In diesem Artikel werden wir uns mit dem sehr wichtigen Thema der Heizung von Stein- und Backsteingebäuden in alten Zeiten befassen.
Zum Zeitpunkt des Schreibens dieser Zeilen beträgt die Temperatur außerhalb meines Fensters -36 g. Außerhalb der Stadt -48g. Das letzte Mal in meiner Erinnerung waren solche Fröste vor 12 Jahren. Das Wetter in diesen Jahren verwöhnte die südlichen Regionen Ostsibiriens.
Bei solch niedrigen Temperaturen ist das Problem einer zuverlässigen und effizienten Heizung sehr wichtig. In unserem technischen Zeitalter ist dies in den meisten Fällen die Warmwasserbereitung aus Wärmekraftwerken (in Städten) oder verschiedene Arten von Brennstoffkesseln (wenn es sich um ein Privathaus handelt). In den Dörfern ist alles auf altmodische Weise: ein Ziegelofen mit Zugang zu Teilen des Ofens zu allen Räumen, ein Feuerraum mit Holz.
Aber wie wurden riesige Backsteinpaläste früher beheizt?
Innenräume von Altbauten mit großen Räumen und Hallen:
Der gekachelte Ofen im Sommerpalast von Peter I. Der Eindruck ist, dass dieser Ofen nicht an seiner Stelle ist oder nicht vom Palastprojekt vorgesehen ist.
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Um ein Gebäude effektiv zu heizen, müssen sich solche Öfen in jedem Raum befinden.
In einem Dorfhaus aus Holz ist alles einfacher, sie stellen den Ofen in die Mitte des Gebäudes:
Der Ofen heizt, heizt alle Räume.
Oder es ist noch einfacher: Das Haus hat einen Raum mit einem russischen Ofen in der Mitte:
Es gibt eine Version, bei der Öfen für solche Paläste und Hallen überhaupt nicht vorgesehen waren. Sie wurden später aus Hoffnungslosigkeit installiert, als sich das Klima zu einem stark kontinentalen Klima mit niedrigen Wintertemperaturen änderte. In der Tat sehen viele der Öfen in den Palästen seltsam und fehl am Platz aus. Wenn es vor dem Bau eines solchen Gebäudes ein Projekt gab, war offensichtlich niemand an dem Heizungsprojekt beteiligt.
Die offizielle Version über viele Paläste besagt, dass die meisten von ihnen Sommerpaläste waren, in denen sie nur in der warmen Jahreszeit umgezogen sind.
Betrachten Sie den Fortschritt der Heizung am Beispiel des Winterpalastes.
Das Wappen des Winterpalastes. Das Heizen solcher Hallen ist auch heute noch eine Herausforderung für Designer.
Die Heizung des Winterpalastes war zunächst offensichtlich ein Herd. Die Wohnräume wurden mit Kaminen und holländischen Öfen beheizt, Heizkissen in die Betten gelegt - geschlossene Kohlenpfannen mit Kohlen.
Im Untergeschoss des Winterpalastes wurden große Öfen installiert, deren warme Luft die Räume im zweiten Stock heizen sollte. In den zweistöckigen Zeremonienhallen wurden ebenfalls mehrstufige Öfen mit Dekor installiert, aber für große Räume erwies sich ein solches Heizsystem als unwirksam.
In einem der im Winter 1787 geschriebenen Briefe schrieb Graf P. B. Sheremetyev teilt seine Eindrücke: "Und die Kälte ist überall unerträglich … alle Enden, und die Öfen sind nur zur Schau und einige sind nicht verschlossen." Selbst für die Kammern der königlichen Familie im zweiten Stock war nicht genug Wärme vorhanden, ganz zu schweigen vom dritten, in dem die Trauzeuginnen lebten. „Anlässlich der majestätischen Kälte“musste von Zeit zu Zeit sogar Bälle und Empfänge abgesagt werden - in den zwei hohen Zeremonienhallen stieg die Temperatur im Winter nicht über 10–12 ° C.
