā cits militārās tehnikas korpusa pārstāvis - inženieris-pulkvedis G. S. Voinitsky prezentēja ūdens-gaisa sildīšanas projektu. Jaunā tipa apkure tika pārbaudīta nelielā Ziemas pils daļā (Kutuzovskaya galerija, Mazā baznīca, Rotunda), un 1890. gados tā tika paplašināta visā tās ziemeļrietumu daļā, pagrabā uzstādot kopumā 16 gaisa kameras. Karstu ūdeni ienesa no katlu telpas, kas atrodas vienā no pils "apgaismotajiem pagalmiem". No katliem karstais ūdens tika piegādāts caur dzelzs caurulēm uz sildītājiem, un karstais gaiss caur jau esošajiem siltuma kanāliem nonāca dzīvojamās telpās (dabiski - sakarā ar to, ka siltais gaiss ir vieglāks nekā aukstais gaiss).
Tikai līdz 1911. gada vasarai parādījās apkures sistēma, kas ir visvairāk līdzīga mūsdienu. Kabineta tehniķis e.i.v. inženieris N. P. Meļņikovs ir izstrādājis jaunu projektu. Viņš Ermitage izveidoja divas papildinošas sistēmas: ūdens radiatora apkures sistēmu un ventilācijas sistēmu ar gaisa kondicionēšanas elementiem. Apkures rekonstrukcija Ermitāžā tika pabeigta līdz 1912. gada rudenim, ventilācija tika uzstādīta līdz 1914. gadam. [Avots]
Kā redzat, šādu ķieģeļu un lielu telpu apsildīšanas process ilga gandrīz 200 gadus. Pārāk ilgi. Bet pašas daudzstāvu ķieģeļu mājas tika būvētas gandrīz tādas pašas 18. gadsimtā. un 20. gadsimta sākumā. Patiešām, pastāv domas, ka dramatisko klimata izmaiņu ietekmē apkures tehnoloģijām vienkārši nebija laika pielāgoties. Iespējams, ka postkataklizmiskās klimata izmaiņas (pole nobīde, plūdi utt.).
Eiropā klimats nav kļuvis tik bargs - agrāk vairums no tiem apmetās uz kamīniem. Efektivitātes ziņā tie ir sliktāki nekā krāsnis. Bet acīmredzot ar šo pavarda dizainu pietika.
Visu šo apkures pieredzi nevarēja izmantot, bet jau 19. gadsimta beigu un 20. gadsimta sākuma ēkās.
Vilnera māja Minusinskā (pilsēta pie Abakanas). Tiek parādīti skursteņi sienās. Es domāju, ka tāpēc daudzām šādām vecām ēkām sienas ir metru biezas. Pagrabstāvā sildīja plīti un sienas karsēja karsts gaiss.
Līdzīgi šo apkures dizainu varēja un izmantoja citās 19. un 20. gadsimta ēkās. Krievijā.
Un tagad, balstoties uz informāciju no iepriekšējiem rakstiem par elektrostatikas izmantošanu senajās ēkās, mēs centīsimies vismaz teorētiski pamatot alternatīvos apkures avotus tajos laikos, par kuriem nav tehnisko grāmatu vai citu norāžu. Bet akmens pilsētas, spriežot pēc aprakstiem un kartēm, bija pārliecinātas.
Tiem, kas nav pazīstami ar tēmu - atmosfēras elektrības izmantošana pagātnē, izlasiet tagu "atmosfēras elektrība".
Fizikā ir daudz efektu, kas saistīti ar statisko elektrību.
Apgrieztais pjezoelektriskais efekts ir pjezoelektriska materiāla saspiešanas vai izplešanās process elektriskā lauka ietekmē atkarībā no lauka stipruma vektora virziena.
