I den här artikeln kommer vi att överväga den mycket viktiga frågan om att värma sten- och tegelbyggnader i gamla dagar.
Vid skrivandet av dessa rader är temperaturen utanför mitt fönster -36g. Utanför staden -48g. Förra gången i mitt minne var sådana frost för 12 år sedan. Vädret dessa år förstörde de södra regionerna i östra Sibirien.
Vid så låga temperaturer är frågan om tillförlitlig och effektiv uppvärmning mycket viktigt. Under vår tekniska tidsålder är det i de flesta fall vattenuppvärmning från värmekraftverk (i städer) eller olika typer av bränslepannor (om det är ett privat hus). I byarna är allt på gammaldags sätt: en tegelugn med tillgång till delar av kaminen till alla rum, en eldstad med trä.
Men hur värmdes enorma tegelpalats i gamla dagar?
Interiörer i gamla byggnader med stora rum och hallar:
Kakelugnen i sommarpalatset av Peter I. Intrycket är att denna spis inte finns eller inte tillhandahålls av palatsprojektet.
Kampanjvideo:
För att effektivt värma en byggnad måste sådana ugnar finnas i alla rum.
I ett byhus gjord av trä är allt enklare, de placerar kaminen i centrum av byggnaden:
Kaminen värms upp, värmer alla rum.
Eller så är det ännu enklare, huset har ett rum med en rysk spis i centrum:
Det finns en version som spisar för sådana palats och hallar inte var avsedda alls. De installerades senare, av hopplöshet, när klimatet förändrades till en skarp kontinental klimat med låga vintertemperaturer. Faktum är att många av ugnarna i palatserna ser konstiga ut på sin plats. Om det fanns ett projekt innan byggandet av en sådan byggnad, var det uppenbart ingen som var inblandad i uppvärmningsprojektet.
Den officiella versionen om många palats säger att de flesta av dem var sommarpalatser, där de bara flyttade under den varma säsongen.
Tänk på framstegen med uppvärmning med hjälp av exemplet med Vinterpalatset.
Vinterpalatsets vapen. Även nu är det fortfarande en utmaning för designers att värma sådana hallar.
Till en början var uppvärmningen av vinterpalatset uppenbarligen spis. Vardagsrummen värmdes av eldstäder och nederländska spisar, värmeplattor placerades i sängarna - stängda ljusspannor med kol.
Stora spisar installerades på nedre våningen i Vinterpalatset, den varma luften varifrån skulle värma rummen på andra våningen. Flerskiktade spisar med dekor installerades också i de ceremoniella tvåvåningshallen, men för stora rum visade sig ett sådant värmesystem vara ineffektivt.
I ett av de brev som skrevs vinteren 1787, räknade P. B. Sheremetyev delar sina intryck: "och kylan är outhärdlig överallt … alla ändar, och kaminerna är bara för show och vissa är inte låsta." Det fanns inte tillräckligt med värme även för kungafamiljens kammare som ligger på andra våningen, för att inte tala om den tredje, där hushållens piga bodde.”Vid tillfälle av den majestätiska förkylningen” fick vi då och då avbryta bollar och mottagningar - i tvåhöjdsceremonihallen steg temperaturen på vintern inte över 10-12 ° С.
Vinterpalatsets enorma spisekonomi konsumerade mycket ved (på vintern gjordes ugnen två gånger om dagen) och utgjorde en allvarlig fara i betydelsen av en eld. Även om skorstenarna städades "med fastställd frekvens och speciell vård", kunde katastrofen inte undvikas.
På kvällen den 17 december 1837 bröt en brand ut i Vinterpalatset, och det var möjligt att släcka den först den 20. Enligt vittnenas memoarer kunde glödet ses flera mil bort.
I processen med att återställa palatset beslutades det att byta kaminen uppvärmning till luft (eller som den då kallades "pneumatisk"), utvecklad av militäringenjören N. A. Ammosov. Vid den tiden hade ugnarna för hans design redan testats i andra byggnader, där de visade sig vara utmärkta.