Die enorme Ofenwirtschaft des Winterpalastes verbrauchte viel Brennholz (im Winter wurde der Ofen zweimal am Tag hergestellt) und stellte eine ernsthafte Gefahr im Sinne eines Feuers dar. Obwohl die Schornsteine "mit der festgelegten Häufigkeit und besonderen Sorgfalt" gereinigt wurden, konnte die Katastrophe nicht vermieden werden.
Am Abend des 17. Dezember 1837 brach im Winterpalast ein Feuer aus, das erst am 20. Dezember gelöscht werden konnte. Nach den Erinnerungen von Zeugen war das Leuchten mehrere Meilen entfernt zu sehen.
Bei der Restaurierung des Palastes wurde beschlossen, die vom Militäringenieur N. A. Ammosov. Zu diesem Zeitpunkt waren die Öfen seines Entwurfs bereits in anderen Gebäuden getestet worden, wo sie sich als ausgezeichnet erwiesen.
Im Ammosov-Ofen befand sich der Feuerraum mit allen Rauchströmen aus Eisenrohren in einer Ziegelkammer mit Durchgängen, in deren unterem Teil Löcher für die frische Außenluft oder die Umluft aus den beheizten Räumen vorgesehen waren, um in die Kammer zu gelangen. Im oberen Teil der Ofenkammer befinden sich Entlüftungsöffnungen zum Abführen der erwärmten Luft in die beheizten Räume.
„Ein pneumatischer Ofen, der die Größe seiner eigenen und die Bequemlichkeit der Platzierung einer Wohnung betrachtet, kann von 100 auf 600 Kubikmeter heizen. Kapazitätsgründe, die 5 bis 30 niederländische Öfen ersetzen"
Ein weiterer grundlegender Unterschied zwischen dem Ammosov-System ist der Versuch, die Heizung durch Belüftung zu ergänzen. Zum Heizen in den Lüftungskammern wurde die frischeste Luft von der Straße verwendet, und um die Abluft aus den Räumlichkeiten zu entfernen, wurden Löcher in die Wände gebohrt, die mit Lüftungskanälen verbunden waren, die "dazu dienen, Verstopfung und Feuchtigkeit aus dem Raum zu ziehen". Zusätzlich wurden für die Zukunft zusätzliche oder Ersatzkanäle in den Wänden hergestellt. Es ist anzumerken, dass 1987 bei der Untersuchung des gesamten Gebäudekomplexes der Eremitage etwa 1000 Kanäle für verschiedene Zwecke mit einer Gesamtlänge von etwa 40 km (!) Gefunden wurden.
Überreste eines Ammos-Ofens in der Kleinen Eremitage. Feuerraum und Eingang zur Luftkammer.
Daher führte der Begründer der Thermochemie, GI Gess, eine Untersuchung der Ammosov-Öfen durch und kam zu dem Schluss, dass diese gesundheitsschädlich sind. Für das „pneumatische Heizgerät“wurden 258.000 Rubel bereitgestellt. und der Prozess begann. In den Kellern des Palastes wurden 86 große und kleine Druckluftöfen installiert. Die erhitzte Luft stieg durch die "heißen" Kanäle zu den Zeremonienhallen und Wohnräumen auf. Die Austrittspunkte der Heizkanäle wurden mit Kupfergittern an den Luftkanälen vervollständigt, die gemäß den Zeichnungen des Konstrukteurs V hergestellt wurden. Stasova:
Für seine Zeit war das von General Amosov vorgeschlagene Heizsystem zwar fortschrittlich, aber nicht ideal - es trocknete die Luft. Durch die undichten Rohre in den Heizungen gelangten die Rauchgase in die erwärmte Luft. Nicht viel Staub fiel zusammen mit der Zuluft von der Straße. Nachdem sich der Staub auf der heißen Oberfläche der Eisenwärmetauscher niedergelassen hatte, brannte er aus und drang in Form von Ruß in die Räumlichkeiten ein. Nicht nur die Menschen litten unter diesem "Nebeneffekt" des neuen Heizsystems - Verbrennungsprodukte, die sich auf bemalten Farbtönen, Marmorskulpturen, Gemälden niederließen … Fügen wir hier signifikante Temperaturschwankungen während und in der Zeit zwischen den Öfen hinzu: Wenn die Öfen beheizt werden, sind die Räume sehr heiß, aber Wenn sie aufhören zu heizen, kühlt sich die Luft schnell ab.
