В большинстве старых квартир радиатор отопления обычно находится в одном и том же месте – на внешней стене непосредственно под окном. Это настолько привычное расположение, что оно может казаться просто строительной традицией или способом использовать часть стены, возле которой сложно поставить мебель, рассказывает ScienceDirect.
Почему батареи ставят под окнами?
На самом деле место выбрали прежде всего из-за физики движения воздуха. Окно на протяжении большей части истории центрального отопления было одной из самых холодных поверхностей в комнате. Воздух у холодного стекла охлаждается, становится плотнее и опускается вниз. Радиатор под окном создает противоположный поток: нагретый воздух поднимается вверх и частично перехватывает холодный поток еще до того, как тот разойдется вдоль пола. Именно для борьбы с таким нисходящим потоком радиаторы традиционно и размещали под окнами.
Причем эта схема появилась задолго до современных стеклопакетов. Уже в инженерных руководствах начала XX века место под окном прямо называли лучшим для установки радиатора и объясняли это потерями тепла через стекло и холодным воздухом, спускающимся к полу.
Что происходит между холодным окном и горячей батареей?
Чтобы понять смысл такого расположения, достаточно представить себе комнату зимой со старым одинарным стеклом. Воздух внутри помещения имеет, например, комфортную температуру, тогда как внутренняя поверхность окна значительно холоднее. Слой воздуха, соприкасающийся со стеклом, отдает ему тепло. После охлаждения его плотность увеличивается, и воздух начинает двигаться вниз вдоль окна.
Все в доме имеет свою логику расположения / Фото unsplash
В строительной физике этот эффект называют холодным нисходящим потоком – downdraught. Достигнув пола, он может распространяться дальше по комнате. Радиатор работает в противоположном направлении. Воздух у его горячей поверхности нагревается, становится менее плотным и поднимается. Батарея под окном не просто "отапливает холодную стену". Она расположена там, где в комнате возникает один из самых заметных холодных потоков, и создает встречное движение нагретого воздуха.
Почему проблемой было именно окно?
Современное окно с несколькими слоями стекла, герметичными рамами и энергоэффективными покрытиями мало похоже на окна домов XIX или первой половины XX века. Для старых зданий остекление было слабым местом внешней оболочки. Тепло терялось именно через стекло, а негерметичные рамы способствовали еще и проникновению холодного наружного воздуха. Поэтому жилец мог находиться в относительно теплом помещении, но ощущать холодный поток у ног просто потому, что воздух спускался вдоль окна и двигался по полу.
Этот эффект был настолько хорошо известен инженерам, что его описывали еще более века назад. В книге американского инженера Уильяма Стентона Монро "Steam Heating and Ventilation", изданной в 1902 году, отдельный раздел посвящен месту установки радиаторов.
Наибольшие утечки холодного воздуха происходят у оконных рам, значительные потери тепла – через стекло, и в результате у окна возникает нисходящий холодный поток. Если же батарея стоит на противоположной стороне комнаты, холодный воздух может пройти вдоль всего пола, прежде чем попасть к источнику тепла.
Когда вообще появились современные радиаторы?
Идея обогревать не отдельное место у огня, а целое помещение или здание значительно старше самого радиатора. Римляне использовали гипокауст – систему каналов под полом и в стенах, по которым проходил нагретый воздух. Принцип был иным, но сама идея удалить источник тепла от места, которое нужно обогреть, уже существовала. Важный шаг к водяному отоплению был сделан в конце XVIII века.
Французский изобретатель Жан-Симон Боннемен экспериментировал с циркуляцией горячей воды. Причем одним из применений его системы было вовсе не отопление жилого дома – он работал над искусственной инкубацией цыплят. В XIX веке начали появляться устройства, все больше напоминавшие знакомый нам радиатор. Одной из ключевых фигур этой истории был предприниматель Франц Сан-Гали. В 1855–1857 годах он создал раннюю конструкцию отопительного радиатора, которую связывают с формированием современной системы центрального отопления.
Слово "радиатор" в отношении отопительного устройства использовали еще раньше: американский профессор Денисон Олмстед так назвал свой теплообменный аппарат в патенте 1834 года. Это еще не был типичный секционный радиатор, который позже появился в квартирах, но само название уже существовало. К концу XIX – началу XX века чугунные радиаторы получили широкое распространение вместе с системами парового и водяного центрального отопления.
Почти одновременно инженерам пришлось решать следующую проблему: где установить новый прибор, чтобы человек не чувствовал холода от наружных стен и окон. Решением стало место, которое сегодня кажется настолько очевидным, что о нем редко задумываются, – прямо под окном. Поэтому батарея под подоконником – не случайная деталь старых домов и не просто способ использовать свободную стену. Ее место определило взаимодействие двух потоков: холодного воздуха, опускающегося вдоль стекла, и теплого, поднимающегося от нагретой поверхности.