Ja šādam pjezoelektriskajam elementam tiek piemērots mainīgs spriegums, tad pjezoelektriskais elements sašaurināsies un paplašinās apgrieztā pjezoelektriskā efekta dēļ, t.i. veikt mehāniskās vibrācijas. Šajā gadījumā elektrisko vibrāciju enerģija tiek pārveidota par mehānisku vibrāciju enerģiju ar frekvenci, kas vienāda ar pielietotā mainīgā sprieguma frekvenci. Tā kā pjezoelementam ir dabisko mehānisko vibrāciju frekvence, ir iespējama rezonanses parādība, kad pielietotā sprieguma frekvence sakrīt ar plātnes vibrāciju dabisko frekvenci. Šajā gadījumā tiek iegūta pjezoelektriskā elementa plāksnes maksimālā svārstību amplitūda.
Vai šīs dielektriskās mikro svārstības to var sasildīt? Es domāju, ka ar noteiktu svārstību frekvenci - diezgan. Cits jautājums - kurināmais ķieģelis, keramika, vai tas var būt materiāls, kur šāda iedarbība ir iespējama?
Piroelektriskais efekts sastāv no dielektriķu spontānās polarizācijas izmaiņām ar temperatūras izmaiņām. Pie tipiskiem lineāriem piroelektriskiem pieder turmalīns un litija sulfāts. Piroelektriķi ir spontāni polarizēti, taču atšķirībā no ferroelektriskiem, to ārējais elektriskais lauks nevar mainīt polarizācijas virzienu. Pie nemainīgas temperatūras piroelektriskā elementa spontāno polarizāciju kompensē pretējas zīmes bezmaksas lādiņi, kas rodas elektriskās vadītspējas un uzlādēto daļiņu adsorbcijas procesu dēļ no apkārtējās atmosfēras. Mainoties temperatūrai, mainās spontānā polarizācija, kas noved pie tā, ka uz piroelektriskās virsmas tiek atbrīvota kāda maksa, kā rezultātā slēgtā ķēdē rodas elektriskā strāva. Piroelektrisko efektu izmanto, lai izveidotu siltuma sensorus un starojuma enerģijas uztvērējus, kas paredzētijo īpaši infrasarkanā un mikroviļņu starojuma reģistrēšanai.
Izrādās, ka pastāv elektrokalorijas efekts (pretējs piroefektam) - vielas temperatūras paaugstināšanās, kad tajā tiek izveidots elektriskā spēka E spēks, un atbilstoša temperatūras pazemināšanās, kad šis lauks ir izslēgts adiabātiskos apstākļos.
Zinātnieki, ja viņi pēta šos efektus, tikai dzesēšanas virzienā:
Elektrokaloriskā efekta izmantošana (pretējs piroelektriskajam efektam) ļauj iegūt zemas temperatūras temperatūras diapazonā no šķidrā slāpekļa līdz freonu temperatūrai, izmantojot feroelektriskos materiālus. Elektrokaloriskā efekta rekordlielumi (2,6 gr. C) blakus PT tika novēroti cirkonāta - stannāta - svina titanāta sistēmas antiferroelektriskajā keramikā un svina scandoniobāta keramikā. Nav izslēgta iespēja attīstīt piroelektrisko daudzpakāpju pārveidotāju ar aptuveni 10% cikla efektivitāti ar paredzamo enerģijas nesēja jaudu līdz 2 kW / l, bet nākotnē tas radīs reālu konkurētspēju klasiskajām spēkstacijām. [Avots]
Saskaņā ar fiziķu prognozēm, elektrokalorijam ir plašas iespējas uz tā pamata izveidot cietvielu dzesēšanas sistēmas, līdzīgas Peltier elementam, bet balstītas nevis uz strāvas plūsmu, bet uz lauka intensitātes izmaiņām. Vienā no daudzsološākajiem materiāliem temperatūras izmaiņu lielums bija vienāds ar 0,48 kelviniem uz pielietotā sprieguma voltiem.
