In dit artikel zullen we de zeer belangrijke kwestie van het verwarmen van stenen en bakstenen gebouwen in de oude tijd bespreken.
Op het moment dat ik deze regels schrijf, is de temperatuur buiten mijn raam -36g. Buiten de stad -48g. De laatste keer in mijn herinnering waren zulke vorst 12 jaar geleden. Het weer van deze jaren heeft de zuidelijke regio's van Oost-Siberië bedorven.
Bij zulke lage temperaturen is de kwestie van betrouwbare en efficiënte verwarming erg belangrijk. In ons technische tijdperk is dit in de meeste gevallen waterverwarming door thermische centrales (in steden) of verschillende soorten brandstofketels (als het een privéwoning is). In de dorpen is alles op de ouderwetse manier: een stenen kachel met toegang van delen van de kachel tot alle kamers, een vuurhaard met hout.
Maar hoe werden vroeger enorme bakstenen paleizen verwarmd?
Interieurs van oude gebouwen met grote kamers en hallen:
De tegelkachel in het zomerpaleis van Peter I. De indruk is dat deze kachel niet op zijn plaats staat, of niet wordt voorzien door het paleisproject.
Promotie video:
Om een gebouw effectief te verwarmen, moeten dergelijke ovens in elke kamer aanwezig zijn.
In een dorpshuis van hout is alles eenvoudiger, ze plaatsen de kachel in het midden van het gebouw:
De kachel verwarmt, verwarmt alle kamers.
Of het is nog eenvoudiger, het huis heeft één kamer met een Russische kachel in het midden:
Er is een versie die kachels voor dergelijke paleizen en zalen helemaal niet bedoeld was. Ze werden later uit uitzichtloosheid geïnstalleerd toen het klimaat veranderde in een sterk continentaal klimaat met lage wintertemperaturen. Inderdaad, veel van de ovens in de paleizen zien er vreemd uit, niet op hun plaats. Als er een project was vóór de bouw van een dergelijk gebouw, was er duidelijk niemand betrokken bij het verwarmingsproject.
De officiële versie van veel paleizen zegt dat de meeste van hen zomerpaleizen waren, waar ze alleen in het warme seizoen verhuisden.
Overweeg de voortgang van het verwarmen aan de hand van het voorbeeld van het Winterpaleis.
Het wapen van het Winterpaleis. Het verwarmen van dergelijke hallen is ook nu nog een uitdaging voor ontwerpers.
In eerste instantie was de verwarming van het Winterpaleis natuurlijk kachel. De woonvertrekken werden verwarmd door open haarden en Hollandse kachels, verwarmingskussens werden in de bedden geplaatst - gesloten vuurpotten-pannen met kolen.
Op de benedenverdieping van het Winterpaleis werden grote kachels geïnstalleerd, waarvan de warme lucht de kamers op de tweede verdieping zou verwarmen. Meerlagige kachels met decor werden ook geïnstalleerd in de ceremoniële zalen met twee verdiepingen, maar voor grote kamers bleek een dergelijk verwarmingssysteem niet effectief.
In een van de brieven die in de winter van 1787 werden geschreven, schreef graaf P. B. Sheremetyev deelt zijn indrukken: "en de kou is overal ondraaglijk … alle uiteinden, en de kachels zijn alleen voor de show en sommige zijn niet op slot." Er was niet genoeg warmte, zelfs niet voor de kamers van de koninklijke familie op de tweede verdieping, om nog maar te zwijgen van de derde, waar de hofdames woonden. "Ter gelegenheid van de majestueuze kou", moest van tijd tot tijd zelfs ballen en recepties afgelast worden - in de twee hoge ceremoniële zalen kwam de temperatuur in de winter niet boven de 10–12 ° С.
De enorme kacheleconomie van het Winterpaleis verbruikte veel brandhout (in de winter werd de oven twee keer per dag gemaakt) en vormde een ernstig gevaar in de zin van brand. Hoewel de schoorstenen werden schoongemaakt "met de vastgestelde frequentie en speciale zorg", kon de ramp niet worden voorkomen.
In de avond van 17 december 1837 brak er brand uit in het Winterpaleis, en het was pas op 20 december mogelijk om het te blussen. Volgens de memoires van getuigen was de gloed kilometers ver te zien.
Tijdens het herstelproces van het paleis werd besloten om de verwarming van de kachel om te zetten in lucht (of zoals het toen "pneumatisch" heette), ontwikkeld door de militaire ingenieur N. A. Ammosov. Tegen die tijd waren de ovens van zijn ontwerp al getest in andere gebouwen, waar ze uitstekend bleken te zijn.
