【特刊】取暖那些事儿

2023-07-27 10:38:5826:43 94.6万
所属专辑:原来是这样?!
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PS:供暖区、热带以及南半球的朋友当我没说


引言:又是一年冬来到,不知道此刻有多少朋友是窝在被窝里瑟瑟发抖的在听我这期节目。比起热,我是一个更讨厌冷,或者说怕冷的人。大家应该也还记得,大约两年前的这个时候,我们聊过一个挺应景的话题——我们为什么会冷。在这期节目中,其实还藏着一条暗线,那就是“人为什么会怕冷?”。


Part 1——取暖之初


简单来说,我们作为基础代谢率远高于变温动物的恒温动物,虽然能够更好的适应外界环境的温度变化,但代价就是——当外界温度降低时,为了保持我们核心温度的恒定,我们会做出一系列“保温反应”,好让身体维持正常的运转。


这时候,人体周围的末稍血管会自动收缩,确保血液流向深层的主要器官,以减少热量的散失。很自然的,像是手脚这些地方的血液,就是首先被大脑“宏观调控”的。而保温反应的另一个常见的表现就是,我们会“瑟瑟发抖”、打寒颤,这也是期望可以通过这种方式在肌肉内产生更多的热量。


而人体如果进一步失温,具体会带来什么样的后果,这里也就不想详细说了,欢迎大家出门左转回听《我们为什么会冷》。总之,人是真的会冷死的,而且还会死的很难看。出于求生的本能,对于冷的感受,大脑的设定那必须不那么愉悦的,以便促使我们赶快想办法保暖或者取暖——毕竟,小命要紧!


不知道大家是否还记得,在那期节目,还经由“我们为什会怕冷”引发了一个大思考:某种程度上,我们最终发展出了现代文明,这背后或许就埋藏着这样一个原动力——


因为我们怕冷!


想一想的确也是,我们的祖先可是在一年四季温暖如夏的赤道附近的非洲演化的。严格意义上,人类可是地道的热带动物,可以说,我们的身体并不是为了适应寒冷气候而打造的。在《肤色简史》那期节目里,我们也提到:下树直立行走后,为了跑死猎物,我们甚至还放弃了浑身的毛发。因此,走出非洲之后,我们保暖的唯一途径就是改变我们的行为方式:


在没有掌控火的能力之前,遭遇寒冷,祖先们能靠的除了瑟瑟发抖、找洞避风、抱团取暖外,或许就是找点东西披在身上、或者搭个建议的挡风窝棚。这些,可能就是衣服和建筑最初的目的。


产生质变的,自然是驾驭了火之后——除了令祖先们吃上了美味的熟食、避免了潜在的疾病、顺便在夜里驱赶了不少野兽外,温暖的篝火更是令逐渐向高纬度迁徙的人类有了熬过漫长冬夜的可能!


Part 2——火暖时代


火!这是人类从史前时代起直到电气时代间漫长的岁月里“取暖”的核心要素!


这背后发生变化的,主要是烧的东西——最早烧的是木柴,有些地方则是粪便,后来一些地方用上了炭,再后来才流行起煤和油。对于广大生活在温带、寒带的普通百姓来说,这些燃料,更是堪比食物的基本生存要素。一旦断了这些,熬过漫漫寒冬基本没有可能。


想一想,汉语里“温饱”一词,是不是也是“温”在前“饱”在后呢?!


在古代,燃料的获取本就是件非常麻烦的事情,对于寻常人家更是能省则省——小康之家能做到的无非是“屋子修的结实点、门窗糊的严实点、衣服穿得厚实点、被子盖得紧实点”,实在冻得不行,放个炭盆烤烤,这已经是很奢侈的事儿了。


你说煤球炉?这已经是近代的事儿了!


一些巧妙点的设计,则想到了充分利用炉灶的产热——在西安阎家村汉代建筑遗址的炉灶,其排烟道先曲折,后直上通于户外,很像是后世的火墙;至于更靠北的地区,也用类似的思路开发出了“火炕”这种能深入寻常人家的取暖神器。不过,真要大规模流行,其实还是挺后面的事情。



当然,对于贵族们来说,这取暖的玩法可就多的去了!


