En este artículo, consideraremos el tema muy importante de calentar edificios de piedra y ladrillo en los viejos tiempos.
En el momento de escribir estas líneas, la temperatura fuera de mi ventana es de -36 g. Fuera de la ciudad -48g. La última vez en mi memoria tales heladas fueron hace 12 años. El clima de estos años echó a perder las regiones del sur de Siberia oriental.
A temperaturas tan bajas, la cuestión de un calentamiento fiable y eficiente es muy importante. En nuestra era técnica, en la mayoría de los casos, se trata de calentamiento de agua de centrales térmicas (en ciudades), o de varios tipos de calderas de combustible (si es una casa particular). En los pueblos todo es a la antigua: una estufa de ladrillo con acceso de partes de la estufa a todas las habitaciones, una cámara de combustión con leña.
Pero, ¿cómo se calentaban los enormes palacios de ladrillo en los viejos tiempos?
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Interiores de edificios antiguos con grandes salas y pasillos:
La estufa de azulejos en el palacio de verano de Peter I. La impresión es que esta estufa no está en su lugar, o no está prevista por el proyecto del palacio.
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Para calentar eficazmente un edificio, estos hornos deben estar en todas las habitaciones.
En una casa de pueblo de madera todo es más sencillo, ponen la estufa en el centro del edificio:
La estufa calienta, calienta todas las habitaciones.
O es aún más simple, la casa tiene una habitación con una estufa rusa en el centro:
Existe una versión de que las estufas para tales palacios y pasillos no estaban destinadas en absoluto. Fueron instalados más tarde, por desesperanza, cuando el clima cambió a uno marcadamente continental con bajas temperaturas invernales. De hecho, muchos de los hornos de los palacios se ven extraños, fuera de lugar. Si hubo un proyecto antes de la construcción de dicho edificio, obviamente nadie participó en el proyecto de calefacción.
La versión oficial sobre muchos palacios dice que la mayoría de ellos eran palacios de verano, donde se mudaban solo en la estación cálida.
Considere el progreso de la calefacción usando el ejemplo del Palacio de Invierno.
El escudo de armas del Palacio de Invierno. Incluso ahora, calentar estos pasillos sigue siendo un desafío para los diseñadores.
Al principio, la calefacción del Palacio de Invierno era obviamente una estufa. Las viviendas se calentaron con chimeneas y estufas holandesas, se colocaron almohadillas térmicas en las camas: braseros cerrados con brasas.
Se instalaron estufas grandes en el piso inferior del Palacio de Invierno, cuyo aire caliente se suponía que calentaría las habitaciones del segundo piso. También se instalaron estufas de varios niveles con decoración en los pasillos ceremoniales de dos pisos, pero para habitaciones grandes, un sistema de calefacción de este tipo resultó ser ineficaz.
En una de las cartas escritas en el invierno de 1787, el conde P. B. Sheremetyev comparte sus impresiones: "y el frío es insoportable en todas partes … todos los extremos, y las estufas son solo para mostrar y algunas no están cerradas". No hubo suficiente calidez ni siquiera para las cámaras de la familia real ubicadas en el segundo piso, sin mencionar el tercero, donde vivían las damas de honor. "Con motivo del frío majestuoso" de vez en cuando incluso tuvo que cancelar bailes y recepciones: en los salones ceremoniales de dos alturas, la temperatura en invierno no subió por encima de 10-12 ° С.
La enorme economía de la estufa del Palacio de Invierno consumía mucha leña (en invierno, el horno se hacía dos veces al día) y representaba un grave peligro en el sentido de un incendio. Aunque las chimeneas se limpiaron "con la frecuencia establecida y con especial cuidado", el desastre no pudo evitarse.
En la noche del 17 de diciembre de 1837, se produjo un incendio en el Palacio de Invierno, y solo fue posible extinguirlo para el 20. Según las memorias de los testigos, el resplandor se podía ver a varios kilómetros de distancia.
En el proceso de restauración del palacio, se decidió cambiar la calefacción de la estufa por aire (o como se llamaba entonces "neumática"), desarrollada por el ingeniero militar N. A. Ammosov. Para entonces, los hornos de su diseño ya habían sido probados en otros edificios, donde demostraron ser excelentes.