I Ammosov-ugnen låg eldstaden med alla rökflöden från järnrör i en tegelkammare med passager, i den nedre delen av vilka hål tillhandahölls för den friska yttre luften eller recirkulerad luft från de uppvärmda rummen för att komma in i kammaren. I den övre delen av ugnskammaren finns det luftventilationshål för borttagning av uppvärmd luft till de uppvärmda rummen.
”En pneumatisk ugn, som tittar på sin egen storlek och bekvämligheten med att placera en bostad, kan värma från 100 till 600 kubikmeter. kapacitetens fathoms, ersätter 5 till 30 holländska ugnar"
En annan grundläggande skillnad mellan Ammosov-systemet är ett försök att komplettera värme med ventilation. För uppvärmning i ventilationsrummen användes den färskaste luften från gatan, och för att avlägsna frånluften från lokalerna gjordes hål i väggarna anslutna till ventilationskanalerna, som "tjänar till att dra ut fukt och fukt ur rummet." Dessutom gjordes ytterligare eller reservkanaler i väggarna för framtiden. Det bör noteras att 1987, när man undersökte hela byggnadskomplexet i den kommunala eremitaget, hittades cirka 1000 kanaler av olika syften med en total längd på cirka 40 km (!).
Rester av en Ammos-ugn i Small Hermitage. Eldstad och ingång till luftkammaren.
Så grundaren av termokemin GI Gess genomförde en undersökning av Ammosovs ugnar och drog slutsatsen att de var ofarliga för hälsan. 258 000 rubel tilldelades "pneumatisk uppvärmningsanordning". och processen startade. 86 stora och små pneumatiska ugnar installerades i källaren i palatset. Den uppvärmda luften steg genom de "heta" kanalerna till ceremoniella hallar och vardagsrum. Utgångspunkterna för värmekanalerna avslutades med koppargitter på luftkanalerna, gjorda enligt ritningarna från designern V. P. Stasova:
För hans egen tid var värmesystemet som föreslogs av general Amosov verkligen progressivt, men inte idealiskt - det torkade luften. Genom de läckande rören i värmaren kom rökgaserna in i den uppvärmda luften. Inte mycket - damm föll från gatan tillsammans med tilluften. Efter att ha lagt sig på den heta ytan på järnvärmeväxlarna brände dammet ut och gick in i lokalerna i form av sot. Inte bara människor drabbades av denna "bieffekt" av det nya värmesystemet - förbränningsprodukter som avgjordes på målade nyanser, marmorskulpturer, målningar … Låt oss här lägga till betydande temperatursvingningar under och i intervallet mellan ugnarna: när spisarna värms upp är rummen väldigt varma, men när de slutar värma, kyls luften snabbt.
År 1875 kom en annan företrädare för militärteknikkorpset - ingenjör-oberst G. S. Voinitsky presenterade ett projekt för uppvärmning av vatten och luft. Den nya typen av uppvärmning testades på ett litet avsnitt av Vinterpalatset (Kutuzovskaya Gallery, Small Church, Rotunda), och på 1890-talet utvidgades det till hela den nordvästra delen, och installerade totalt 16 luftkamrar i källaren. Varmt vatten fördes in från ett pannrum beläget i en av de "upplysta gårdar" i palatset. Varmt vatten tillfördes från pannorna via järnrör till värmaren, och den uppvärmda luften gick genom de redan befintliga värmekanalerna till bostäderna (naturligtvis - på grund av att varm luft är lättare än kall luft).
Först sommaren 1911 dök värmesystemet upp, vilket liknar den moderna. Skåpstekniker e.i.v. ingenjör N. P. Melnikov har utvecklat ett nytt projekt. Han skapade två komplementära system i Hermitage: ett uppvärmningssystem för vatten och ett ventilationssystem med luftkonditioneringselement. Rekonstruktion av värme i Hermitage avslutades hösten 1912, ventilationen installerades 1914. [Källa]
Som ni ser varade framstegen med att värma sådana tegelstenar och stora lokaler i nästan 200 år. För länge. Men själva flervåningshusarna byggdes nästan desamma på 1700-talet. och i början av 1900-talet. Det finns faktiskt tankar om att uppvärmningstekniker helt enkelt inte hade tid att anpassa sig efter den dramatiska klimatförändringen. Eventuellt post-kataklysmiska klimatförändringar (polförskjutning, översvämning etc.).
