U ovom ćemo članku razmotriti vrlo važno pitanje grijanja kamenih i opečnih zgrada u starim vremenima.
U vrijeme pisanja ovih redaka temperatura izvan mog prozora je -36g. Izvan grada -48g. Posljednji put u sjećanju su mi bili takvi mrazovi prije 12 godina. Vrijeme je ove godine pokvarilo južne regije istočnog Sibira.
Na tako niskim temperaturama pitanje pouzdanog i učinkovitog grijanja je vrlo važno. U našem tehničkom dobu to je u većini slučajeva to grijanje vode iz termoelektrana (u gradovima) ili raznih vrsta kotlova na gorivo (ako se radi o privatnoj kući). U selima je sve na starinski način: peć od opeke s pristupom dijelova peći u sve prostorije, ložište s drvima.
Ali kako su se u stare dane grijale ogromne palače od opeke?
Interijeri starih zgrada sa velikim sobama i hodnicima:
Popločana peć u ljetnoj palači Petra I. Utisak je da ova peć nije na svom mjestu, ili nije predviđena projektom palače.
Promotivni video:
Da bi učinkovito grijale zgradu, takve pećnice moraju biti u svakoj sobi.
U seoskoj kući od drva, sve je jednostavnije, stavili su peć u sredinu zgrade:
Peć zagrijava, grije sve prostorije.
Ili je još jednostavnije, kuća ima jednu sobu s ruskom štednjakom u centru:
Postoji verzija da peći za takve palače i dvorane uopće nisu bile namijenjene. Postavljene su kasnije, iz beznađa, kad se klima promijenila u oštro kontinentalnu s niskim zimskim temperaturama. Doista, mnoge peći u palačama izgledaju neobično, izvan mjesta. Ako je prije izgradnje takve zgrade postojao projekt, onda očito nitko nije bio uključen u projekt grijanja.
Službena verzija o mnogim palačama kaže da su većina bile ljetne palače, u koje su se preselili samo u toplo doba.
Razmotrite napredak grijanja na primjeru Zimske palače.
Grb Zimske palače. Čak i sada, grijanje takvih dvorana još je izazov za dizajnere.
U početku je grijanje Zimske palače očito bilo štednjak. Stambene prostore grijali su kamini i nizozemski štednjaci, jastučići za grijanje bili su postavljeni u krevetima - zatvorene brazeri-tave s ugljenom.
Na donjem katu Zimske palače postavljene su velike peći, topli zrak iz kojeg je trebalo grijati prostorije na drugom katu. U svečane dvokatnice ugrađene su i višeslojne peći s dekorom, ali za velike se prostor takav sustav grijanja pokazao neučinkovitim.
U jednom od pisama napisanih zimi 1787. godine grof P. B. Šeremetjev dijeli svoje dojmove: "a hladnoća je svugdje nepodnošljiva … svi su krajevi, a peći su samo za izložbu, a neke nisu zaključane." Nije bilo dovoljno topline ni za odaje kraljevske obitelji smještene na drugom katu, da ne spominjemo treći, u kojima su stanovale sluškinje. „Povodom veličanstvene hladnoće“, s vremena na vrijeme čak su morali otkazati kuglice i prijeme - u dvorani svečane dvorane temperatura se zimi nije dizala iznad 10–12 ° S.
Ogromna ekonomija peći Zimske palače trošila je puno ogrjevnog drveta (zimi je peć pravljena dva puta dnevno) i predstavljala je veliku opasnost od požara. Iako su se dimnjaci čistili "utvrđenom učestalošću i posebnom pažnjom", katastrofa se nije mogla izbjeći.
Uvečer 17. prosinca 1837. u Zimskom dvoru izbio je požar, a ugasiti ga je bilo moguće tek 20. godine. Prema memoarima svjedoka, sjaj se mogao vidjeti nekoliko kilometara dalje.
U procesu obnove palače, odlučeno je da se grijanje peći promijeni u zrak (ili kako se to tada nazivalo "pneumatskim"), koji je razvio vojni inženjer N. A. Ammosov. Do tog trenutka peći njegovog dizajna već su testirane u drugim zgradama, gdje su se pokazale izvrsnima.
