Który schemat podłączenia akumulatora grzewczego jest lepszy - opcje i metody podłączenia, zalety i wady. Który schemat podłączenia akumulatora grzewczego jest lepszy - opcje i sposoby podłączenia, zalety i wady Łączenie po przekątnej

Kiedy niepozorne, pomalowane na beż drzwi otworzyły się, tylko kilka drewnianych stopni przykuło mój wzrok z ciemności. Zaraz za drzwiami unosi się potężna drewniana skrzynka przypominająca skrzynkę wentylacyjną. „Uważaj, to jest piszczałka organowa, 32 stopy, rejestr fletu basowego”, ostrzegł mój przewodnik. "Czekaj, zapalę światło." Cierpliwie czekam, przewidując jedną z najciekawszych wycieczek w moim życiu. Przede mną jest wejście do organów. To jedyny instrument muzyczny, do którego możesz wejść.

Ciało ma ponad sto lat. Stoi w Wielkiej Sali Konserwatorium Moskiewskiego, bardzo znanej sali, ze ścian której spoglądają na ciebie portrety Bacha, Czajkowskiego, Mozarta, Beethovena ... Jednak wszystko, co jest otwarte dla oka widza, to konsola organisty odwrócona w stronę holu tyłem i nieco artystycznym drewnianym „Prospektem” z pionowymi metalowymi rurami. Oglądając fasadę organów, niewtajemniczeni nie zrozumieją, jak i dlaczego gra ten wyjątkowy instrument. Aby odsłonić jego sekrety, będziesz musiał podejść do sprawy z innej perspektywy. Dosłownie.

Natalya Vladimirovna Malina, kustosz organów, nauczyciel, muzyk i organmistrz, uprzejmie zgodziła się zostać moim przewodnikiem. „Możesz poruszać się tylko do przodu w organach”, wyjaśnia mi surowo. Ten wymóg nie ma nic wspólnego z mistycyzmem i przesądami: po prostu, poruszając się do tyłu lub na boki, niedoświadczona osoba może nadepnąć na jedną z piszczałek organów lub jej dotknąć. A fajek są tysiące.

Główna zasada działania organów, która odróżnia je od większości instrumentów dętych: jedna piszczałka – jedna nuta. Flet Pana można uznać za pradawnego przodka organów. Ten instrument, istniejący od niepamiętnych czasów w różnych częściach świata, składa się z kilku połączonych ze sobą pustych trzcin o różnej długości. Jeśli dmuchasz pod kątem u ujścia najkrótszego, usłyszysz cienki, wysoki dźwięk. Dłuższe stroiki brzmią niżej.

Zabawnym instrumentem jest harmonijka ustna z nietypowymi dla tego instrumentu trąbkami. Ale prawie dokładnie taki sam projekt można znaleźć w każdym dużym organie (jak ten pokazany na zdjęciu po prawej) - tak układają się „stroikowe” piszczałki organowe

Dźwięk trzech tysięcy trąb. Schemat ogólny Schemat przedstawia uproszczony schemat organu z traktem mechanicznym. Fotografie przedstawiające poszczególne elementy i urządzenia instrumentu zostały wykonane wewnątrz organów Wielkiej Sali Konserwatorium Moskiewskiego. Na schemacie nie widać miecha, który utrzymuje stałe ciśnienie w wietrze, oraz dźwigni Barkera (są na zdjęciach). Brakuje również pedału (klawiatura nożna)

W przeciwieństwie do zwykłego fletu, nie można zmienić wysokości dźwięku pojedynczej tuby, więc flet Pana może zagrać dokładnie tyle dźwięków, ile jest w nim stroików. Aby instrument wydawał bardzo niskie dźwięki, konieczne jest włączenie do jego składu rurek o dużej długości i dużej średnicy. Możliwe jest wykonanie wielu fletów Pan z rurek z różnych materiałów io różnych średnicach, a następnie będą puszczać te same dźwięki o różnych barwach. Ale granie na wszystkich tych instrumentach jednocześnie nie zadziała – nie da się ich trzymać w rękach, a na gigantyczne „stroiki” nie starczy oddechu. Ale jeśli ustawimy wszystkie nasze flety w pionie, wyposażymy każdą pojedynczą rurkę w zawór wlotu powietrza, wymyślimy mechanizm, który dawałby nam możliwość sterowania wszystkimi zaworami z klawiatury i w końcu stworzymy projekt do pompowania powietrza za jego pomocą. późniejsza dystrybucja, właśnie otrzymujemy organ.