I Europa har klimatet inte blivit så hårt - tidigare har de flesta av dem bosatt sig på eldstäder. När det gäller effektivitet är de sämre än ugnar. Men tydligen räckte denna design av härden.
All denna uppvärmningsupplevelse kunde inte annat än användas redan i slutet av 1800-talet, början av 1900-talet.
Vilners hus i Minusinsk (en stad nära Abakan). Skorstenar i väggarna visas. Jag tror att det är därför många väggar i sådana gamla byggnader är en meter tjocka. En spis värmdes i källaren och varm luft värmde väggarna.
På liknande sätt kunde och användes denna uppvärmningsdesign i andra byggnader från 1800- och 1900-talet. i Ryssland.
Och nu, baserat på information från tidigare artiklar om användningen av elektrostatik i forntida byggnader, kommer vi att försöka åtminstone teoretiskt underbygga alternativa värmekällor i dessa dagar, om vilka det inte finns några tekniska böcker eller andra referenser. Men stenstäder, enligt bedömningar och kartor, var säkert.
För de som inte känner till ämnet - Användning av atmosfärisk elektricitet tidigare, läs taggen "atmosfärisk elektricitet".
Inom fysik finns det många effekter förknippade med statisk elektricitet.
Den omvända piezoelektriska effekten är processen för komprimering eller expansion av ett piezoelektriskt material under verkan av ett elektriskt fält, beroende på riktningen för fältstyrkevektorn.
Om en växelspänning appliceras på ett sådant piezoelektriskt element, kommer det piezoelektriska elementet att sammandras och expandera på grund av den omvända piezoelektriska effekten, d.v.s. utföra mekaniska vibrationer. I detta fall omvandlas energin från elektriska vibrationer till energi för mekaniska vibrationer med en frekvens som är lika med frekvensen för den applicerade växelspänningen. Eftersom det piezoelektriska elementet har en naturlig frekvens av mekaniska vibrationer, är ett resonansfenomen möjligt när frekvensen för den applicerade spänningen sammanfaller med plattans naturliga frekvens. I detta fall erhålles den maximala amplituden av svängningar hos plattan hos det piezoelektriska elementet.
Kan dessa mikro-svängningar av det dielektriska värma upp det? Jag tror, med en viss svängningsfrekvens - ganska. En annan fråga är fyrad tegel, keramik, kan det vara materialet där denna effekt är möjlig?
Den pyroelektriska effekten består i en förändring i den spontana polariseringen av dielektrik med en temperaturförändring. Typiska linjära pyroelektriska komponenter inkluderar turmalin och litiumsulfat. Pyroelektrik är spontant polariserad, men till skillnad från ferroelektrik kan polarisationsriktningen inte ändras av ett externt elektriskt fält. Vid en konstant temperatur kompenseras den spontana polariseringen av pyroelektriciteten med fria laddningar av motsatt tecken på grund av processerna för elektrisk konduktivitet och adsorption av laddade partiklar från den omgivande atmosfären. När temperaturen ändras förändras den spontana polarisationen, vilket leder till att någon laddning frigörs på den pyroelektriska ytan, varför en elektrisk ström uppstår i en sluten krets. Den pyroelektriska effekten används för att skapa termiska sensorer och strålenergimottagare avsedda föri synnerhet för registrering av infraröd strålning och mikrovågsugn.
Det visar sig att det finns en elektrokalorisk effekt (motsatsen till pyroeffekten) - en ökning av temperaturen hos ett ämne när ett elektriskt fält med styrka E skapas i det och en motsvarande temperaturminskning när detta fält stängs av under adiabatiska förhållanden.
