Другой простой способ подачи свежего воздуха в помещение заключается в оставлении отверстия во внешней стене на уровне между потолком одной комнаты и полом комнаты, расположенной непосредственно над ней, с последующим направлением свежего воздуха по каналу от внешней стены к центру потолка нижерасположенного помещения, где воздух может подаваться через проем и рассеиваться при столкновении с плоской доской или диском, подвешенным на 4–6 дюймов ниже потолочного отверстия, тем самым распределяясь по комнате. Однако холодный воздух, поступающий таким образом, опускается на головы находящихся в комнате людей и смешивается с горячим воздухом, поднявшимся к потолку. Верхняя оконная рама, опущенная немного вниз для притока свежего воздуха, дает такой же неприятный эффект: холодный воздух затягивается к полу тягой дымохода, оставляя горячий воздух застаиваться у потолка. В любой сифонной системе, расположенной вертикально, поток воздуха будет входить через короткое плечо и выходить через длинное, таким образом, дымоход действует как длинное плечо сифона, втягивая свежий воздух из ближайшего отверстия. Свежий воздух может подаваться через перфорацию в деревянной части нижней планки двери в комнату или через отверстия во внешней стене, направляя свежий воздух в пространство за плинтусом и делая последний перфорированным. Единственным возражением против этого плана является вероятность поселения вредителей между плинтусом и стеной. Это можно предотвратить, закрыв внешние отверстия перфорированным цинком, но такое покрытие также препятствует полному притоку свежего воздуха.
Батлер рекомендует, допуская приток холодного воздуха через боковые стены на уровне пола и позволяя отработанному воздуху выходить через потолок, поддерживать тягу в камине совершенно независимо от притока воздуха в комнату, при этом необходимое количество воздуха для горения подается по отдельной трубе, проложенной через очажную плиту лицевой стороной к огню; последняя действует как насос, который обязательно получит свою порцию воздуха из ближайшего источника; таким образом, тяга, которая в противном случае ощущалась бы из-за того, что огонь забирает воздух из приточного отверстия через всю комнату, значительно уменьшается. Отработанный воздух может поступать в потолок по центру и отводиться по воздушному каналу либо наружу, либо в дымоход. Дымоход является лучшим вытяжным устройством, так как его нагретое состояние значительно способствует вентиляционной мощности.
Доктор Арнотт был одним из первых, кто обратил внимание на ценность дымохода как средства отвода отработанного воздуха из помещения. Он изобрел вентилятор, состоящий из хорошо сбалансированного металлического клапана, предназначенного своим мгновенным действием закрываться при обратной тяге и тем самым предотвращать попадание дыма в комнату во время использования каминов. Если огонь не горит, следует закрыть так называемую заслонку печи или установить плотно прилегающую доску перед камином, при условии использования всех дымоходных вентиляторов, установленных у потолка.
27. Вентилятор Хардинга.
Вентиляторы Хардинга лучше известны на севере Англии, чем на юге. Они рекомендованы Приджином Тилом, хирургом Главного лазарета в Лидсе, как средство обеспечения свежести атмосферы без сквозняков и без примеси пыли, сажи или тумана. Наружный воздух проводится через решетку и отверстие в стене на высоте около 7 футов 6 дюймов над уровнем пола, где он проходит через ряд небольших трубок, закрепленных под углом около 30° к стене. Утверждается, что потоки воздуха сжимаются при прохождении через трубки, но расширяются и рассеиваются во всех направлениях, как только попадают в помещение. Во всех фильтрующих устройствах следует помнить, что если воздух должен проходить через экран или фильтр, не замедляя поток, входящий в комнату через трубку, площадь экрана должна быть больше площади сечения трубки. Этого можно добиться, разместив экран по диагонали внутри трубки, которая впускает воздух. В некоторых зданиях фильтр не используется, и аппарат применяется просто для рассеивания воздуха при его входе в комнату. Выход для загрязненного воздуха обеспечивается дымоходом, либо через камин, либо с помощью слюдяного клапана, установленного в дымоходе у потолка. В комнатах, где нет дымоходов, предусмотрен вытяжной вентилятор, состоящий из двух перфорированных конусов и центральной трубки. Наружный воздух, ударяясь о перфорированные конусы, отклоняется, создавая индуцированный поток вверх по вертикальной трубке, вытягивая отработанный воздух из помещения и выбрасывая его через перфорацию. При установке вытяжного вентилятора на коньке крыши размещается деревянное основание или рама, покрытая свинцом для обеспечения водонепроницаемости; затем сверху устанавливается вытяжной вентилятор и закрепляется обычным способом. Небольшой внутренний конус предусмотрен просто для предотвращения попадания дождя в трубку. Вытяжные вентиляторы Хардинга спроектированы так, что их можно легко закрепить внутри декоративной башенки, не влияя на их работу. Их можно приобрести в Лондоне у компании Strode & Co. по ценам от 15 шиллингов до 6 фунтов стерлингов и выше. Их действие проиллюстрировано на рис. 27: a — стена; b — внешняя решетка; c — фильтр.