En el horno Ammosov, la cámara de combustión con todos los flujos de humo de las tuberías de hierro se ubicó en una cámara de ladrillo con pasajes, en la parte inferior de los cuales había aberturas para que el aire exterior fresco o el aire recirculado de las habitaciones con calefacción entraran en la cámara. En la parte superior de la cámara del horno, hay orificios de ventilación para la eliminación del aire caliente en las habitaciones con calefacción.
“Un horno neumático, considerando el tamaño propio y la conveniencia de colocar una vivienda, puede calentar de 100 a 600 metros cúbicos. brazas de capacidad, reemplazando de 5 a 30 hornos holandeses"
Otra diferencia fundamental entre el sistema Ammosov es un intento de complementar la calefacción con ventilación. Para la calefacción de las cámaras de ventilación se utilizó el aire más fresco de la calle, y para retirar el aire de escape del local se hicieron agujeros en las paredes conectadas a los canales de ventilación, que "sirven para sacar la congestión y la humedad de la habitación". Además, se hicieron canales adicionales o de repuesto en las paredes para el futuro. Cabe señalar que en 1987, al examinar todo el conjunto de edificios de la Ermita Municipal, se encontraron cerca de 1000 canales de diversos fines con una longitud total de unos 40 km (!).
Restos de un horno Ammos en la Pequeña Ermita. Hogar y entrada a la cámara de aire.
Entonces, el fundador de la termoquímica GI Gess realizó un examen de los hornos de Ammosov y concluyó que eran inofensivos para la salud. Se asignaron 258.000 rublos para el "dispositivo de calentamiento neumático". y comenzó el proceso. Se instalaron 86 hornos neumáticos grandes y pequeños en los sótanos del palacio. El aire caliente se elevaba a través de los canales "calientes" hacia los salones ceremoniales y las salas de estar. Los puntos de salida de los conductos de calefacción se completaron con rejillas de cobre en los conductos de aire, realizadas según los dibujos del diseñador V. P. Stasova:
Para su época, el sistema de calefacción propuesto por el general Amosov era ciertamente progresivo, pero no ideal: secaba el aire. A través de las tuberías con fugas en los calentadores, los gases de combustión ingresaron al aire caliente. No mucho, el polvo caía de la calle junto con el suministro de aire. Habiéndose asentado en la superficie caliente de los intercambiadores de calor de hierro, el polvo se quemó y entró en las instalaciones en forma de hollín. No solo las personas sufrieron este "efecto secundario" del nuevo sistema de calefacción: productos de combustión asentados en tonos pintados, esculturas de mármol, pinturas … Agreguemos aquí fluctuaciones significativas de temperatura durante y en el intervalo entre los hornos: cuando las estufas se calientan, las habitaciones están muy calientes, pero cuando dejan de calentar, el aire se enfría rápidamente.
En 1875, otro representante del cuerpo de ingenieros militares, el ingeniero coronel G. S. Voinitsky presentó un proyecto para calentar agua-aire. El nuevo tipo de calefacción se probó en una pequeña sección del Palacio de Invierno (Galería Kutuzovskaya, Iglesia Pequeña, Rotonda), y en la década de 1890 se amplió a toda su parte noroeste, instalando un total de 16 cámaras de aire en el sótano. Se traía agua caliente de una sala de calderas ubicada en uno de los "patios iluminados" del palacio. El agua caliente se suministró desde las calderas a través de tuberías de hierro a los calentadores, y el aire caliente pasó a través de los canales de calor ya existentes a las viviendas (naturalmente, debido al hecho de que el aire caliente es más liviano que el aire frío).
Solo en el verano de 1911 apareció el sistema de calefacción, que es más similar al moderno. Técnico de gabinete e.i.v. ingeniero N. P. Melnikov ha desarrollado un nuevo proyecto. Creó dos sistemas complementarios en el Hermitage: un sistema de calefacción por radiadores de agua y un sistema de ventilación con elementos de aire acondicionado. La reconstrucción de la calefacción en el Hermitage se completó en el otoño de 1912, la ventilación se instaló en 1914. [Fuente]
Como puede ver, el progreso de la calefacción de tales ladrillos y grandes locales duró casi 200 años. Demasiado largo. Pero las casas de ladrillo de varios pisos se construyeron casi de la misma manera en el siglo XVIII. ya principios del siglo XX. De hecho, se piensa que las tecnologías de calefacción simplemente no tuvieron tiempo de adaptarse a raíz del dramático cambio climático. Posiblemente cambios climáticos post-cataclísmicos (cambio de polos, inundaciones, etc.).