U Ammosovoj peći, ložište sa svim dimnim tokovima iz željeznih cijevi bilo je smješteno u ciglenoj komori s prolazima, u čijem je donjem dijelu bilo otvora za svježi vanjski zrak ili recirkulirani zrak iz grijanih prostorija za ulazak u komoru. U gornjem dijelu komore peći postoje otvori za odzračivanje zraka za uklanjanje zagrijanog zraka u grijane prostorije.
„Jedna pneumatska pećnica, s obzirom na svoju veličinu i pogodnost smještaja stana, može zagrijavati od 100 do 600 kubika. prostorije kapaciteta, zamjena 5 do 30 nizozemskih pećnica"
Još jedna temeljna razlika između sustava Ammosov je pokušaj nadopunjavanja grijanja ventilacijom. Za grijanje u ventilacijskim komorama korišten je najsvježiji zrak koji se uzima s ulice, a za uklanjanje ispušnog zraka iz prostorija napravljene su rupe u zidovima spojene na ventilacijske kanale, koji "služe za uklanjanje nečistoće i vlage iz prostorije". Pored toga, u zidovima su napravljeni dodatni ili rezervni kanali za budućnost. Treba napomenuti da je 1987. godine prilikom pregleda cijelog kompleksa zgrada Općinske pustinje pronađeno oko 1000 kanala različite namjene ukupne duljine oko 40 km (!).
Ostaci peći Ammos u Malom pustinjaku. Ložište i ulaz u zračnu komoru.
Dakle, osnivač termokemije GI Gess obavio je ispitivanje Ammosovih peći i zaključio da su one štetne za zdravlje. Za „pneumatski uređaj za grijanje“izdvojeno je 258 000 rubalja. i proces je započeo. U podrumima palače ugrađeno je 86 velikih i malih pneumatskih peći. Grijani zrak dizao se "vrućim" kanalima do svečanih dvorana i dnevnih soba. Izlazne točke grijaćih kanala upotpunjene su bakrenim rešetkama na kanalima za zrak, izrađenim prema crtežima dizajnera V. P. Stasova:
Za svoje je vrijeme sustav grijanja koji je predložio general Amosov sigurno bio progresivan, ali ne i idealan - isušio je zrak. Kroz nepropusne cijevi u grijačima dimni plinovi ulazili su u zagrijani zrak. Nije mnogo - prašina je padala s ulice, zajedno s dovodnim zrakom. Smjestivši se na vruću površinu željeznih izmjenjivača topline, prašina je izgorjela i ušla u prostorije u obliku čađe. Nisu samo ljudi patili od ove "nuspojave" novog sustava grijanja - proizvodi izgaranja smješteni na obojanim nijansama, skulpturama od mramora, slikama … Dodajmo ovdje značajne fluktuacije temperature tijekom i u intervalu između peći: kada se peći zagrijavaju, prostorije su vrlo vruće, ali kad prestanu grijati, zrak se brzo hladi.
1875. još jedan predstavnik vojnog inženjerskog zbora - inženjer-pukovnik G. S. Voinitsky je predstavio projekt grijanja vode i zraka. Nova vrsta grijanja testirana je na malom dijelu Zimske palače (Kutuzovskaya galerija, Mala crkva, Rotunda), a 1890-ih je proširena na cijeli sjeverozapadni dio, instalirajući ukupno 16 zračnih komora u podrumu. Vruća voda dovodila se iz kotlovnice koja se nalazila u jednom od "osvijetljenih dvorišta" palače. Vruća voda se iz kotlova dovodila kroz željezne cijevi do grijača, a zagrijani zrak je išao preko već postojećih toplinskih kanala u stambene prostore (prirodno - zbog činjenice da je topli zrak lakši od hladnog zraka).
Tek se u ljeto 1911. godine pojavio sustav grijanja, što je najsličnije modernom. Kabinetski tehničar, e.i.v. inženjer N. P. Melnikov je razvio novi projekt. U Ermitažu je stvorio dva komplementarna sustava: sustav grijanja radijatorom na vodi i ventilacijski sustav s elementima klimatizacije. Rekonstrukcija grijanja u pustinji dovršena je do jeseni 1912., ventilacija je postavljena do 1914. [Izvor]
Kao što vidite, napredak grijanja takve opeke i velikih prostorija trajao je gotovo 200 godina. Predugo. No, i same su višestambene kuće od opeke izgrađene gotovo isto u 18. stoljeću. i početkom 20. stoljeća. Doista, postoje mišljenja da se tehnologije grijanja jednostavno nisu imale vremena prilagoditi nakon dramatičnih klimatskih promjena. Moguće post-kataklizmične klimatske promjene (pomicanje pola, poplava itd.).