就拿现在许多土豪朋友喜欢用的“地暖”来说吧:早在公元前1300年左右,赫梯人的宫殿中就出现了“地板辐射采暖的雏形”——而他们也是目前所公认的最先使用铁器的民族,且他们也极有可能也最早发现并用上了煤炭;


公元前500年,塞浦路斯的地中海岛屿沃尤尼的罗马宫廷已经有了火坑供暖系统。这是一种地下的网状隧道,隧道内流通着来自于建筑物周边的大火炉发出的暖空气。后来,这种取暖设施更成为罗马帝国内每一所高档住宅以及大型浴室内必不可少的部分。


在中国,地暖的历史则可以追溯到明末——比如故宫里就保留着这样的结构:宫殿的青砖地面下都有砌好的烟道,并配有出烟窗。冬天通过烟道传烟并合理配置出烟窗,就可以加热青砖,把热能传到室内,使室内产生温暖的效果。在加上一些地方精心设计的“火墙”、以及普遍使用的“火炕”。可以说,只要国库充盈、燃料管够,还管外面什么冰天雪地?


至于熏笼、手炉这些取暖的小物件,更不用多说了。顺便说一句,明清两代皇宫里,还设有一个机构叫“惜薪司”,可不是节约宫人薪酬的。而是专门负责宫中薪炭的机构,专为宫内人居住的地方烧炭暖坑的。


(PS:注意到了吗?薪可就是柴火的意思。)


至于古代西方的寻常人家,壁炉则是取暖的主流。在以古希腊、古罗马为代表的古代地中海地区,就出现了壁炉的雏形。不过,传统的壁炉不仅要烧很多木头,还有大量的热量散失,不时迸出的火花也有把房子点着的危险。


直到1742年,本杰明·富兰克林设计了一种炉子:有一个中空的隔板,和一个用来阻止热量顺着烟囱流出的倒虹吸烟道——这种巧妙的设计大大节省了燃料的消耗。这就是大名鼎鼎的“富兰克林炉”或者叫“循环炉”。而且,这种铸铁可移动火炉可以放在屋子里任何地方,而不必像传统壁炉那样必须依墙而建。


虽然他发明的这款炉子在当时的销路并不是很好,但随着后来者进一步解决了诸如减少热量散失等问题后,这种炉子便逐渐取代了壁炉——其实,直到现在,欧美的一些家庭还在使用这种设计的炉子。不过,用火取暖这种方式,也始终难以摆脱诸如烟尘、一氧化碳、火灾隐患等一系列问题。


Part 3——水暖时代


当然,工业革命之后,取暖的玩法可就越来越多了!


随着蒸汽时代的到来,人们很自然的想到了将锅炉与取暖联系在一起——以锅炉生产热水,以热水的循环加热金属散热器,以金属外壳加热空气,思路完美!


1846年,伦敦文具商W·H·史密斯利用压力作用和水管管道做成“暖水管”,为他的商店供热。很多人纷纷仿效。但这种方法不是十分保险,暖水管经常爆裂,或使建筑起火。然而不管怎样,这种用热水管供暖的方法就此开始渐渐流行,沿用至今。


(集中供暖区的朋友、以及用水暖地暖的土豪,请收下我的嫉妒!说实话,当年装修的时候不是没考虑过地暖。但想到得做地面抬高,加上维修麻烦,还有最重要的高昂的安装和使用成本,也只好作罢)


19世纪末,欧洲的那些豪宅里已经出现了铸铁浮雕单柱形式暖气,当然价格也是极其昂贵。后来又发展出了多柱铸铁浮雕暖气。到了1920年代,则出现了单柱钢质暖气。大众化的暖气兴起于1930-1950年间,造型已经和如今较为接近——多柱铸铁和多柱钢质暖气片。


说到借助热水取暖,不得不顺便说两个回忆满满的小物件——暖水瓶和暖水袋。前者历史悠久,用铁罐做的暖水瓶最早可以追溯到1520年。在此之前,欧洲人会用烧热的石头来暖床;1903年,克罗地亚化学家宾卡拉发明了橡胶暖水袋。


Part4——电暖时代


电气时代到来后,取暖的选择就更加多元了。


用电来加热,这件事其实也是自然而然的——因为,早在1841年和1842年,焦耳和楞次就分别独立发现了“电流的热效应”。中学物理其实大家都学过:当电流通过电阻时,电流做功而消耗电能,产生热量。跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。这就是著名的“焦耳-楞次定律”。