En Europa, el clima no se ha vuelto tan severo; en el pasado, la mayoría de ellos se instalaban en chimeneas. En términos de eficiencia, son peores que los hornos. Pero, aparentemente, este diseño del hogar fue suficiente.
Toda esta experiencia de calefacción no podía dejar de ser utilizada en los edificios de finales del siglo XIX, principios del siglo XX.
La casa de Vilner en Minusinsk (una ciudad cerca de Abakan). Se muestran las chimeneas en las paredes. Creo que por eso muchas de las paredes de edificios tan antiguos tienen un metro de espesor. Se calentó una estufa en el sótano y aire caliente calentó las paredes.
Del mismo modo, este diseño de calefacción podría y se utilizó en otros edificios de los siglos XIX y XX. En Rusia.
Y ahora, basándonos en información de artículos anteriores sobre el uso de la electrostática en edificios antiguos, intentaremos fundamentar al menos teóricamente fuentes alternativas de calefacción en esos días, sobre las que no existen libros técnicos ni otras referencias. Pero las ciudades de piedra, a juzgar por las descripciones y los mapas, eran seguras.
Para aquellos que no están familiarizados con el tema - El uso de la electricidad atmosférica en el pasado, lea la etiqueta "electricidad atmosférica".
En física, hay muchos efectos asociados con la electricidad estática.
El efecto piezoeléctrico inverso es el proceso de compresión o expansión de un material piezoeléctrico bajo la acción de un campo eléctrico, dependiendo de la dirección del vector de intensidad de campo.
Si se aplica una tensión alterna a dicho elemento piezoeléctrico, entonces el elemento piezoeléctrico se contraerá y expandirá debido al efecto piezoeléctrico inverso, es decir, realizar vibraciones mecánicas. En este caso, la energía de las vibraciones eléctricas se convierte en energía de las vibraciones mecánicas con una frecuencia igual a la frecuencia de la tensión alterna aplicada. Dado que el elemento piezoeléctrico tiene una frecuencia natural de vibraciones mecánicas, es posible un fenómeno de resonancia cuando la frecuencia del voltaje aplicado coincide con la frecuencia natural de la placa. En este caso, se obtiene la máxima amplitud de oscilaciones de la placa del elemento piezoeléctrico.
¿Pueden estas micro-oscilaciones del dieléctrico calentarlo? Creo que, a una cierta frecuencia de oscilaciones, bastante. Otra pregunta es ladrillo cocido, cerámica, ¿puede ser el material donde este efecto es posible?
El efecto piroeléctrico consiste en un cambio en la polarización espontánea de los dieléctricos con un cambio de temperatura. Los piroeléctricos lineales típicos incluyen turmalina y sulfato de litio. Los piroeléctricos se polarizan espontáneamente, pero a diferencia de los ferroeléctricos, la dirección de su polarización no puede ser cambiada por un campo eléctrico externo. A temperatura constante, la polarización espontánea del piroeléctrico es compensada por cargas libres de signo opuesto debido a los procesos de conductividad eléctrica y adsorción de partículas cargadas de la atmósfera circundante. Cuando cambia la temperatura, la polarización espontánea cambia, lo que conduce a la liberación de alguna carga en la superficie piroeléctrica, por lo que surge una corriente eléctrica en un circuito cerrado. El efecto piroeléctrico se utiliza para crear sensores térmicos y receptores de energía radiante destinados aen particular, para el registro de radiación infrarroja y de microondas.
Resulta que hay un efecto electrocalórico (lo opuesto al piroefecto): un aumento en la temperatura de una sustancia cuando se crea un campo eléctrico de fuerza E en ella y una disminución correspondiente en la temperatura cuando este campo se apaga en condiciones adiabáticas.