1875 wurde ein weiterer Vertreter des Militäringenieurkorps - Ingenieur-Oberst G. S. Voinitsky präsentierte ein Projekt zur Wasser-Luft-Heizung. Die neue Art der Heizung wurde in einem kleinen Teil des Winterpalastes (Galerie Kutuzovskaya, Kleine Kirche, Rotunde) getestet und in den 1890er Jahren auf den gesamten nordwestlichen Teil ausgedehnt, wobei insgesamt 16 Luftkammern im Keller installiert wurden. Heißes Wasser wurde aus einem Heizraum in einem der "beleuchteten Innenhöfe" des Palastes gebracht. Von den Kesseln wurde heißes Wasser über Eisenrohre zu den Heizungen geleitet, und die erwärmte Luft strömte durch die bereits vorhandenen Wärmekanäle in die Wohnräume (natürlich - aufgrund der Tatsache, dass warme Luft leichter als kalte Luft ist).
Erst im Sommer 1911 erschien das Heizsystem, das dem modernen am ähnlichsten ist. Kabinettstechniker e.i.v. Ingenieur N. P. Melnikov hat ein neues Projekt entwickelt. In der Eremitage schuf er zwei komplementäre Systeme: ein Wasserkühler-Heizsystem und ein Lüftungssystem mit Klimaanlagen. Der Wiederaufbau der Heizung in der Eremitage wurde im Herbst 1912 abgeschlossen, die Belüftung wurde 1914 installiert. [Quelle]
Wie Sie sehen können, dauerte der Fortschritt des Erhitzens solcher Ziegel und großer Räumlichkeiten fast 200 Jahre. Viel zu lange. Die mehrstöckigen Backsteinhäuser selbst wurden im 18. Jahrhundert fast gleich gebaut. und zu Beginn des 20. Jahrhunderts. In der Tat gibt es Gedanken, dass Heiztechnologien im Zuge des dramatischen Klimawandels einfach keine Zeit hatten, sich anzupassen. Möglicherweise postkataklysmische Klimaveränderungen (Polverschiebung, Überschwemmung usw.).
In Europa ist das Klima nicht so rau geworden - in der Vergangenheit haben sich die meisten von ihnen auf Kaminen niedergelassen. In Bezug auf die Effizienz sind sie schlechter als Öfen. Aber anscheinend war dieses Design des Herdes genug.
All diese Heizungserfahrungen konnten nur in den Gebäuden des späten 19. Jahrhunderts, des frühen 20. Jahrhunderts genutzt werden.
Vilners Haus in Minusinsk (eine Stadt in der Nähe von Abakan). Schornsteine in den Wänden sind dargestellt. Ich denke, deshalb sind viele der Wände in solchen alten Gebäuden einen Meter dick. Im Keller wurde ein Ofen beheizt und heiße Wände erwärmten die Wände.
Ebenso konnte und wurde dieses Heizungsdesign in anderen Gebäuden aus dem 19. und 20. Jahrhundert eingesetzt. in Russland.
Und jetzt werden wir basierend auf Informationen aus früheren Artikeln über die Verwendung von Elektrostatik in alten Gebäuden versuchen, zumindest theoretisch alternative Heizquellen in jenen Tagen zu begründen, über die es keine technischen Bücher oder andere Referenzen gibt. Aber Steinstädte waren nach den Beschreibungen und Karten sicher.
Für diejenigen, die mit dem Thema - Die Verwendung von atmosphärischer Elektrizität in der Vergangenheit nicht vertraut sind, lesen Sie den Tag "atmosphärische Elektrizität".
In der Physik gibt es viele Effekte, die mit statischer Elektrizität verbunden sind.
Der inverse piezoelektrische Effekt ist der Prozess der Kompression oder Expansion eines piezoelektrischen Materials unter Einwirkung eines elektrischen Feldes in Abhängigkeit von der Richtung des Feldstärkevektors.
