У більшості старих квартир радіатор опалення можна знайти в одному й тому самому місці – на зовнішній стіні безпосередньо під вікном. Це настільки звичне розташування, що воно може здаватися просто будівельною традицією або способом використати частину стіни, біля якої складно поставити меблі, розповідає ScienceDirect.
Чому батареї ставлять під вікнами?
Насправді місце обрали передусім через фізику руху повітря. Вікно протягом більшої частини історії центрального опалення було однією з найхолодніших поверхонь у кімнаті. Повітря біля холодного скла охолоджується, стає щільнішим і опускається вниз. Радіатор під вікном створює протилежний потік: нагріте повітря підіймається вгору й частково перехоплює холодний потік ще до того, як той розійдеться вздовж підлоги. Саме для боротьби з таким низхідним потоком радіатори традиційно й розміщували під вікнами.
Причому ця схема з'явилася задовго до сучасних склопакетів. Уже в інженерних посібниках початку XX століття місце під вікном прямо називали найкращим для встановлення радіатора й пояснювали це втратами тепла через скло та холодним повітрям, яке спускається до підлоги.
Що відбувається між холодним вікном і гарячою батареєю?
Щоб зрозуміти сенс такого розташування, достатньо уявити кімнату взимку зі старим одинарним склом. Повітря всередині приміщення має, наприклад, комфортну температуру, тоді як внутрішня поверхня вікна значно холодніша. Шар повітря, який торкається скла, віддає йому тепло. Після охолодження його густина збільшується, і повітря починає рухатися вниз уздовж вікна.
Все в оселі має свою логіку розміщення / Фото unsplash
У будівельній фізиці цей ефект називають холодним низхідним потоком – downdraught. Діставшись підлоги, він може поширюватися далі кімнатою. Радіатор працює у протилежному напрямку. Повітря біля його гарячої поверхні нагрівається, стає менш щільним і підіймається. Батарея під вікном не просто "гріє холодну стіну". Вона розміщена там, де в кімнаті виникає один із найпомітніших холодних потоків, і створює зустрічний рух нагрітого повітря.
Чому проблемою було саме вікно?
Сучасне вікно з кількома шарами скла, герметичними рамами та енергоефективними покриттями мало схоже на вікна будинків XIX або першої половини XX століття. Для старих будівель скління було слабким місцем зовнішньої оболонки. Тепло втрачалося через саме скло, а негерметичні рами додавали ще й проникнення холодного зовнішнього повітря. Тому мешканець міг перебувати у відносно теплому приміщенні, але відчувати холодний потік біля ніг просто тому, що повітря спускалося вздовж вікна й рухалося по підлозі.
Цей ефект був настільки добре відомий інженерам, що його описували ще понад століття тому. У книзі американського інженера Вільяма Стентона Монро Steam Heating and Ventilation, виданій 1902 року, окремий розділ присвячений місцю встановлення радіаторів.
Найбільші витоки холодного повітря відбуваються біля віконних рам, значні втрати тепла – через скло, а внаслідок цього біля вікна виникає низхідний холодний потік. Якщо ж батарея стоїть на протилежному боці кімнати, холодне повітря може пройти вздовж усієї підлоги, перш ніж потрапити до джерела тепла.
Коли взагалі з'явилися сучасні радіатори?
Ідея обігрівати не окреме місце біля вогню, а ціле приміщення або будівлю значно старша за радіатор. Римляни використовували гіпокауст – систему каналів під підлогою та у стінах, якими проходило нагріте повітря. Принцип був іншим, але сама ідея віддалити джерело тепла від місця, яке потрібно обігріти, вже існувала. Важливий крок до водяного опалення відбувся наприкінці XVIII століття.
Французький винахідник Жан-Сімон Боннемен експериментував із циркуляцією гарячої води. Причому одним із застосувань його системи було зовсім не опалення житлового будинку – він працював над штучною інкубацією курчат. У XIX столітті почали з'являтися пристрої, дедалі більше схожі на знайомий радіатор. Однією з ключових постатей цієї історії був підприємець Франц Сан-Галі. У 1855 – 1857 роках він створив ранню конструкцію опалювального радіатора, яку пов'язують із формуванням сучасної системи центрального опалення.
Слово "радіатор" стосовно опалювального пристрою використовували ще раніше: американський професор Денісон Олмстед назвав так свій теплообмінний апарат у патенті 1834 року. Це ще не був типовий секційний радіатор, який пізніше з'явився у квартирах, але сама назва вже існувала. До кінця XIX – початку XX століття чавунні радіатори поширювалися разом із системами парового та водяного центрального опалення.
Майже одночасно інженерам довелося вирішувати наступну проблему: де поставити новий прилад, щоб людина не відчувала холоду від зовнішніх стін і вікон. Відповіддю стало місце, яке сьогодні здається настільки очевидним, що про нього рідко замислюються, – просто під вікном. Тож батарея під підвіконням є не випадковою деталлю старих будинків і не просто способом використати вільну стіну. Її місце визначила взаємодія двох потоків: холодного повітря, яке опускається вздовж скла, і теплого, яке підіймається від нагрітої поверхні.