Forskare, om de studerar dessa effekter, bara i kylriktning:
Användningen av den elektrokaloriska effekten (motsatsen till den pyroelektriska effekten) gör det möjligt att erhålla låga temperaturer i temperaturområdet från flytande kväve till freontemperaturer med användning av ferroelektriska material. Registreringsvärden för den elektrokaloriska effekten (2,6 gr. C) nära PT observerades i den antiferroelektriska keramiken i zirkonat - stannat - bly titanatsystemet och i keramiken hos blyskandoniobat. Möjligheten att utveckla en pyroelektrisk flerstegsomvandlare med en cykeleffektivitet på cirka 10% med en förväntad effekt på upp till 2 kW / l av energibäraren är inte utesluten, vilket i framtiden kommer att skapa verklig konkurrenskraft för klassiska kraftverk. [Källa]
Enligt fysikernas prognoser finns det stora möjligheter för den elektrokaloriska att skapa kylsystem med fast tillstånd baserat på det, liknande Peltier-elementet, men inte baserat på strömmen utan på förändringen i fältstyrkan. I ett av de mest lovande materialen var temperaturförändringens storlek lika med 0,48 Kelvin per volt applicerad spänning.
En kraftig ökning av det vetenskapliga samhällets verksamhet i studien av den elektrokaloriska effekten och försök att hitta en värdig tillämpning för den föll på sextiotalet av det tjugonde århundradet, men på grund av ett antal tekniska och tekniska förmågor var det inte möjligt att skapa prototyper med en temperaturförändring som översteg en bråkdel av en grad. Detta var helt klart inte tillräckligt för praktisk tillämpning, och studier av den elektrokaloriska effekten var nästan helt begränsade.
En annan effekt:
Dielektrisk uppvärmning är en metod för uppvärmning av dielektriska material med ett högfrekvent växlande elektriskt fält (HFC - högfrekvensströmmar; intervall 0,3-300 MHz). Ett distinkt kännetecken för dielektrisk uppvärmning är volymen av värmeavgivande (inte nödvändigtvis enhetlig) i det uppvärmda mediet. I fallet med HFC-uppvärmning är värmeavgivningen mer likformig på grund av det stora djupet av energiinträngning i dielektriken.
Ett dielektriskt material (trä, plast, keramik) placeras mellan plattorna i en kondensator, som matas med högfrekvensspänning från en elektronisk generator på radiorör. Ett växlande elektriskt fält mellan kondensatorplattorna orsakar polarisering av dielektriken och utseendet på en förskjutningsström, som värmer upp materialet.
Fördelar med metoden: hög uppvärmningshastighet; en ren kontaktfri metod som möjliggör uppvärmning i vakuum, skyddsgas osv.; enhetlig uppvärmning av material med låg värmeledningsförmåga; implementering av lokal och selektiv uppvärmning etc.
Märkligt nog användes denna metod i slutet av 1800-talet. inom medicin för terapeutisk uppvärmning av vävnader.
Alla dessa effekter är baserade på eventuellt mottagande av effekt, som omvandlas till värme genom huvudparametern - högspänning. Strömmarna i elektrostatik är mycket små. Medan all vår moderna elektroteknik är kraftteknik. Den har en strikt spänningsparameter (ta vår standard 220V, i vissa länder finns det en annan spänning i nätverket), och enhetens effekt beror på strömmar som förbrukas.
Jag tror att tiotusentals volt från installationen för att få elektricitet från atmosfären och installeras som en potentiell skillnad på väggarna kan ersätta våra moderna elektriska värmare och konvektorer genom dielektrisk uppvärmning. Det är bara att ingen i den tillämpade betydelsen av forskning kastade sig in i detta ämne. Sedan N. Teslas tid är modern fysik inte intresserad av elektrostatik. Men överallt finns det utrymme för prestationer. Det verkar, vad nytt kan uppfinnas i kretsarna för elektriska motorlindningar? Det visade sig - du kan. Dayunov skapade en sådan elektrisk motor genom att kombinera lindningskretsarna "stjärna" och "triangeln" i en asynkronmotor och kallade hans lindningskrets "Slavyanka".
Effektiviteten hos elmotorn och dess dragegenskaper har ökat. Jag bestämde mig för att lämna utvecklingen i Ryssland och följde vägen för att leta efter privata investerare. Varje uppfinnare har sitt eget sätt och titta på sitt hjärnsköld …
När jag återgår till vad som har skrivits ovan kommer jag att anta att nästan allt nytt är en väl glömd gammal … Och om det finns något i teorin, så kan det implementeras i praktiken!
Författare: sibved