In questo articolo considereremo la questione molto importante del riscaldamento di edifici in pietra e mattoni ai vecchi tempi.
Al momento di scrivere queste righe, la temperatura fuori dalla mia finestra è di -36 g. Fuori città -48g. L'ultima volta nella mia memoria tali gelate sono state 12 anni fa. Il tempo in questi anni ha rovinato le regioni meridionali della Siberia orientale.
A temperature così basse, la questione di un riscaldamento affidabile ed efficiente è molto importante. Nella nostra era tecnica, nella maggior parte dei casi, si tratta di riscaldamento dell'acqua da centrali termiche (nelle città) o di vari tipi di caldaie a combustibile (se si tratta di una casa privata). Nei villaggi, tutto è alla vecchia maniera: una stufa in mattoni con accesso di parti della stufa a tutte le stanze, un focolare con la legna.
Ma come venivano riscaldati gli enormi palazzi in mattoni ai vecchi tempi?
Interni di vecchi edifici con ampi locali e saloni:
La stufa di maiolica nel palazzo estivo di Pietro I. L'impressione è che questa stufa non sia al suo posto o non sia prevista dal progetto del palazzo.
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Per riscaldare efficacemente un edificio, tali forni devono essere presenti in ogni stanza.
In una casa di paese in legno, tutto è più semplice, mettono la stufa al centro dell'edificio:
La stufa riscalda, riscalda tutte le stanze.
Oppure è ancora più semplice, la casa ha una stanza con una stufa russa al centro:
Esiste una versione in cui le stufe per tali palazzi e sale non erano affatto destinate. Furono installati più tardi, per disperazione, quando il clima cambiò in uno decisamente continentale con basse temperature invernali. In effetti, molti dei forni nei palazzi sembrano strani, fuori posto. Se c'era un progetto prima della costruzione di un tale edificio, ovviamente nessuno era coinvolto nel progetto di riscaldamento.
La versione ufficiale di molti palazzi dice che la maggior parte di loro erano palazzi estivi, dove si trasferivano solo nella stagione calda.
Considera l'avanzamento del riscaldamento usando l'esempio del Palazzo d'Inverno.
Lo stemma del Palazzo d'Inverno. Anche adesso, riscaldare questi padiglioni è ancora una sfida per i progettisti.
All'inizio, il riscaldamento del Palazzo d'Inverno era ovviamente una stufa. Gli alloggi erano riscaldati da camini e stufe olandesi, nei letti venivano posizionate delle piastre riscaldanti - bracieri chiusi con carboni.
Grandi stufe furono installate al piano inferiore del Palazzo d'Inverno, l'aria calda da cui avrebbe dovuto riscaldare le stanze al secondo piano. Nelle sale cerimoniali a due piani sono state installate anche stufe a più livelli con decorazioni, ma per stanze grandi un tale sistema di riscaldamento si è rivelato inefficace.
In una delle lettere scritte nell'inverno del 1787, il conte P. B. Sheremetyev condivide le sue impressioni: "e il freddo è insopportabile ovunque … tutte le estremità, e le stufe sono solo per spettacolo e alcune non sono bloccate". Non c'era abbastanza calore nemmeno per le stanze della famiglia reale situate al secondo piano, per non parlare del terzo, dove vivevano le damigelle d'onore. “In occasione del freddo maestoso” di tanto in tanto doveva addirittura annullare balli e ricevimenti - nelle sale cerimoniali a due altezze la temperatura in inverno non superava i 10-12 ° С.
L'enorme economia delle stufe del Palazzo d'Inverno consumava molta legna da ardere (in inverno la fornace veniva fatta due volte al giorno) e rappresentava un grave pericolo nel senso di un incendio. Sebbene i camini fossero stati puliti "con la frequenza stabilita e con la cura speciale", il disastro non poteva essere evitato.
La sera del 17 dicembre 1837 scoppiò un incendio nel Palazzo d'Inverno e fu possibile estinguerlo solo entro il 20. Secondo le memorie dei testimoni, il bagliore poteva essere visto a diversi chilometri di distanza.
Nel processo di restauro del palazzo, si decise di cambiare la stufa ad aria (o come allora veniva chiamata "pneumatica"), messa a punto dall'ingegnere militare N. A. Ammosov. A quel tempo, le fornaci del suo progetto erano già state testate in altri edifici, dove si sono rivelate eccellenti.