U Europi klima nije postala tako surova - u prošlosti se većina naselila na kaminima. U pogledu učinkovitosti, gori su od pećnica. No, izgleda da je ovaj dizajn ognjišta bio dovoljan.
Sve to iskustvo grijanja nije se moglo koristiti već u zgradama s kraja 19., početka 20. stoljeća.
Vilnerova kuća u Minusinsku (grad u blizini Abakana). Prikazani su dimnjaci u zidovima. Mislim da su zato mnogi zidovi u tako starim zgradama debeli metar. U podrumu je grijana peć, a topli zrak je zagrijavao zidove.
Slično tome, ovaj se dizajn grijanja mogao i koristio u drugim zgradama iz 19. i 20. stoljeća. u Rusiji.
A sada ćemo na temelju informacija iz prethodnih članaka o korištenju elektrostatike u drevnim zgradama pokušati barem teoretski utemeljiti alternativne izvore grijanja u one dane, o kojima nema tehničkih knjiga niti drugih referenci. Ali kameni gradovi, sudeći prema opisima i kartama, bili su sigurno.
Za one koji nisu upoznati s temom - Upotreba atmosferske električne energije u prošlosti, pročitajte oznaku "atmosferska struja".
U fizici postoje mnogi učinci povezani sa statičkim elektricitetom.
Inverzni piezoelektrični učinak je proces kompresije ili ekspanzije piezoelektričnog materijala pod djelovanjem električnog polja, ovisno o smjeru vektora jakosti polja.
Ako se na takav piezoelektrični element primijeni izmjenični napon, tada će se piezoelektrični element smanjiti i proširiti zbog obrnutog piezoelektričnog učinka, tj. izvode mehaničke vibracije. U ovom se slučaju energija električnih vibracija pretvara u energiju mehaničkih vibracija s frekvencijom jednakom frekvenciji primijenjenog izmjeničnog napona. Budući da piezoelektrični element ima prirodnu frekvenciju mehaničkih vibracija, rezonantan je fenomen moguć kad se frekvencija napona podudara s prirodnom frekvencijom vibracija ploče. U tom se slučaju dobiva maksimalna amplituda oscilacija ploče piezoelektričnog elementa.
Mogu li ove mikro oscilacije dielektrika zagrijati? Mislim da, uz određenu frekvenciju oscilacija - prilično. Još jedno pitanje - opečena opeka, keramika, može li to biti materijal tamo gdje je takav učinak moguć?
Piroelektrični učinak sastoji se u promjeni spontane polarizacije dielektrika s promjenom temperature. Tipični linearni piroelektričari uključuju turmalin i litijev sulfat. Piroelektrike su spontano polarizirane, ali za razliku od feroelektričara, smjer njihove polarizacije ne može se mijenjati vanjskim električnim poljem. Pri stalnoj temperaturi spontana polarizacija piroelektrike nadoknađuje se slobodnim nabojima suprotnog znaka zbog procesa električne vodljivosti i adsorpcije nabijenih čestica iz okolne atmosfere. Kad se temperatura promijeni, mijenja se spontana polarizacija, što dovodi do oslobađanja određenog naboja na površini piroelektričara, zbog čega u zatvorenom krugu nastaje električna struja. Piroelektrični učinak koristi se za stvaranje toplinskih senzora i prijamnika zračenjaposebno za registraciju infracrvenog i mikrovalnog zračenja.
Ispada da postoji elektrokalorični učinak (suprotno od piroefekta) - porast temperature neke tvari kada se u njoj stvori električno polje snage E i odgovarajuće smanjenje temperature kada je ovo polje isključeno u adijabatskim uvjetima.