Na starym statku

Piszczałki w organach wykonane są z dwóch materiałów: drewna i metalu. Drewniane rurki służące do wydobywania dźwięków basowych mają przekrój kwadratowy. Rury metalowe są zwykle mniejsze, mają kształt cylindryczny lub stożkowy i są zwykle wykonane ze stopu cyny i ołowiu. Im więcej cyny, tym fajka jest głośniejsza, im więcej ołowiu, to wydobywany dźwięk jest bardziej głuchy, „bawełniany”.

Stop cyny i ołowiu jest bardzo miękki, dzięki czemu piszczałki organowe łatwo się odkształcają. Jeśli duża metalowa rura zostanie ułożona na boku, po pewnym czasie pod własnym ciężarem nabierze ona owalnego przekroju, co nieuchronnie wpłynie na jej zdolność do wydobywania dźwięku. Poruszając się wewnątrz organów Wielkiej Sali Konserwatorium Moskiewskiego, staram się dotykać tylko elementów drewnianych. Jeśli nadepniesz na fajkę lub niezręcznie ją złapiesz, organmistrz będzie miał nowe kłopoty: fajkę trzeba będzie „wyleczyć” - wyprostować, a nawet przylutować.

Organ, w którym się znajduję, nie jest największym na świecie, a nawet w Rosji. Pod względem wielkości i liczby piszczałek ustępuje organom Moskiewskiego Domu Muzyki, kaliningradzkiej katedry i sali koncertowej. Czajkowski. Główni rekordziści są za granicą: na przykład instrument zainstalowany w Atlantic City Convention Hall (USA) ma ponad 33 000 piszczałek. W organach Wielkiej Sali Konserwatorium jest dziesięciokrotnie mniej piszczałek, „tylko” 3136, ale nawet tej znaczącej liczby nie da się zmieścić kompaktowo na jednej płaszczyźnie. Wewnątrz organów znajduje się kilka poziomów, na których w rzędach zainstalowane są piszczałki. Aby umożliwić organmistrzowi dostęp do piszczałek, na każdej kondygnacji wykonano wąskie przejście w formie podestu z desek. Kondygnacje są połączone schodami, w których rolę stopni pełnią zwykłe belki poprzeczne. Wewnątrz organów jest tłoczno, a poruszanie się między rzędami wymaga pewnej zręczności.

„Z mojego doświadczenia” – mówi Natalia Władimirowna Malina „najlepiej, aby organmistrz był szczupły i lekki. Osobie o innych wymiarach trudno tu pracować bez uszkodzenia instrumentu. Niedawno elektryk - przysadzisty mężczyzna - wymieniał żarówkę na organach, potknął się i złamał kilka desek z desek dachu. Nie było ofiar ani obrażeń, ale upadłe deski uszkodziły 30 piszczałek organowych”.

Szacując w myślach, że para organmistrzów o idealnych proporcjach z łatwością zmieściłaby się w moim ciele, ostrożnie zerkam na liche schody prowadzące na wyższe kondygnacje. „Nie martw się”, zapewnia mnie Natalia Władimirowna, „po prostu idź do przodu i powtarzaj ruchy za mną. Konstrukcja jest mocna, wytrzyma.

Gwizdek i trzcina

Wspinamy się na górną kondygnację organów, skąd otwiera się widok na Wielką Salę z najwyższego punktu, niedostępnego dla zwykłego zwiedzającego oranżerię. Na scenie poniżej, gdzie właśnie zakończyła się próba zespołu smyczkowego, chodzą mali ludzie ze skrzypcami i altówkami. Natalia Władimirowna pokazuje mi hiszpańskie rejestry przy kominie. W przeciwieństwie do innych rur nie są one pionowe, ale poziome. Tworząc rodzaj przyłbicy nad organami, dmuchają bezpośrednio na salę. Twórca organów Wielkiej Sali, Aristide Cavaillé-Coll, pochodził z francusko-hiszpańskiej rodziny organmistrzów. Stąd tradycje pirenejskie w instrumencie na ulicy Bolszaja Nikitskaja w Moskwie.

Nawiasem mówiąc, o rejestrach hiszpańskich i rejestrach w ogóle. „Zarejestruj się” to jedno z kluczowych pojęć w projektowaniu organów. Jest to seria piszczałek organowych o określonej średnicy, tworzących skalę chromatyczną zgodnie z klawiszami ich klawiatury lub jej części.