Другая система подачи свежего воздуха в комнату, свободного от тумана и других примесей, рекомендована компанией Sanitary Engineering and Ventilating Co., 115, Victoria Street, Westminster. Они обеспечивают подачу свежего воздуха вертикальными потоками с помощью соответствующего количества и расположения вертикальных трубок, варьирующихся по размеру, сечению и весу в зависимости от каждого конкретного случая. Количество потока можно регулировать дроссельными клапанами, а нагретый или загрязненный воздух удаляется с помощью вытяжных вентиляторов, расположенных непосредственно над крышей или соединенных с воздушными каналами и шахтами. Вытяжной вентилятор описывается производителями следующим образом: нет рабочих частей, которые могли бы выйти из строя, и не требуется никакого внимания для обеспечения его постоянного действия. В этом отношении заявляется о значительном улучшении по сравнению с многочисленными формами вращающихся дефлекторов, которые требуют периодической смазки, иначе рабочие части подвергаются коррозии и дефлектор перестает действовать. Они изготавливаются круглого или прямоугольного сечения или другой формы в соответствии с особыми обстоятельствами. Одно из больших достоинств системы — элемент длины, который вводится с помощью трубного устройства, благодаря чему поток постоянно проходит и рассеивается по комнате. Система допускает установку запатентованной коробки для очистки воздуха, встроенной в стену у основания трубки, оснащенной специальными дефлекторными пластинами и лотком для воды или, при необходимости, дезинфицирующих средств. Когда расположение мебели или оборудования в комнате исключает использование вертикальных трубок, закрепленных у пола, они рекомендуют замену на вентиляционный кронштейн, закрепленный на высоте 6–7 футов над полом. Этот кронштейн может содержать коробку для очистки или фильтрации воздуха; при необходимости предусмотрен клапан для регулирования притока свежего воздуха и откидная воздушная решетка размером 9 на 6 дюймов для закрытия отверстия снаружи. Коробка для очистки воздуха проиллюстрирована на рис. 28: a — внутри комнаты; b — пол; c — желоб или лоток для воды или дезинфицирующей жидкости; d — трубка.
28. Вентилятор компании Sanitary Ventilating Company.
Запатентованные самодействующие вентиляторы-воздуходувки Бойля хорошо известны и, как выяснилось, хорошо справляются со своей непрерывной работой при любых изменениях давления ветра; их часто принимают на вооружение, не задаваясь вопросом о научных принципах, на которых они построены. Они состоят из 4 секций, каждая из которых действует независимо от других. Внешняя изогнутая отражательная пластина предотвращает задувание ветра через щели, образованные во внутренних пластинах, и способствует концентрации потока. Эти внутренние пластины изогнуты наружу, чтобы снять давление с вертикальных щелей, которые образуют сообщение с внутренними камерами, через которые воздух ударяется о внутренние отклоняющие пластины и далее направляется радиальными пластинами. Наружный воздух, ударяясь о радиальные пластины, отклоняется на боковые пластины и создает индуцированный поток. При прохождении он вытягивает воздух из центральных вертикальных камер, выбрасывая его через противоположное отверстие. Загрязненный воздух немедленно устремляется вверх по шахте, соединяющей вентилятор с вентилируемым помещением, извлекая воздух и создавая непрерывный восходящий поток без возможности обратной тяги. Перегородки, разделяющие камеры, предотвращают затягивание наружного воздуха через щели, на которые ветер не воздействует напрямую. Поскольку вся конструкция является стационарной и не имеет механического движения, она никогда не выйдет из строя, и аппарат можно легко закрепить над деревянным основанием или рамой, покрытой цинком или свинцом, для обеспечения хорошего водонепроницаемого соединения. Там, где используются вентиляторы Бойля, воздух обновляется незаметно, а загрязненный воздух извлекается так же быстро, как и образуется.