Los científicos, si están estudiando estos efectos, solo en la dirección del enfriamiento:
El uso del efecto electrocalórico (opuesto al efecto piroeléctrico) permite obtener bajas temperaturas en el rango de temperatura desde el nitrógeno líquido hasta las temperaturas del freón utilizando materiales ferroeléctricos. Se observaron valores récord del efecto electrocalórico (2.6 gr. C) cerca del PT en las cerámicas antiferroeléctricas del sistema zirconato - estannato - titanato de plomo y en las cerámicas de escandoniobato de plomo. No se excluye la posibilidad de desarrollar un convertidor piroeléctrico multietapa con una eficiencia de ciclo de aproximadamente el 10% con una potencia de salida esperada de hasta 2 kW / l del portador de energía, que en el futuro creará una competitividad real para las centrales eléctricas clásicas. [Fuente]
Según los pronósticos de los físicos, existen amplias oportunidades para que el electrocalórico cree sistemas de enfriamiento de estado sólido basados en él, similar al elemento Peltier, pero basado no en el flujo de corriente, sino en el cambio en la intensidad del campo. En uno de los materiales más prometedores, la magnitud del cambio de temperatura fue igual a 0,48 Kelvin por voltio de voltaje aplicado.
Un aumento en la actividad de la comunidad científica en el estudio del efecto electrocalórico y los intentos de encontrarle una aplicación digna ocurrió en los años sesenta del siglo XX, pero debido a una serie de capacidades técnicas y tecnológicas, no fue posible crear prototipos con un cambio de temperatura superior a una fracción de grado. Claramente, esto no fue suficiente para una aplicación práctica, y los estudios del efecto electrocalórico se redujeron casi por completo.
Otro efecto:
El calentamiento dieléctrico es un método para calentar materiales dieléctricos mediante un campo eléctrico alterno de alta frecuencia (HFC - corrientes de alta frecuencia; rango 0.3-300 MHz). Una característica distintiva del calentamiento dieléctrico es el volumen de liberación de calor (no necesariamente uniforme) en el medio calentado. En el caso del calentamiento con HFC, la liberación de calor es más uniforme debido a la gran profundidad de penetración de energía en el dieléctrico.
Se coloca un material dieléctrico (madera, plástico, cerámica) entre las placas de un condensador, que se alimenta con voltaje de alta frecuencia desde un generador electrónico en tubos de radio. Un campo eléctrico alterno entre las placas del condensador provoca la polarización del dieléctrico y la aparición de una corriente de desplazamiento, que calienta el material.
Ventajas del método: alta velocidad de calentamiento; un método limpio sin contacto que permite calentar al vacío, gas protector, etc.; calentamiento uniforme de materiales con baja conductividad térmica; implementación de calefacción local y selectiva, etc.
Curiosamente, este método se utilizó a finales del siglo XIX. en medicina para el calentamiento terapéutico de tejidos.
Todos estos efectos se basan en la posible recepción de energía, que se convierte en calor a través del parámetro principal: alto voltaje. Las corrientes en la electrostática son muy pequeñas. Considerando que toda nuestra ingeniería eléctrica moderna es ingeniería energética. Tiene un parámetro de voltaje estricto (tome nuestro estándar 220V, en algunos países hay un voltaje diferente en la red), y la potencia del dispositivo depende de las corrientes consumidas.
Creo que decenas de miles de voltios de la instalación para la obtención de electricidad de la atmósfera e instalados como diferencia de potencial en las paredes pueden reemplazar nuestros modernos calentadores eléctricos y convectores mediante calentamiento dieléctrico. Es solo que nadie en el significado aplicado de investigación se sumergió en este tema. Desde la época de N. Tesla, la física moderna no está interesada en la electrostática. Pero en todas partes hay lugar para la hazaña. Parecería, ¿qué novedad se puede inventar en los circuitos de devanados de motores eléctricos? Resultó que puedes. Dayunov creó un motor eléctrico de este tipo combinando los circuitos de bobinado "estrella" y "triángulo" de un motor asíncrono, y llamó a su circuito de bobinado "Slavyanka".
Se ha incrementado la eficiencia del motor eléctrico y sus características de tracción. Decidí dejar el desarrollo en Rusia y seguí el camino de buscar inversores privados. Cada inventor tiene su propio camino y mira su creación …
Volviendo a lo que se escribió anteriormente, asumiré que casi todo lo nuevo es un viejo olvidado … ¡Y si hay algo en teoría, entonces se puede implementar en la práctica!
Autor: sibved