Wenn eine Wechselspannung an ein solches piezoelektrisches Element angelegt wird, zieht sich das piezoelektrische Element aufgrund des inversen piezoelektrischen Effekts zusammen und dehnt sich aus, d.h. mechanische Vibrationen ausführen. In diesem Fall wird die Energie elektrischer Schwingungen in Energie mechanischer Schwingungen mit einer Frequenz umgewandelt, die der Frequenz der angelegten Wechselspannung entspricht. Da das piezoelektrische Element eine Eigenfrequenz mechanischer Schwingungen aufweist, ist ein Resonanzphänomen möglich, wenn die Frequenz der angelegten Spannung mit der Eigenfrequenz der Plattenschwingungen übereinstimmt. In diesem Fall wird die maximale Schwingungsamplitude der Platte des piezoelektrischen Elements erhalten.
Können diese Mikroschwingungen des Dielektrikums es erwärmen? Ich denke, bei einer bestimmten Frequenz von Schwingungen - ganz. Eine andere Frage - gebrannter Ziegel, Keramik, kann es das Material sein, in dem dieser Effekt möglich ist?
Der pyroelektrische Effekt besteht in einer Änderung der spontanen Polarisation von Dielektrika mit einer Änderung der Temperatur. Typische lineare Pyroelektrika umfassen Turmalin und Lithiumsulfat. Pyroelektrika sind spontan polarisiert, aber im Gegensatz zu Ferroelektrika kann die Richtung ihrer Polarisation nicht durch ein externes elektrisches Feld geändert werden. Bei einer konstanten Temperatur wird die spontane Polarisation des Pyroelektrikums durch freie Ladungen mit entgegengesetztem Vorzeichen aufgrund der Prozesse der elektrischen Leitfähigkeit und Adsorption geladener Teilchen aus der umgebenden Atmosphäre kompensiert. Wenn sich die Temperatur ändert, ändert sich die spontane Polarisation, was zur Freisetzung von Ladung auf der pyroelektrischen Oberfläche führt, wodurch ein elektrischer Strom in einem geschlossenen Stromkreis entsteht. Der pyroelektrische Effekt wird verwendet, um Wärmesensoren und Strahlungsenergieempfänger zu erzeugen, für dieinsbesondere zur Registrierung von Infrarot- und Mikrowellenstrahlung.
Es stellt sich heraus, dass es einen elektrokalorischen Effekt gibt (das Gegenteil des Pyroeffekts) - einen Anstieg der Temperatur eines Stoffes, wenn ein elektrisches Feld der Stärke E erzeugt wird, und einen entsprechenden Temperaturabfall, wenn dieses Feld unter adiabatischen Bedingungen ausgeschaltet wird.
Wissenschaftler, wenn sie diese Effekte untersuchen, nur in Richtung Abkühlung:
Die Verwendung des elektrokalorischen Effekts (das Gegenteil des pyroelektrischen Effekts) ermöglicht es, mit ferroelektrischen Materialien niedrige Temperaturen im Temperaturbereich von flüssigem Stickstoff bis zu Freontemperaturen zu erzielen. In der antiferroelektrischen Keramik des Zirkonat-Stannat-Blei-Titanat-Systems und in der Keramik von Blei-Scandoniobat wurden Rekordwerte des elektrokalorischen Effekts (2,6 gC) in der Nähe des PT beobachtet. Die Möglichkeit, einen mehrstufigen pyroelektrischen Wandler mit einem Zykluswirkungsgrad von etwa 10% und einer erwarteten Leistung von bis zu 2 kW / l Energieträger zu entwickeln, ist nicht ausgeschlossen, was in Zukunft eine echte Wettbewerbsfähigkeit für klassische Kraftwerke schaffen wird. [Quelle]
Nach den Prognosen der Physiker gibt es für das elektrokalorische System zahlreiche Möglichkeiten, darauf basierende Festkörperkühlsysteme zu erstellen, die dem Peltier-Element ähneln, jedoch nicht auf dem Stromfluss, sondern auf der Änderung der Feldstärke basieren. In einem der vielversprechendsten Materialien betrug die Größe der Temperaturänderung 0,48 Kelvin pro Volt angelegter Spannung.