W zależności od skali piszczałek wchodzących w ich skład (skala jest stosunkiem parametrów piszczałek najważniejszych dla charakteru i jakości dźwięku) rejestry dają dźwięk o innej barwie barwy. Uniesiony porównaniami z fletem Pan, prawie przeoczyłem jedną subtelność: faktem jest, że nie wszystkie piszczałki organowe (jak stroiki starego fletu) są aerofonami. Aerofon to instrument dęty, w którym dźwięk powstaje w wyniku drgań słupa powietrza. Należą do nich flet, trąbka, tuba, róg. Ale saksofon, obój, harmonijka ustna należą do grupy idiofonów, czyli „samobrzmiących”. To nie powietrze oscyluje tutaj, ale język opływowy przepływem powietrza. Ciśnienie powietrza i siła sprężystości, przeciwdziałając, powodują drżenie stroika i rozchodzenie się fal dźwiękowych, które są wzmacniane przez dzwon instrumentu jako rezonator.

Większość piszczałek w organach to aerofony. Nazywa się je wargami lub gwizdami. Rurki idiofonowe stanowią szczególną grupę rejestrów i nazywane są piszczałkami trzcinowymi.

Ile rąk ma organista?

Ale jak muzykowi udaje się sprawić, by wszystkie te tysiące piszczałek – drewnianych i metalowych, gwizdków i trzcin, otwartych i zamkniętych – dziesiątki lub setki rejestrów… zabrzmiały we właściwym czasie? Aby to zrozumieć, zejdźmy na chwilę z górnego poziomu organów i podejdźmy do ambony lub konsoli organisty. Niewtajemniczony na widok tego urządzenia drży jak przed deską rozdzielczą współczesnego samolotu pasażerskiego. Kilka ręcznych klawiatur - manuały (może być pięć, a nawet siedem!), jedna noga plus kilka innych tajemniczych pedałów. Istnieje również wiele dźwigni wydechowych z napisami na uchwytach. Po co to wszystko?

Oczywiście organista ma tylko dwie ręce i nie będzie w stanie grać wszystkich manuałów jednocześnie (w organach Wielkiej Sali są ich trzy, których też jest całkiem sporo). Do mechanicznego i funkcjonalnego oddzielenia grup rejestrów potrzeba kilku ręcznych klawiatur, tak jak w komputerze jeden fizyczny dysk twardy jest podzielony na kilka wirtualnych. I tak na przykład pierwszy podręcznik organów Wielkiej Sali kontroluje piszczałki grupy (niemiecki termin to Werk) rejestrów zwanej Grand Orgue. Zawiera 14 rejestrów. Drugi podręcznik (Positif Expressif) również odpowiada za 14 rejestrów. Trzecia klawiatura - Recit expressif - 12 rejestrów. Wreszcie 32-klawiszowy przełącznik nożny lub „pedał” działa z dziesięcioma rejestrami basowymi.

Argumentując z punktu widzenia laika, nawet 14 rejestrów na jedną klawiaturę to jakoś za dużo. Przecież za pomocą jednego klawisza organista jest w stanie wydobyć na raz 14 piszczałek w różnych rejestrach (właściwie więcej dzięki rejestrom takim jak mixtura). A jeśli chcesz zagrać nutę tylko w jednym rejestrze, czy w kilku wybranych? W tym celu faktycznie wykorzystywane są dźwignie wydechowe znajdujące się po prawej i lewej stronie instrukcji. Wyciągając dźwignię z wypisaną na uchwycie nazwą rejestru, muzyk otwiera swego rodzaju przepustnicę, która otwiera powietrze na piszczałki pewnego rejestru.

Tak więc, aby zagrać żądaną nutę w żądanym rejestrze, musisz wybrać klawiaturę ręczną lub pedałową, która steruje tym rejestrem, wyciągnąć dźwignię odpowiadającą temu rejestrowi i nacisnąć żądany klawisz.