Zinātniskās sabiedrības aktivitātes uzplaukums pētot elektrokalorijas efektu un mēģinājumi atrast tam cienīgu pielietojumu notika divdesmitā gadsimta sešdesmitajos gados, taču vairāku tehnisko un tehnoloģisko iespēju dēļ nebija iespējams izveidot prototipus, kuru temperatūras izmaiņas pārsniedza grāda daļu. Tas acīmredzami nebija pietiekams praktiskai izmantošanai, un gandrīz pilnībā tika ierobežoti elektrokaloriskā efekta pētījumi.
Vēl viens efekts:
Dielektriskā sildīšana ir dielektrisko materiālu sildīšanas metode ar augstfrekvences maiņstrāvas elektrisko lauku (HFC - augstfrekvences strāvas; diapazons 0,3-300 MHz). Dielektriskās sildīšanas atšķirīga iezīme ir siltuma izdalīšanās tilpums (kas nav vienmērīgi vienmērīgs) sakarsētā vidē. HFC sildīšanas gadījumā siltuma izdalīšanās ir vienmērīgāka, pateicoties lielajam enerģijas iesūkšanās dziļumam dielektrikā.
Starp kondensatora plāksnēm tiek novietots dielektrisks materiāls (koks, plastmasa, keramika), kuru no radio caurulēm piegādā ar augstfrekvences spriegumu no elektroniskā ģeneratora. Mainīgs elektriskais lauks starp kondensatora plāksnēm izraisa dielektriķa polarizāciju un nobīdes strāvas parādīšanos, kas silda materiālu.
Metodes priekšrocības: augsts sildīšanas ātrums; tīra bezkontakta metode, kas ļauj sildīt vakuumā, aizsargājošu gāzi utt.; materiālu ar zemu siltumvadītspēju vienmērīga sildīšana; vietējās un selektīvās apkures ieviešana utt.
Savādi, ka šī metode tika izmantota 19. gadsimta beigās. medicīnā audu terapeitiskai sildīšanai.
Visi šie efekti ir balstīti uz iespējamo enerģijas saņemšanu, kas tiek pārveidota siltumā caur galveno parametru - augstu spriegumu. Elektrostatikā strāvas ir ļoti mazas. Tā kā visa mūsu mūsdienu elektrotehnika ir enerģētika. Tam ir stingrs sprieguma parametrs (ņemiet mūsu parasto 220 V, dažās valstīs tīklā ir atšķirīgs spriegums), un ierīces jauda ir atkarīga no patērētajām strāvām.
Es domāju, ka desmitiem tūkstošu voltu no elektrības iegūšanas no atmosfēras un uzstādīta kā potenciāla atšķirība sienās var aizstāt mūsu modernos elektriskos sildītājus un konvektorus, izmantojot dielektrisko sildīšanu. Tas ir tikai tas, ka neviens pētījuma lietišķajā nozīmē neiedziļinājās šajā tēmā. Kopš N. Teslas laikiem mūsdienu fiziku neinteresē elektrostatika. Bet visur ir vietas varoņdarbiem. Varētu šķist, ko jaunu var izgudrot elektromotora tinumu ķēdēs? Izrādījās - jūs varat. Dayunovs izveidoja šādu elektromotoru, apvienojot asinhronā motora "zvaigznes" un "trīsstūra" tinumu ķēdes, saucot viņa tinuma shēmu par "Slavyanka".
Ir pieaugusi elektromotora efektivitāte un tā vilces raksturlielumi. Es nolēmu pamest attīstību Krievijā un sekoju privāto investoru meklējumiem. Katram izgudrotājam ir savs ceļš un jāskatās uz viņa smadzeņu garu …
Atgriežoties pie iepriekš rakstītā, pieņemšu, ka gandrīz viss jaunais ir labi aizmirsts vecais … Un, ja teorētiski ir kaut kas, tad to var ieviest praksē!
Autors: sibved