Ein Anstieg der Aktivität der wissenschaftlichen Gemeinschaft bei der Untersuchung des elektrokalorischen Effekts und der Versuch, eine würdige Anwendung dafür zu finden, fiel in den sechziger Jahren des 20. Jahrhunderts, aber aufgrund einer Reihe technischer und technologischer Fähigkeiten war es nicht möglich, Prototypen mit einer Temperaturänderung von mehr als einem Bruchteil eines Grades herzustellen. Dies war für die praktische Anwendung eindeutig nicht ausreichend, und Studien zum elektrokalorischen Effekt wurden fast vollständig eingeschränkt.
Ein weiterer Effekt:
Die dielektrische Erwärmung ist eine Methode zur Erwärmung dielektrischer Materialien durch ein hochfrequentes elektrisches Wechselfeld (HFC - Hochfrequenzströme; Bereich 0,3-300 MHz). Ein charakteristisches Merkmal der dielektrischen Erwärmung ist das Volumen der Wärmefreisetzung (nicht unbedingt gleichmäßig) im erhitzten Medium. Bei der HFC-Erwärmung ist die Wärmeabgabe aufgrund der großen Eindringtiefe in das Dielektrikum gleichmäßiger.
Ein dielektrisches Material (Holz, Kunststoff, Keramik) wird zwischen die Platten eines Kondensators gelegt, der von einem elektronischen Generator auf Funkröhren mit Hochfrequenzspannung versorgt wird. Ein elektrisches Wechselfeld zwischen den Kondensatorplatten bewirkt eine Polarisation des Dielektrikums und das Auftreten eines Verschiebungsstroms, der das Material erwärmt.
Vorteile der Methode: hohe Aufheizrate; eine saubere berührungslose Methode, die das Erhitzen im Vakuum, Schutzgas usw.; gleichmäßige Erwärmung von Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit; Implementierung von lokaler und selektiver Heizung usw.
Seltsamerweise wurde diese Methode im späten 19. Jahrhundert angewendet. in der Medizin zur therapeutischen Erwärmung von Geweben.
Alle diese Effekte basieren auf dem möglichen Empfang von Strom, der über den Hauptparameter Hochspannung in Wärme umgewandelt wird. Die Ströme in der Elektrostatik sind sehr klein. Während all unsere moderne Elektrotechnik Energietechnik ist. Es hat einen strengen Spannungsparameter (nehmen Sie unseren Standard 220V, in einigen Ländern gibt es eine andere Spannung im Netzwerk), und die Leistung des Geräts hängt von den verbrauchten Strömen ab.
Ich denke, dass Zehntausende von Volt aus der Anlage zur Gewinnung von Strom aus der Atmosphäre und als Potentialdifferenz an den Wänden unsere modernen elektrischen Heizungen und Konvektoren durch dielektrische Heizung ersetzen können. Es ist nur so, dass sich niemand im angewandten Sinne der Forschung mit diesem Thema befasst. Seit der Zeit von N. Tesla interessiert sich die moderne Physik nicht mehr für Elektrostatik. Aber überall ist Platz für Kunststücke. Es scheint, was Neues kann in den Schaltkreisen von Elektromotorwicklungen erfunden werden? Es stellte sich heraus - Sie können. Dayunov schuf einen solchen Elektromotor, indem er die Wicklungskreise "Stern" und "Dreieck" eines Asynchronmotors kombinierte und seinen Wicklungskreis "Slavyanka" nannte.
Der Wirkungsgrad des Elektromotors und seine Traktionseigenschaften haben zugenommen. Ich beschloss, die Entwicklung in Russland zu verlassen und folgte dem Weg, nach privaten Investoren zu suchen. Jeder Erfinder hat seinen eigenen Weg und schaut sich seine Idee an …
Zurück zu dem, was oben geschrieben wurde, gehe ich davon aus, dass fast alles Neue ein gut vergessenes Altes ist … Und wenn es etwas in der Theorie gibt, dann kann es in die Praxis umgesetzt werden!
Autor: Geschwister