In de Ammosov-oven bevond de vuurhaard met alle rookstromen uit ijzeren pijpen zich in een stenen kamer met doorgangen, in het onderste deel waarvan er openingen waren voor de verse buitenlucht of gerecirculeerde lucht uit de verwarmde kamers om de kamer binnen te komen. In het bovenste deel van de ovenkamer bevinden zich ventilatieopeningen voor de afvoer van verwarmde lucht in de verwarmde kamers.
“Eén pneumatische oven kan, gezien zijn eigen grootte en het gemak van het plaatsen van een woning, 100 tot 600 kubieke meter verwarmen. vadem van capaciteit, vervanging van 5 tot 30 Nederlandse ovens"
Een ander fundamenteel verschil tussen het Ammosov-systeem is een poging om verwarming aan te vullen met ventilatie. Voor verwarming in de ventilatiekamers werd de meest verse lucht van de straat gebruikt, en om de afvoerlucht uit het pand te verwijderen, werden gaten gemaakt in de muren die verbonden waren met ventilatiekanalen, die "dienen om benauwdheid en vocht uit de kamer te trekken". Daarnaast zijn er voor de toekomst extra of reservegoten in de muren gemaakt. Opgemerkt moet worden dat in 1987 bij het onderzoek van het gehele gebouwencomplex van de Stedelijke Hermitage ongeveer 1000 grachten met verschillende doeleinden werden gevonden met een totale lengte van ongeveer 40 km (!).
Overblijfselen van een Ammos-oven in de Kleine Hermitage. Vuurkist en toegang tot de luchtkamer.
Dus de oprichter van thermochemie GI Gess deed een onderzoek naar de ovens van Ammosov en concludeerde dat ze onschadelijk waren voor de gezondheid. 258.000 roebel werd toegewezen voor het "pneumatische verwarmingsapparaat". en het proces begon. In de kelders van het paleis werden 86 grote en kleine pneumatische ovens geïnstalleerd. De verwarmde lucht steeg door de "hete" kanalen naar de ceremoniële zalen en woonkamers. De uitgangspunten van de verwarmingskanalen zijn afgewerkt met koperen roosters op de luchtkanalen, gemaakt volgens de tekeningen van de ontwerper V. P. Stasova:
Voor zijn eigen tijd was het door generaal Amosov voorgestelde verwarmingssysteem zeker progressief, maar niet ideaal - het droogde de lucht. Via de lekkende leidingen in de kachels kwamen de rookgassen de verwarmde lucht binnen. Er viel niet veel - stof viel samen met de toevoerlucht van de straat. Nadat het zich op het hete oppervlak van de ijzeren warmtewisselaars had gevestigd, brandde het stof uit en kwam het het pand binnen in de vorm van roet. Niet alleen mensen leden aan deze "bijwerking" van het moderne verwarmingssysteem - verbrandingsproducten vestigden zich op geschilderde tinten, marmeren sculpturen, schilderijen … als ze stoppen met verwarmen, koelt de lucht snel af.
In 1875, een andere vertegenwoordiger van het militaire technische korps - ingenieur-kolonel G. S. Voinitsky presenteerde een project voor water-luchtverwarming. Het nieuwe type verwarming werd getest op een klein gedeelte van het Winterpaleis (Kutuzovskaya Gallery, Small Church, Rotunda), en in de jaren 1890 werd het uitgebreid tot het gehele noordwestelijke deel, waarbij in totaal 16 luchtkamers in de kelder werden geïnstalleerd. Warm water werd aangevoerd vanuit een stookruimte in een van de "verlichte binnenplaatsen" van het paleis. Warm water werd vanuit de ketels via ijzeren leidingen naar de kachels aangevoerd en de opgewarmde lucht ging via de reeds bestaande warmtekanalen naar de woonvertrekken (uiteraard - vanwege het feit dat warme lucht lichter is dan koude lucht).
Pas tegen de zomer van 1911 verscheen het verwarmingssysteem, dat het meest lijkt op het moderne. Kasttechnicus e.i.v. ingenieur N. P. Melnikov heeft een nieuw project ontwikkeld. Hij creëerde twee complementaire systemen in de Hermitage: een verwarmingssysteem met waterradiatoren en een ventilatiesysteem met airconditioningelementen. De reconstructie van de verwarming in de Hermitage werd voltooid in de herfst van 1912, de ventilatie werd geïnstalleerd in 1914. [Bron]
Zoals u kunt zien, duurde de voortgang van het verwarmen van dergelijke bakstenen en grote gebouwen bijna 200 jaar. Te lang. Maar de bakstenen huizen met meerdere verdiepingen zelf werden in de 18e eeuw bijna hetzelfde gebouwd. en aan het begin van de 20e eeuw. Er zijn inderdaad gedachten dat verwarmingstechnologieën simpelweg geen tijd hadden om zich aan te passen in de nasleep van de dramatische klimaatverandering. Mogelijk post-cataclysmische klimaatveranderingen (poolverschuiving, overstroming, enz.).