詹姆斯·焦耳


19世纪后半页,直流发电机开始出现并逐渐流行。没过多久,在工业领域,一些常用的电炉设备就已有了雏型。1900年,第一台家用电暖炉诞生于法国,这种小巧精致的玩意儿在当时可是前卫的不行的奢侈品,但不差钱的欧洲贵族们自然是争相购买。


这股风很快也刮到了中国——宣统帝时期,裕隆太后居住的延禧宫中也用上了!至于有多奢侈呢?据记载,购买这些电器取暖设备及发电机、变压器等,花费了白银9000两。这些设备的耗电量也是相当惊人,冬季每月耗用电费竟达白银1680两。咳咳,难怪大清亡了呢。


1926年,第一批电热毯在英国生产出来。电热毯的前身是医院为结核病人的床单下保温的电热衬垫。只不过,为了他们的健康着想,这些病人在冬天被强迫睡在室外!!!


还有一个思路非常巧妙的电暖设备是出现于20世纪50年代的“油汀”——可以说是结合了“水暖”和“电暖”。原理和水暖设备类似,只是金属散热器(俗称的暖气片)内部以导热油取代了水,热源方式以电代替了烧煤。


因为结合和了当时两大类取暖设备的优点,安全、热的舒服、还方便移动,因此油汀一度非常流行。(记忆中,儿时的上海几乎家家必备)不过,缺点也不是没有,首先它的升温真的太慢了、耗电也比较厉害,其次体型依然较笨重,有的电油汀还会产生一些异味。还有,便是初次加热和冷却时会可能会发出噼里啪啦的声音,虽然是正常现象,但依然有点惊悚。


从加热方式来说——油汀主要是基于通电发热,加热空气,冷热空气对流这一原理制热。采用类似原理的还有家里常见的各类暖风机、快热炉、电热膜等等,虽然模样上千差万别,但原理相似:通电加热空气,热气上升,遇冷下沉,形成对流,进而提升室温。这一类,都叫做“对流式电暖器”。


另一类则是通过通电后发出(如可见光、红外辐射等)热辐射,再用“发射罩”集中,直接照射到的人体或物体来加热,这是“辐射式电暖器”。代表产品便是“小太阳”、和利用“石英管”、“卤素管”等发光发热元件的电暖炉。这类产品价格低廉、功率通常也比对流式低,可以说性价比比较高。而且热得很快,大冬天从室外回来,烤烤手的确很舒服。当然缺点也很多——对我个人而言,光是这红红的光就已经很影响睡眠了。其次,被烘烤到的部分自然是温暖无比,但是,那些没被照到的角落......依然冷得够呛,往往得坐到哪里,搬到哪里。至于安全性,相对来说也差一些——无论是烫伤还是火灾隐患。


估计你想说:制热空调呢?这算是哪一类呢?其实从加热方式来说,它是独立的第三类——因为空调制热的原理其实是用压缩机和制冷剂,把外面的热量搬运进来。简单展开一下,物质在气态与液态间转换,遵循着这样一个基本规律:冷凝液化会向外放热,蒸发气化则会吸热。而制冷剂,就是各种热机中借以完成能量转化的媒介物质。在考虑了饱和蒸气压强、比热、粘度、导热系数、表面张力等指数后,氯氟烃(氟利昂)、氨、水和少数碳氢化合物都是理想的选择。


(后来我们也知道,处于保护臭氧层的需要,氟利昂已经逐渐淘汰)


扯远了!空调制热时,压缩机会对制冷剂加压,使其成为高温高压气体,再经过室内机的换热器进行冷凝液化,从而放出大量热量,提高室内空气的温度。然后,节流装置会将制冷剂减压,经室外机的换热器蒸气化吸取室外空气的热量,变成气体开始下一个循环。而把这个过程反一反,便是夏天那沁人心脾的凉风了。(相信各位都有过,夏天路过空调外机的经历吧,这热得酸爽!)这样的原理,也使得空调是所有采暖方式中能效比最高的,从能耗上来说,的确是轻松吊打上两类电暖设备。当然,问题也不是没有——


比起上万年采暖史,人类主动制冷的历史,才不过百多年。在既能制冷、反一反又能加热的空调刚刚诞生的时候,各种形态的取暖设备早已是遍地开花、百花齐放。因此,在最初空调的制热功能几乎是毫无必要的。因为,买得起空调的家庭,根本不差钱买个高档的暖炉。很长一段时间,空调都是以制冷设备的面貌进入家庭。又基于冷空气密度大会下沉、热空气密度小会上浮的对流基本原理,要让全屋都较为清凉,空调最合适的安装位置自然是贴着天花板。即使是冷暖空调普及之后,制冷依然是空调的第一使命,这个安装习惯也就保留了下来。


