Історія виникнення енергозбереження
Енергозбереження - це реалізація правових, організаційних, наукових, виробничих, технічних та економічних заходів, спрямованих на раціональне використання паливно-енергетичних ресурсів та на залучення до господарського обігу відновлюваних джерел енергії.
Енергозберігаючі заходи мають позитивний ефект в економічних та екологічних аспектах розвитку. Енергозбереження – важливе завдання щодо збереження природних ресурсів. В даний час поняття "енергозбереження" має науковий статус, у цій галузі проводиться безліч досліджень.
Використання енергії вітру та води замість фізичної праці
Первісна епоха та Стародавній світ характеризувалися переважанням фізичної праці. Але вже в епоху Античності зроблено велике відкриття у галузі енергозбереження, яке можна віднести до використання альтернативних джерел енергії – використання енергії води та вітру.
Імовірно найдавніші млини були поширені у Вавилоні, про що свідчить кодекс царя Хаммурапі (близько 1750 до н.е.). Опис органу, що приводився в дію вітряком, - перше документальне свідоцтво про використання вітру для приведення механізму в дію. Воно належить грецькому винахіднику Герону Олександрійському, I століття н.е.
Перські млини описуються в повідомленнях мусульманських географів в IX ст, відрізняються від західних конструкцій з вертикальною віссю обертання і перпендикулярно розташованими крилами, лопатками або вітрилами. Перський млин має лопаті на роторі, розташовані аналогічно лопаткам гребного колеса на пароплаві і повинен бути поміщений в оболонку, що закриває частину лопаток, інакше тиск вітру на лопаті буде однаковим з усіх боків і, такяк вітрила жорстко пов'язаний з віссю, млин не обертатиметься.
Ще один вид млинів з вертикальною віссю обертання відомий як китайський вітряк. Конструкція китайського млина значно відрізняється від перської використанням вільного обертового незалежного вітрила.
Водяні млини відомі в Римській імперії з II століття до н.е., описані Вітрувієм, але широке застосування отримають у Середньовіччі.
Отримання води та холоду з вихрових потоків на Великому шовковому шляху
Вперше про вихрові потоки згадується в Корані [3: 113 (117)], у перекладі І.Ю. Крачковського (1963): "Те, що вони витрачають… подібно до вихору, в якому холод: він вразив посів людей…". Тобто. стародавня літературна пам'ятка безпристрасно зафіксувала те, що за півтори тисячі років до відкриття французького інженера Ж. Ранке люди знали, що в центрі вихрового потоку температура газу може впасти до ступеня заморожування.
Наочним прикладом здатності інженерів давнини використовувати виявлені і природні ефекти, що спостерігаються, є Великий шовковий шлях. Однією з його головних переваг були колодязі. З метою збільшення, провізної спроможності караванів, інженери зробили все, щоб в'ючні тварини не тягли у собі величезні запаси питної води необхідні каравану, крім певного необхідного мінімуму однією перехід. Уздовж шляху на відстані 12-15 км один від одного були створені колодязі, в кожному з яких була вода, в достатній кількості, щоб напоїти караван у 150-200 верблюдів.
Мал.1. Реконструкція колодязів Великого шовкового шляху
Мандрівники спускалися за водою сходами на вимощення, і черпали воду. У центрі поглиблення для води, що накопичилася, височіла акуратно викладена високим конусом купа каменів, що виконувалифункцію конденсатора. Араби свідчать, що вода і повітря, що накопичилася, на рівні вимостків, були на диво холодними, хоча зовні криниці стояла вбивча спека. Нижня тильна частина каміння в груді була вологою, а на дотик каміння було холодним.
На жаль, скнарість в описі конусного і шатрового склепіння колодязя не дає чіткого уявлення про конструктивні особливості. Недостатність інформації доводиться відшкодовувати умоглядними побудовами. Варто тільки звернути увагу на легке подив арабів: керамічна облицювання і в ті часи була недешевим матеріалом, але будівельники колодязів не зважали на витрати і кожна криниця мала таке перекриття. Адже це робилося не просто так, оскільки матеріалам з глини можна було надати будь-якої необхідної форми, потім відпалити і отримати готову деталь, здатну працювати в найважчих кліматичних умовах довгі роки.
У конусному або шатровому зводі колодязя були виконані радіальні канали, прикриті керамічним облицюванням, або сама керамічна облицювання була набором деталей з вже готовими перерізами радіальних каналів. Нагріваючись під променями сонця, облицювання передавало частину тепла повітря в каналі. Виникало конвективне протягом нагрітого повітря каналом. У центральну частину склепіння вкидалися струмені нагрітого повітря. Виникає питання, яким чином з'являвся вихровий рух усередині колодязя. Найперше припущення, що вісь каналів не збігалася з радіальним напрямом. Був невеликий кут між віссю каналу та радіусом склепіння, тобто струмені були тангенціальними (рис.2).
Мал.2. Накопичення води у колодязі
Будівельники використовували дуже малі кути тангенціальності – не більше 5º. Кутова величина в 5º досить незначна, неозброєнимоком її часом і не розглянути. Ймовірно, тому технологічний секрет інженерів давнини залишається нерозгаданим і сьогодні.