Nella fornace Ammosov, il focolare con tutti i flussi di fumo dai tubi di ferro era situato in una camera di mattoni con passaggi, nella parte inferiore della quale erano presenti le aperture per l'aria fresca esterna o l'aria di ricircolo dai locali riscaldati per entrare nella camera. Nella parte superiore della camera del forno sono presenti fori di sfogo aria per la rimozione dell'aria calda negli ambienti riscaldati.
“Un forno pneumatico, viste le dimensioni del proprio e la comodità di collocare un'abitazione, può riscaldare da 100 a 600 metri cubi. tese di capacità, che sostituiscono da 5 a 30 forni olandesi"
Un'altra differenza fondamentale tra il sistema Ammosov è il tentativo di integrare il riscaldamento con la ventilazione. Per il riscaldamento delle camere di ventilazione è stata utilizzata l'aria più fresca prelevata dalla strada e per allontanare l'aria viziata dai locali sono stati praticati dei fori nelle pareti collegati ai canali di ventilazione, che "servono a far uscire afa e umidità dal locale". Inoltre, sono stati realizzati canali aggiuntivi o di riserva nelle pareti per il futuro. Si segnala che nel 1987, esaminando l'intero complesso di edifici dell'Eremo Comunale, furono rinvenuti circa 1000 canali di varia destinazione per una lunghezza complessiva di circa 40 km (!).
Resti di un forno Ammos nel Piccolo Hermitage. Focolare e ingresso alla camera d'aria.
Quindi, il fondatore della termochimica GI Gess ha condotto un esame delle fornaci di Ammosov e ha concluso che erano innocue per la salute. 258.000 rubli sono stati assegnati per il "dispositivo di riscaldamento pneumatico". e il processo è iniziato. 86 forni pneumatici grandi e piccoli sono stati installati nei sotterranei del palazzo. L'aria calda saliva attraverso i canali "caldi" fino alle sale cerimoniali e ai soggiorni. I punti di uscita dei condotti di riscaldamento sono stati completati con grate in rame sui condotti dell'aria, realizzate secondo i disegni del progettista V. P. Stasova:
Per i suoi tempi, il sistema di riscaldamento proposto dal generale Amosov era certamente progressivo, ma non ideale: asciugava l'aria. Attraverso i tubi che perdono nei riscaldatori, i gas di combustione entrano nell'aria riscaldata. Non molto: la polvere cadeva dalla strada insieme all'aria di alimentazione. Dopo essersi depositata sulla superficie calda degli scambiatori di calore in ferro, la polvere si è bruciata ed è entrata nei locali sotto forma di fuliggine. Non solo le persone hanno sofferto di questo "effetto collaterale" del moderno sistema di riscaldamento - i prodotti della combustione si sono stabiliti su tonalità dipinte, sculture in marmo, dipinti … quando smettono di riscaldarsi l'aria si raffredda rapidamente.
Nel 1875, un altro rappresentante del corpo di ingegneria militare - l'ingegnere colonnello G. S. Voinitsky ha presentato un progetto per il riscaldamento acqua-aria. Il nuovo tipo di riscaldamento fu testato su una piccola sezione del Palazzo d'Inverno (Galleria Kutuzovskaya, Piccola Chiesa, Rotonda) e negli anni Novanta dell'Ottocento fu esteso a tutta la sua parte nord-occidentale, installando un totale di 16 camere d'aria nel seminterrato. L'acqua calda veniva prelevata da un locale caldaia situato in uno dei "cortili illuminati" del palazzo. L'acqua calda veniva fornita dalle caldaie attraverso tubi di ferro ai riscaldatori e l'aria riscaldata attraversava i canali di calore già esistenti fino agli alloggi (naturalmente, poiché l'aria calda è più leggera dell'aria fredda).
Solo nell'estate del 1911 apparve l'impianto di riscaldamento, molto simile a quello moderno. Tecnico di gabinetto e.i.v. ingegnere N. P. Melnikov ha sviluppato un nuovo progetto. Ha creato due sistemi complementari nell'Hermitage: un sistema di riscaldamento con radiatori ad acqua e un sistema di ventilazione con elementi di condizionamento. La ricostruzione del riscaldamento nell'Ermitage fu completata nell'autunno del 1912, la ventilazione fu installata nel 1914. [Fonte]
Come puoi vedere, il progresso del riscaldamento di tali mattoni e grandi locali è durato per quasi 200 anni. Troppo lungo. Ma le stesse case in mattoni a più piani furono costruite quasi le stesse nel XVIII secolo. e all'inizio del XX secolo. In effetti, si pensa che le tecnologie di riscaldamento semplicemente non abbiano avuto il tempo di adattarsi sulla scia del drammatico cambiamento climatico. Possibili cambiamenti climatici post-cataclisma (spostamento dei poli, inondazioni, ecc.).