Potężny oddech

Ostatnia część naszej wycieczki poświęcona jest powietrzu. Powietrze, które sprawia, że brzmią organy. Wraz z Natalią Władimirowną schodzimy piętro niżej i znajdujemy się w przestronnym pomieszczeniu technicznym, w którym nie ma nic z uroczystego nastroju Wielkiej Sali. Podłogi betonowe, bielone ściany, łukowe konstrukcje wsporcze z drewna, kanały powietrzne i silnik elektryczny. W pierwszej dekadzie istnienia organów ciężko pracowali tu rockersi calcante. Czterech zdrowych mężczyzn stało w rzędzie, chwytając obiema rękami kij przewleczony przez stalowy pierścień na blacie i na przemian, jedną lub drugą nogą, naciskał dźwignie napompowujące futro. Zmiana była zaplanowana na dwie godziny. Jeśli koncert lub próba trwała dłużej, zmęczonych rockmanów zastępowano świeżymi wzmocnieniami.

Stare futra, w liczbie czterech, przetrwały do dziś. Według Natalii Władimirownej wokół oranżerii krąży legenda, że kiedyś próbowano zastąpić pracę rockmanów siłą koni. W tym celu rzekomo stworzono nawet specjalny mechanizm. Jednak wraz z powietrzem do Wielkiej Sali unosił się zapach końskiego nawozu, a założyciel rosyjskiej szkoły organowej A.F. Gedike, biorąc pierwszy akord, poruszył nosem z niezadowoleniem i powiedział: „Śmierdzi!”

Niezależnie od tego, czy ta legenda jest prawdziwa, czy nie, w 1913 roku silnik elektryczny ostatecznie zastąpił siłę mięśni. Za pomocą koła pasowego obrócił wał, który z kolei wprawił mieszek w ruch przez mechanizm korbowy. Później zrezygnowano również z tego schematu, a dziś elektryczny wentylator pompuje powietrze do organów.

W organach sprężone powietrze dostaje się do tak zwanych miechów magazynków, z których każdy jest podłączony do jednej z 12 windlad. Windlada to zbiornik sprężonego powietrza, który wygląda jak drewniana skrzynia, na której w rzeczywistości montuje się rzędy rur. Na jednej windy zwykle umieszcza się kilka rejestrów. Z boku montuje się duże rury, które nie mają wystarczającej ilości miejsca na windie, a kanał powietrzny w postaci metalowej rury łączy je z windą.

Windlady organów Wielkiej Sali (projekt „pętelkowy”) podzielone są na dwie główne części. W dolnej części za pomocą futra magazynka utrzymywany jest stały nacisk. Blat podzielony jest szczelnymi przegrodami na tzw. kanały tonowe. Wszystkie piszczałki różnych rejestrów, sterowane jednym klawiszem manuału lub pedału, mają wyjście na kanał tonowy. Każdy kanał tonowy jest połączony z dnem windlada przez otwór zamknięty przez sprężynowy zawór. Kiedy klawisz zostanie wciśnięty przez listwę, ruch jest przenoszony na zawór, otwiera się, a sprężone powietrze wchodzi w górę do kanału tonowego. Wszystkie rury, które mają dostęp do tego kanału, teoretycznie powinny zacząć brzmieć, ale… tak się z reguły nie dzieje. Faktem jest, że przez całą górną część windy przechodzą tak zwane pętle - amortyzatory z otworami umieszczonymi prostopadle do kanałów tonowych i mające dwie pozycje. W jednym z nich pętle całkowicie pokrywają wszystkie rury danego rejestru we wszystkich kanałach tonowych. W drugim rejestr jest otwarty, a jego piszczałki zaczynają brzmieć, gdy tylko po naciśnięciu klawisza powietrze wejdzie do odpowiedniego kanału tonowego. Sterowanie pętlami, jak można się domyślić, odbywa się za pomocą dźwigni na pilocie przez ścieżkę rejestru. Mówiąc najprościej, klawisze pozwalają wszystkim piszczałkom wybrzmiewać w ich kanałach tonowych, a pętle określają ulubione.

Dziękujemy kierownictwu Konserwatorium Moskiewskiego i Natalii Władimirownej Malinie za pomoc w przygotowaniu tego artykułu.

Źródło: « W świecie nauki » , nr 3, 1983. Autorzy: Neville H. Fletcher i Susanna Thwaites

Majestatyczny dźwięk organów powstaje dzięki współdziałaniu ściśle zsynchronizowanego fazowo strumienia powietrza przechodzącego przez wycięcie w rurze i kolumny powietrza rezonującej w jej wnęce.