In Europa is het klimaat niet zo hard geworden - in het verleden vestigden de meeste zich op open haarden. Qua efficiëntie zijn ze slechter dan ovens. Maar blijkbaar was dit ontwerp van de haard voldoende.
Al deze verwarmingservaring kon niet anders dan al worden gebruikt in de gebouwen van het einde van de 19e eeuw, het begin van de 20e eeuw.
Vilner's huis in Minusinsk (een stad in de buurt van Abakan). Schoorstenen in de muren worden getoond. Ik denk dat daarom veel van de muren in zulke oude gebouwen een meter dik zijn. In de kelder werd een kachel verwarmd en warme lucht verwarmde de muren.
Evenzo kon en werd dit verwarmingsontwerp gebruikt in andere gebouwen uit de 19e en 20e eeuw. in Rusland.
En nu, op basis van informatie uit eerdere artikelen over het gebruik van elektrostatica in oude gebouwen, zullen we proberen om op zijn minst theoretisch alternatieve verwarmingsbronnen in die tijd te onderbouwen, waarover geen technische boeken of andere referenties bestaan. Maar stenen steden, te oordelen naar de beschrijvingen en kaarten, waren het zeker.
Voor degenen die niet bekend zijn met het onderwerp - Het gebruik van atmosferische elektriciteit in het verleden, lees de tag "atmosferische elektriciteit".
In de natuurkunde zijn er veel effecten verbonden aan statische elektriciteit.
Het omgekeerde piëzo-elektrische effect is het proces van compressie of expansie van een piëzo-elektrisch materiaal onder invloed van een elektrisch veld, afhankelijk van de richting van de veldsterktevector.
Als op een dergelijk piëzo-elektrisch element een wisselspanning wordt toegepast, zal het piëzo-elektrische element samentrekken en uitzetten vanwege het omgekeerde piëzo-elektrische effect, d.w.z. mechanische trillingen uitvoeren. In dit geval wordt de energie van elektrische trillingen omgezet in energie van mechanische trillingen met een frequentie gelijk aan de frequentie van de aangelegde wisselspanning. Aangezien het piëzo-elektrische element een natuurlijke frequentie van mechanische trillingen heeft, is een resonantieverschijnsel mogelijk wanneer de frequentie van de aangelegde spanning samenvalt met de eigen frequentie van de plaattrillingen. In dit geval wordt de maximale amplitude van oscillaties van de plaat van het piëzo-elektrische element verkregen.
Kunnen deze micro-oscillaties van het diëlektricum het opwarmen? Ik denk, bij een bepaalde frequentie van oscillaties - behoorlijk. Een andere vraag - gebakken baksteen, keramiek, kan dit het materiaal zijn waar dit effect mogelijk is?
Het pyro-elektrische effect bestaat uit een verandering in de spontane polarisatie van diëlektrica met een verandering in temperatuur. Typische lineaire pyro-elektrische systemen omvatten toermalijn en lithiumsulfaat. Pyro-elektrische systemen zijn spontaan gepolariseerd, maar in tegenstelling tot ferro-elektrische systemen kan de richting van hun polarisatie niet worden veranderd door een extern elektrisch veld. Bij een constante temperatuur wordt de spontane polarisatie van het pyro-elektrische materiaal gecompenseerd door vrije ladingen van het tegenovergestelde teken als gevolg van de processen van elektrische geleidbaarheid en adsorptie van geladen deeltjes uit de omringende atmosfeer. Wanneer de temperatuur verandert, verandert de spontane polarisatie, wat leidt tot het vrijkomen van enige lading op het pyro-elektrische oppervlak, waardoor een elektrische stroom ontstaat in een gesloten circuit. Het pyro-elektrische effect wordt gebruikt om thermische sensoren en stralingsenergie-ontvangers te maken die bedoeld zijnin het bijzonder voor de registratie van infrarood- en microgolfstraling.
Het blijkt dat er een elektrocalorisch effect is (het tegenovergestelde van het pyro-effect) - een verhoging van de temperatuur van een stof wanneer daarin een elektrisch veld met sterkte E wordt gecreëerd en een overeenkomstige temperatuurdaling wanneer dit veld wordt uitgeschakeld onder adiabatische omstandigheden.