Несколько похожее устройство, как у вентилятора Бойля, запатентовано Арнольдом У. Кершоу из Ланкастера и состоит из 3 ободов дефлекторов или пластин с отверстиями в каждом, расположенных так, что отверстия в одном ободе находятся напротив дефлекторов в следующем внутреннем или внешнем ободе. Эффект заключается в том, что независимо от направления ветра он проходит через вентилятор, не имея возможности попасть в центральную шахту, и при прохождении создает частичный вакуум, который вызывает восходящий поток в вытяжной шахте без возможности обратной тяги. Как кровельные вентиляторы Бойля, так и Кершоу подходят для установки в вентиляционных башнях или башенках. В то время как конструкция Кершоу несколько проще, вентилятор Бойля, как говорят, обладает дополнительным преимуществом предотвращения попадания снега благодаря изгибу, в котором закреплены внутренние пластины. В случае с дымоходами, где есть какое-либо препятствие, которое разбивает ветер и создает завихрение, например, вызванное близостью к более высоким зданиям или поднятым фронтонам, обратную тягу можно предотвратить с помощью правильно сконструированного дымоходного дефлектора. Дымоходный дефлектор Кершоу представляет собой модификацию его пневматического вентилятора и состоит из отклоняющих пластин, расположенных так, что возможность обратной тяги исключена. Дымоходный дефлектор Бойля более известен, чем дефлектор Кершоу, и очень эффективен. Он состоит из отклоняющих пластин, закрепленных таким образом, что если поток воздуха нагнетается в фальш-верхушку, вместо того чтобы проходить вниз по вентиляционному отверстию, он разделяется внутренней диафрагмой, отклоняется над настоящей верхушкой и проходит через боковые отверстия, тем самым сдерживая задувание и способствуя восходящей тяге. Запатентованный приточный и воздухораспределительный аппарат Кершоу состоит из трубного соединения между наружной и внутренней частью помещения, поднимающегося вертикально внутри, верхний конец которого имеет радиальные пластины, рассеивающие входящий поток. Вообще говоря, достаточное количество свежего воздуха поступает под дверь комнаты или между оконными рамами; но в помещениях, где двери и окна пригнаны плотно, какое-либо устройство для притока свежего воздуха становится необходимым. В этом климате в течение 7 месяцев в году наружный воздух обычно слишком холодный, чтобы подавать его непосредственно в комнату.
План подачи свежего воздуха в пространство за каминами, проводя воздух по каналам с каждой стороны камина и в конечном итоге пропуская его через перфорированные решетки в стене или через перфорацию в плинтусе по обе стороны от камина, не может быть рекомендован, так как каналы склонны забиваться пылью, а температуру воздуха невозможно хорошо регулировать при его прохождении в комнату. Истинная цель камина и дымохода должна состоять не в подаче свежего воздуха, а в его удалении после того, как он выполнил свою работу.
29. Воздухоохладитель Бойля.
На рис. 29 проиллюстрировано устройство Бойля для охлаждения воздуха, поступающего в комнату в жаркую погоду. Оно состоит из воздухозаборной трубки кронштейнового типа, изготовленной из железа. Часть, которая проникает в отверстие в стене, имеет внешний кожух, так что между ними остается пространство около ½ дюйма, которое заполнено непроводящим веществом с целью предотвращения проникновения тепла от стены внутрь отверстия и воздействия на блоки льда, которые помещаются в подвижный ящик и удерживаются на месте с помощью открытой оцинкованной железной или медной проволочной сетки. Передняя часть ящика также двойная и упакована так же, как и кожух. Наружный воздух, входящий через решетку, отклоняется металлическим щитком на подвешенные блоки льда, а оттуда на лед в нижней части ящика и далее вверх по трубке в комнату. Воздух не только охлаждается, но и тщательно очищается от пыли. См. также стр. 991.