这样的位置用来制冷自然没得说,可一旦用于取暖,问题就来了——这热空气,怎么也下不来。如果硬要吹下来,就得使劲吹!但即使这样,靠近地面的区域,依然远不及上方暖和;至于空调制热带来的干燥感,开篇的时候也已经说过;还有一点非常重要:


基于这种原理的“热泵型空调”是有适应温度范围的——一般当温度在零下5度以下就没法工作了。虽然,长江以南的大部分地方,遇到这种温度的概率很低,但是一旦遇到,家里还没有别的取暖方案的话,那就只好在家体验“古人是如何过冬了”。当然,也有的空调加上了电热辅助系统,可这样一来,原本能效上的优势也就不明显。


Part 5——理想的取暖设备?!


你一定想说,分析了这么一通,感觉就没有完美的取暖设备啊?!如果你真要这么问我,我肯定会说:没有!


——毕竟,经济能力、地理位置、房屋结构都不尽相同,即使是同一个家庭,不同房间、不同的功能,也都有更合适的产品。


如果考虑能耗——比起空调,一切电暖器都是电老虎!往往是一度电一度热。而论舒适性,对流式取暖器又吊打空调,尤其是出风口尽可能贴近地面的,可以充分利用对流原理的那种——比如这几年开始在国内流行的“踢脚线取暖器”,就是一个典型的例子。


这类产品之前在其实已经欧美流行了挺长一段时间:类似暖气片和油汀,不会很干;比起油汀,升温要快许多,而且由于更好的利用了对流,只要放置的位置和室内面积合理,可以全屋升温,而油汀只是附近热;比起辐射式取暖器,光是没有光污染就已经足够,其他的,前面也已经比较过了;比起空调或者俗称大号电吹风的“暖风机”,安静这一点也已经足够;加上贴墙、贴地放置,也不怎么碍眼,综合来看,优点还是十分多的。


只是,刚刚兴起的时候,三四千的价格门槛让很多人难免犹豫!


好在,最近我知道了属于小米生态链的乐秀小米踢脚线取暖器。当然,也没啥不好意思的,就是他们大力支持了这期节目的制作与播出。


整体白色加浅灰,典型小米系家电的风格,素雅,漂亮。机身及底面材质是钢板,比较厚实。两头材质是白色工程塑料,上面散热面是银色铝合金材质,十分漂亮。加热元器件用的是“镍铬合金”,在高温环境中的强度高,长期高温运行不易变形,不易改变结构,且镍铬合金电加热管的常温塑性好,变形后的修复较为简单。散热片是主流的“铝合金”材质比较耐氧化,也不会产生锈蚀碎屑。


操作面板采用触摸式按键,还可以通过遥控器操作,遥控器面板也简单易懂。对于这类踢脚线取暖器来说,遥控操作,不用弯腰甚至蹲在地上操作,真的太重要了!


制热方面,看了一个北方GEEK网友的实测——30㎡左右的平房。室内环境温度12℃左右,室外温度-3℃~10℃,乐秀小米踢脚线取暖器加热后室内最高可以到19℃左右。


安全性方面,更是考虑的很细——进出风口被覆盖、机身倾斜超过45度、机身温度超过85℃,出现这些情况,都会自动关机。


还有一些很贴心的设计——比如,两档功率,可预订开关机时间,设定加热温度,还有睡眠模式;电源线甚至配上了收纳用绑线带。


关键是,乐秀踢脚线取暖器的价格还很平易近人——700多的价格、加上免费试用30天、1年内出现质量问题直接换新机、赠送运费险等等售后政策,真的只能用良心商家来形容了,也体现了他们对于产品质量的自信。对了,双十二期间,好像还有优惠!


最后,还是前面说过的——如果你是不差钱的土豪,那您随意,有的是更好的取暖选择。至于集中供暖区和热带的朋友,这期节目全当听个乐。而如果你是比较注重性价比,对设备的外观又存在一定的“颜控”倾向,而且和我一样对空调取暖有诸多抱怨的话——那么乐秀小米踢脚线取暖器,是目前在我看来非常理想的一个选择!

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原样铁粉

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