Wetenschappers, als ze deze effecten bestuderen, alleen in de richting van afkoeling:
Het gebruik van het electrocalorische effect (het tegenovergestelde van het pyro-elektrische effect) maakt het mogelijk om lage temperaturen te verkrijgen in het temperatuurbereik van vloeibare stikstof tot freontemperaturen met behulp van ferro-elektrische materialen. Recordwaarden van het elektrocalorische effect (2,6 gr. C) nabij de PT werden waargenomen in de antiferro-elektrische keramiek van het zirkonaat - stannaat - loodtitanaatsysteem en in de keramiek van loodscandoniobaat. De mogelijkheid om een pyro-elektrische meertrapsomvormer te ontwikkelen met een cyclusrendement van ongeveer 10% met een verwacht vermogen tot 2 kW / l van de energiedrager is niet uitgesloten, wat in de toekomst een echt concurrentievermogen zal creëren voor klassieke energiecentrales. [Bron]
Volgens de voorspellingen van natuurkundigen zijn er voldoende mogelijkheden voor de elektrocalorische om op basis daarvan koelsystemen in vaste toestand te creëren, vergelijkbaar met het Peltier-element, maar niet gebaseerd op de stroom van stroom, maar op de verandering in de veldsterkte. In een van de meest veelbelovende materialen was de grootte van de temperatuurverandering gelijk aan 0,48 Kelvin per volt aangelegde spanning.
Een toename van de activiteit van de wetenschappelijke gemeenschap bij de studie van het elektrocalorische effect en pogingen om er een waardige toepassing voor te vinden, viel in de jaren zestig van de twintigste eeuw, maar vanwege een aantal technische en technologische mogelijkheden was het niet mogelijk om prototypes te maken met een temperatuurverandering van meer dan een fractie van een graad. Dit was duidelijk niet voldoende voor praktische toepassing, en studies naar het electrocalorische effect werden bijna volledig ingeperkt.
Een ander effect:
Diëlektrische verwarming is een methode om diëlektrische materialen te verwarmen door een hoogfrequent wisselend elektrisch veld (HFC - hoogfrequente stromen; bereik 0,3-300 MHz). Een onderscheidend kenmerk van diëlektrische verwarming is het volume van warmteafgifte (niet noodzakelijk uniform) in het verwarmde medium. In het geval van HFC-verwarming is de warmteafgifte gelijkmatiger vanwege de grote diepte van energiedoordringing in het diëlektricum.
Een diëlektrisch materiaal (hout, plastic, keramiek) wordt tussen de platen van een condensator geplaatst, die wordt gevoed met hoogfrequente spanning van een elektronische generator op radiobuizen. Een wisselend elektrisch veld tussen de condensatorplaten veroorzaakt polarisatie van het diëlektricum en het verschijnen van een verplaatsingsstroom, die het materiaal verhit.
Voordelen van de methode: hoge verwarmingssnelheid; een schone, contactloze methode die verwarming in een vacuüm, beschermend gas, enz. mogelijk maakt; uniforme verwarming van materialen met een lage thermische geleidbaarheid; implementatie van lokale en selectieve verwarming, etc.
Vreemd genoeg werd deze methode eind 19e eeuw gebruikt. in de geneeskunde voor de therapeutische verwarming van weefsels.
Al deze effecten zijn gebaseerd op de mogelijke ontvangst van stroom, die wordt omgezet in warmte via de hoofdparameter - hoogspanning. De stromen in elektrostatica zijn erg klein. Terwijl al onze moderne elektrotechniek energietechniek is. Het heeft een strikte spanningsparameter (neem onze standaard 220V, in sommige landen is er een andere spanning in het netwerk) en het vermogen van het apparaat is afhankelijk van de verbruikte stroom.
Ik denk dat tienduizenden volt van de installatie om elektriciteit uit de atmosfeer te halen en als potentiaalverschil op de muren te installeren, onze moderne elektrische kachels en convectoren kan vervangen door diëlektrische verwarming. Het is alleen dat niemand in de toegepaste betekenis van onderzoek zich op dit onderwerp heeft verdiept. Sinds de tijd van N. Tesla is de moderne natuurkunde niet geïnteresseerd in elektrostatica. Maar overal is er ruimte voor prestatie. Het lijkt erop dat wat nieuw kan worden uitgevonden in de circuits van elektrische motorwikkelingen? Het bleek - je kunt. Dayunov creëerde zo'n elektrische motor door de "ster" en "driehoek" -wikkelcircuits van een asynchrone motor te combineren, en noemde zijn wikkelingscircuit "Slavyanka".
De efficiëntie van de elektromotor en zijn tractiekarakteristieken zijn toegenomen. Ik besloot de ontwikkeling in Rusland te verlaten en volgde het pad van het zoeken naar particuliere investeerders. Elke uitvinder heeft zijn eigen manier en kijkt naar zijn geesteskind …
Terugkomend op wat hierboven is geschreven, ga ik ervan uit dat bijna al het nieuwe een goed vergeten oud is … En als er iets in theorie is, dan kan het in de praktijk worden geïmplementeerd!
Auteur: sibved