In Europa, il clima non è diventato così duro: in passato, la maggior parte di loro si stabiliva sui camini. In termini di efficienza, sono peggiori dei forni. Ma, a quanto pare, questo design del focolare era sufficiente.
Tutta questa esperienza di riscaldamento non poteva che essere utilizzata già negli edifici di fine Ottocento, inizio Novecento.
La casa di Vilner a Minusinsk (una città vicino ad Abakan). Vengono mostrati camini nei muri. Penso che sia per questo che molti dei muri di edifici così antichi sono spessi un metro. Una stufa è stata riscaldata nel seminterrato e l'aria calda ha riscaldato le pareti.
Allo stesso modo, questo progetto di riscaldamento potrebbe ed è stato utilizzato in altri edifici del XIX e XX secolo. in Russia.
E ora, sulla base delle informazioni di articoli precedenti sull'uso dell'elettrostatica negli edifici antichi, proveremo a dimostrare almeno teoricamente fonti di riscaldamento alternative in quei giorni, su cui non ci sono libri tecnici o altri riferimenti. Ma le città di pietra, a giudicare dalle descrizioni e dalle mappe, lo erano sicuramente.
Per chi non ha familiarità con l'argomento - L'uso dell'elettricità atmosferica in passato, leggere l'etichetta "elettricità atmosferica".
In fisica, ci sono molti effetti associati all'elettricità statica.
L'effetto piezoelettrico inverso è il processo di compressione o espansione di un materiale piezoelettrico sotto l'azione di un campo elettrico, a seconda della direzione del vettore dell'intensità del campo.
Se una tensione alternata viene applicata a un tale elemento piezoelettrico, l'elemento piezoelettrico si contrarrà e si espanderà a causa dell'effetto piezoelettrico inverso, ad es. eseguire vibrazioni meccaniche. In questo caso, l'energia delle vibrazioni elettriche viene convertita in energia delle vibrazioni meccaniche con una frequenza uguale alla frequenza della tensione alternata applicata. Poiché l'elemento piezoelettrico ha una frequenza naturale di vibrazioni meccaniche, un fenomeno di risonanza è possibile quando la frequenza della tensione applicata coincide con la frequenza naturale delle vibrazioni della piastra. In questo caso, si ottiene l'ampiezza massima delle oscillazioni della piastra dell'elemento piezoelettrico.
Possono queste micro-oscillazioni del dielettrico riscaldarlo? Penso, a una certa frequenza di oscillazioni - abbastanza. Un'altra domanda: mattoni cotti, ceramica, può essere il materiale in cui è possibile questo effetto?
L'effetto piroelettrico consiste in un cambiamento nella polarizzazione spontanea dei dielettrici con un cambiamento di temperatura. I tipici piroelettrici lineari includono tormalina e solfato di litio. I piroelettrici sono polarizzati spontaneamente, ma a differenza dei ferroelettrici, la direzione della loro polarizzazione non può essere modificata da un campo elettrico esterno. A temperatura costante, la polarizzazione spontanea del piroelettrico è compensata da cariche libere di segno opposto dovute ai processi di conduttività elettrica e adsorbimento di particelle cariche dall'atmosfera circostante. Quando la temperatura cambia, cambia la polarizzazione spontanea, che porta al rilascio di una certa carica sulla superficie piroelettrica, a causa della quale si forma una corrente elettrica in un circuito chiuso. L'effetto piroelettrico viene utilizzato per creare sensori termici e ricevitori di energia radiante destinatiin particolare, per la registrazione delle radiazioni infrarosse e microonde.
Si scopre che esiste un effetto elettrocalorico (l'opposto dell'effetto pirogeno): un aumento della temperatura di una sostanza quando viene creato un campo elettrico di forza E e una corrispondente diminuzione della temperatura quando questo campo viene disattivato in condizioni adiabatiche.