Отопление
Отопление. — В связи с отоплением помещения очевидно необходимым условием является максимальное сохранение тепла. Отсюда вред от избытка стекла, так как оно слишком быстро охлаждает комнату в зимний сезон: 1 кв. фут оконного стекла будет охлаждать 1½ куб. фута теплого воздуха в комнате до внешней температуры в секунду; то есть, если комната прогрета до 60° F, а термометр на улице показывает 30° F, произойдет потеря 90 куб. футов теплого воздуха при 60° в секунду через окно с площадью стекла 60 кв. футов. В более холодных климатах, чем английский, этот вопрос имеет гораздо большее значение. В Америке, например, в холодную погоду всегда можно обнаружить, независимо от того, насколько плотно пригнаны рамы и защищены уплотнителями, поток холодного воздуха, падающий вниз. Это происходит из-за контакта нагретого воздуха с холодным стеклом, что делает воздух более холодным и тяжелым и заставляет его опускаться. В то же время воздух отдает значительную часть своей влаги путем конденсации на стекле. Образовавшийся таким образом холодный воздух падает на пол, образуя слой холодного воздуха, который окружает ступни и ноги, в то время как верхняя часть тела окутана перегретым воздухом. Слои холодного и теплого воздуха в помещении не смешиваются. Теплый воздух не опускается, а холодный не может подняться вверх, если только один не лишится своего тепла путем излучения, а другой не получит его при фактическом контакте с нагретой поверхностью. Эта радикальная разница в верхних и нижних слоях атмосферы комнат, в которых люди живут в холодное время года, является основной причиной большинства заболеваний горла и легких, которыми они страдают. Поэтому двойные окна в домах были бы не только большой экономией топлива, но и в высшей степени способствовали бы долголетию человека.
Существует только два способа отопления жилых домов, а именно: лучистым теплом и горячим воздухом. Первый производится открытым огнем, и только им. Второй получается различными способами. Вопрос о том, использовать ли горячий воздух или лучистое тепло в наших комнатах, отнюдь не тот, который можно легко обойти. Инстинкт подсказывает нам выбрать лучистое тепло, и инстинкт совершенно прав; это так, потому что лучистое тепло действует очень своеобразным образом. Известно, что с точки зрения здоровья лучше всего дышать воздухом, значительно ниже естественной температуры тела — 98° F; в воздухе, нагретом до этой температуры, большинство людей через короткое время почувствовали бы удушье. Но также известно, что тело любит, насколько это касается ощущений, поддерживаться при температуре как можно ближе к 98° F, и что можно наслаждаться гораздо более высокими температурами; как, например, когда мы сидим перед огнем или греемся на солнце. Теперь лучистое тепло не будет нагревать воздух, когда он проходит через него, и поэтому мы можем одновременно наслаждаться теплом огня и дышать тем прохладным воздухом, который лучше всего подходит для нужд нашего организма. В этом кроется секрет популярности открытого камина. Но чтобы открытый камин был успешным, он должен работать в надлежащих температурных пределах. Если воздух падает значительно ниже 40° F, становится неприятно дышать; а также очень трудно согреть тело в состоянии покоя при любом количестве одежды. В России и Канаде температура воздуха снаружи домов часто падает далеко ниже нуля, а в домах она не может быть намного выше точки замерзания. Здесь открытый огонь не справляется; он может нагреть воздух, только сначала нагрев стены, мебель и другие предметы в комнате, а они, в свою очередь, нагревают воздух, с которым соприкасаются. Но это не подходит для североамериканских зим; и, соответственно, в Канаде и Соединенных Штатах печь или какое-либо другое средство для нагрева воздуха путем прямого контакта с нагретым металлом или глиняной посудой является обязательным. Но это несчастье тех, кто живет в холодном климате, и когда они просят нас последовать их примеру и перейти на закрытые печи и паровые трубы и тому подобное, они сильно напоминают нам басню о лисе, которая потеряла хвост. Насколько точно работает инстинкт при выборе двух систем, демонстрируется тем фактом, что за чередой мягких зим в Соединенных Штатах всегда следует расширенное использование открытых каминов; то есть английская система становится или стремится стать модной, в то время как, с другой стороны, череда суровых зим в этой стране сразу же вызывает у строителей и других лиц благосклонность к целому ряду закрытых печей и подобных устройств, на которые не посмотрели бы при более благоприятных погодных условиях. Пока английские зимы остаются умеренно теплыми, открытый камин будет пользоваться заслуженной популярностью как наиболее привлекательный, так и наиболее научный аппарат, доступный для отопления домов. (Engineer.)
Тепло, излучаемое огнем, проходит через воздух, не повышая его температуры, точно так же, как солнечные лучи, согревая землю, проходят сквозь атмосферу и оставляют ее на больших высотах настолько горько холодной, что вода и даже ртуть замерзают: именно по этой причине открытые камины следует зажигать за некоторое время до того, как помещение потребуется использовать, чтобы, во-первых, получить пылающий огонь (пламя не излучает сколько-нибудь значительного количества тепла и практически нагревает только при контакте), а во-вторых, чтобы окружающие предметы, стены и т. д. нагрелись путем излучения, и они, в свою очередь, согрели воздух.