Znanstvenici, ako proučavaju ove učinke, samo u smjeru hlađenja:
Korištenje elektrokaloričnog učinka (suprotno od piroelektričnog učinka) omogućuje dobivanje niskih temperatura u temperaturnom rasponu od tekućeg dušika do temperature freona koristeći feroelektrične materijale. Zabilježene su rekordne vrijednosti elektrokaloričnog učinka (2,6 g. C) u blizini PT-a kod antiferroelektrične keramike sustava titanata cirkonata - stannata - olova i u keramici olovnog skandoniobata. Nije isključena mogućnost razvoja piroelektričnog višestupanjskog pretvarača s efikasnošću ciklusa od oko 10% s očekivanom snagom energije do 2 kW / l energetskog nosača, što će u budućnosti stvoriti stvarnu konkurentnost klasičnih elektrana. [Izvor]
Prema predviđanjima fizičara, postoje velike mogućnosti da se elektrokalorično napravi na njemu kruto-rashladni sustav, sličan Peltier-ovom elementu, ali ne na temelju struje struje, već na promjeni snage polja. U jednom od najperspektivnijih materijala magnituda promjene temperature bila je jednaka 0,48 Kelvina po volti primijenjenog napona.
Nalet aktivnosti znanstvene zajednice u proučavanju elektrokaloričnog učinka i pokušaji pronalaska dostojne primjene za njega pao je šezdesetih godina dvadesetog stoljeća, ali zbog brojnih tehničkih i tehnoloških mogućnosti nije bilo moguće stvoriti prototipove s promjenom temperature većom od djeliča stupnja. To očito nije bilo dovoljno za praktičnu primjenu, a studije elektrokaloričnog učinka gotovo su u potpunosti smanjene.
Još jedan učinak:
Dielektrično grijanje je metoda zagrijavanja dielektričnih materijala visokofrekventnim izmjeničnim električnim poljem (HFC - visokofrekventne struje; raspon 0,3-300 MHz). Izrazita karakteristika dielektričnog grijanja je volumen oslobađanja topline (nije nužno jednoliko) u zagrijanom mediju. U slučaju HFC grijanja, oslobađanje topline je ujednačenije zbog velike dubine prodiranja energije u dielektric.
Dijalektrični materijal (drvo, plastika, keramika) postavlja se između ploča kondenzatora, koji se elektronskim generatorom na radijskim cijevima isporučuju visokofrekventnim naponom. Naizmjenično električno polje između ploča kondenzatora uzrokuje polarizaciju dielektrika i pojavu pomaka struje, koja zagrijava materijal.
Prednosti metode: visoka brzina zagrijavanja; čista bezkontaktna metoda koja omogućuje zagrijavanje u vakuumu, zaštitnom plinu itd.; jednoliko zagrijavanje materijala s niskom toplinskom vodljivošću; provedba lokalnog i selektivnog grijanja itd.
Začudo, ova metoda korištena je u kasnom 19. stoljeću. u medicini za terapijsko zagrijavanje tkiva.
Svi ti učinci temelje se na mogućem prijemu snage, koja se pretvara u toplinu kroz glavni parametar - visoki napon. Struje u elektrostatici su vrlo male. Dok je cijela naša moderna elektrotehnika energetika. Ima strogi parametar napona (uzmite naš standardni 220V, u nekim je zemljama različit napon u mreži), a snaga uređaja ovisi o potrošenim strujama.
Mislim da deseci tisuća volti iz instalacije za dobivanje električne energije iz atmosfere i instalirane kao potencijalna razlika na zidovima mogu zamijeniti naše moderne električne grijače i konvektore kroz dielektrično grijanje. Samo što se nitko u primijenjenom značenju istraživanja nije uronio u ovu temu. Još od vremena N. Tesle, modernu fiziku elektrostatika ne zanima. Ali svugdje ima mjesta za podvig. Čini se, što se novo može izmisliti u sklopovima električnih namotaja motora? Pokazalo se - možete. Dayunov je stvorio takav elektromotor kombinirajući krugove navijanja "zvijezda" i "trokut" asinhronog motora, nazivajući svoj navijački krug "Slavyanka".
Povećana je učinkovitost elektromotora i njegove vučne karakteristike. Odlučio sam ostaviti razvoj u Rusiji i slijedio put traženja privatnih investitora. Svaki izumitelj ima svoj način i gleda na svoju djecu …
Vraćajući se onome što je gore napisano, pretpostavit ću da je gotovo sve novo dobro zaboravljeni stari … A ako nešto postoji u teoriji, onda se to može provesti u praksi!
Autor: sibved