Gli scienziati, se stanno studiando questi effetti, solo nella direzione del raffreddamento:
L'utilizzo dell'effetto elettrocalorico (l'opposto dell'effetto piroelettrico) consente di ottenere basse temperature nell'intervallo di temperatura dall'azoto liquido alle temperature del freon utilizzando materiali ferroelettrici. Valori record dell'effetto elettrocalorico (2,6 gr. C) in prossimità del PT sono stati osservati nelle ceramiche antiferroelettriche del sistema zirconato - stannato - piombo titanato e nelle ceramiche di piombo scandoniobato. Non è esclusa la possibilità di sviluppare un convertitore piroelettrico multistadio con un'efficienza di ciclo di circa il 10% con una potenza attesa fino a 2 kW / l del vettore energetico, che in futuro creerà una reale competitività per le centrali classiche. [Fonte]
Secondo le previsioni dei fisici, ci sono ampie opportunità per l'elettrocalorico di creare sistemi di raffreddamento a stato solido basati su di esso, simili all'elemento Peltier, ma basati non sul flusso di corrente, ma sulla variazione dell'intensità di campo. In uno dei materiali più promettenti, l'entità della variazione di temperatura era pari a 0,48 Kelvin per volt di tensione applicata.
Negli anni Sessanta del Novecento si verificò un'impennata nell'attività della comunità scientifica nello studio dell'effetto elettrocalorico e nei tentativi di trovarne una degna applicazione, ma a causa di una serie di capacità tecniche e tecnologiche non fu possibile realizzare prototipi con una variazione di temperatura superiore a una frazione di grado. Questo chiaramente non era sufficiente per l'applicazione pratica e gli studi sull'effetto elettrocalorico furono quasi completamente ridotti.
Un altro effetto:
Il riscaldamento dielettrico è un metodo per riscaldare i materiali dielettrici mediante un campo elettrico alternato ad alta frequenza (HFC - correnti ad alta frequenza; intervallo 0,3-300 MHz). Una caratteristica distintiva del riscaldamento dielettrico è il volume del rilascio di calore (non necessariamente uniforme) nel mezzo riscaldato. Nel caso del riscaldamento HFC, il rilascio di calore è più uniforme a causa della grande profondità di penetrazione dell'energia nel dielettrico.
Un materiale dielettrico (legno, plastica, ceramica) è posto tra le piastre del condensatore, che viene fornito con tensione ad alta frequenza da un generatore elettronico su tubi radio. Un campo elettrico alternato tra le piastre del condensatore provoca la polarizzazione del dielettrico e la comparsa di una corrente di spostamento, che riscalda il materiale.
Vantaggi del metodo: alta velocità di riscaldamento; un metodo pulito senza contatto che consente il riscaldamento sotto vuoto, gas protettivo, ecc.; riscaldamento uniforme di materiali a bassa conducibilità termica; implementazione del riscaldamento locale e selettivo, ecc.
Stranamente, questo metodo è stato utilizzato alla fine del XIX secolo. in medicina per il riscaldamento terapeutico dei tessuti.
Tutti questi effetti si basano sulla possibile ricezione di energia, che viene convertita in calore attraverso il parametro principale: alta tensione. Le correnti nell'elettrostatica sono molto piccole. Mentre tutta la nostra moderna ingegneria elettrica è ingegneria energetica. Ha un parametro di tensione rigoroso (prendi il nostro standard 220V, in alcuni paesi c'è una tensione diversa nella rete) e la potenza del dispositivo dipende dalle correnti consumate.
Penso che decine di migliaia di volt dall'impianto per ottenere elettricità dall'atmosfera e installati come potenziale differenza sui muri possano sostituire i nostri moderni riscaldatori e convettori elettrici attraverso il riscaldamento dielettrico. È solo che nessuno nel significato applicato della ricerca si è immerso in questo argomento. Dai tempi di N. Tesla, la fisica moderna non è interessata all'elettrostatica. Ma ovunque c'è spazio per le imprese. Sembrerebbe, quale novità si può inventare nei circuiti degli avvolgimenti dei motori elettrici? Si è scoperto che puoi. Dayunov ha creato un tale motore elettrico combinando i circuiti di avvolgimento "stella" e "triangolo" di un motore asincrono, chiamando il suo circuito di avvolgimento "Slavyanka".
L'efficienza del motore elettrico e le sue caratteristiche di trazione sono aumentate. Ho deciso di lasciare lo sviluppo in Russia e ho seguito la strada della ricerca di investitori privati. Ogni inventore ha la sua strada e guarda la sua idea …
Tornando a quanto scritto sopra, presumo che quasi tutto ciò che è nuovo sia un vecchio ben dimenticato … E se c'è qualcosa in teoria, allora può essere implementato in pratica!
Autore: sibved