Żaden instrument muzyczny nie może się równać z organami pod względem mocy, barwy, skali, tonalności i majestatu brzmienia. Podobnie jak wiele innych instrumentów muzycznych, struktura organów była stale udoskonalana dzięki wysiłkom wielu pokoleń wykwalifikowanych rzemieślników, którzy powoli gromadzili doświadczenie i wiedzę. Pod koniec XVII wieku. ciało w zasadzie nabrało nowoczesnej formy. Dwaj najwybitniejsi fizycy XIX wieku. Hermann von Helmholtz i Lord Rayleigh wysunęli przeciwstawne teorie wyjaśniające podstawowy mechanizm powstawania dźwięków w piszczałki organowe, ale ze względu na brak niezbędnych instrumentów i narzędzi ich spór nigdy nie został rozwiązany. Wraz z pojawieniem się oscyloskopów i innych nowoczesnych instrumentów stało się możliwe szczegółowe badanie mechanizmu działania narządu. Okazało się, że zarówno teoria Helmholtza, jak i teoria Rayleigha są ważne dla pewnych ciśnień, pod jakimi powietrze jest wtłaczane do piszczałki organowej. W dalszej części artykułu zostaną przedstawione wyniki najnowszych badań, które pod wieloma względami nie pokrywają się z podanym w podręcznikach wyjaśnieniem mechanizmu działania narządu.

Prawdopodobnie pierwszymi instrumentami dętymi były fajki wyrzeźbione z trzciny lub innych roślin o pustych łodygach. Wydają dźwięki, jeśli dmuchasz w otwarty koniec rurki lub dmuchasz do rurki, wibrując ustami, lub ściskając koniec rurki, wdmuchując powietrze, powodując wibracje jej ścian. Rozwój tych trzech rodzajów prostych instrumentów dętych doprowadził do powstania nowoczesnego fletu, trąbki i klarnetu, z których muzyk może wydobywać dźwięki w dość dużym zakresie częstotliwości.

Równolegle powstawały takie instrumenty, w których każda tuba miała brzmieć na jedną konkretną nutę. Najprostszym z tych instrumentów jest flet (lub „flet Pana”), który zwykle ma około 20 rurek o różnej długości, zamkniętych na jednym końcu i wydających dźwięki, gdy dmucha się na drugi, otwarty koniec. Największym i najbardziej złożonym instrumentem tego typu są organy, zawierające do 10 000 piszczałek, którymi organista steruje za pomocą złożonego systemu mechanicznych przekładni. Organy sięgają czasów starożytnych. Gliniane figurki przedstawiające muzyków grających na instrumencie złożonym z wielu mieszków powstały w Aleksandrii już w II wieku p.n.e. PNE. Do X wieku. organy zaczynają być używane w kościołach chrześcijańskich, aw Europie pojawiają się traktaty pisane przez mnichów na temat budowy organów. Według legendy duży organ, zbudowany w X wieku. dla katedry w Winchester w Anglii, miał 400 metalowych piszczałek, 26 miechów i dwie klawiatury z 40 klawiszami, gdzie każdy klawisz sterował dziesięcioma piszczałkami. Przez kolejne stulecia urządzenie organów było ulepszane mechanicznie i muzycznie, a już w 1429 roku w katedrze w Amiens zbudowano organy z 2500 piszczałkami. Niemcy pod koniec XVII wieku. organy nabrały już nowoczesnej formy.

Organy, zainstalowane w 1979 roku w sali koncertowej Opery w Sydney w Australii, są największymi i najbardziej zaawansowanymi technicznie organami na świecie. Zaprojektowany i zbudowany przez R. Sharpa. Ma około 10500 rurek sterowanych mechaniczną skrzynią biegów z pięcioma nakładkami na ręce i jedną stopą. Organy mogą być sterowane automatycznie za pomocą taśmy magnetycznej, na której występ muzyka był wcześniej nagrany cyfrowo.

Terminy używane do opisu urządzenia organowe, odzwierciedlają ich pochodzenie z rurowych instrumentów dętych, do których powietrze było wdmuchiwane ustami. Rurki narządu są otwarte od góry, a od dołu mają zwężony stożkowy kształt. W poprzek spłaszczonej części, nad stożkiem, przechodzi „ujście” rury (cięcie). Wewnątrz rurki umieszcza się „język” (żebro poziome) tak, że między nim a dolną „wargą” powstaje „otwór wargowy” (wąska szczelina). Powietrze jest wtłaczane do rury przez duże mieszki i wchodzi do jej stożkowej podstawy pod ciśnieniem od 500 do 1000 paskali (od 5 do 10 cm słupa wody). Kiedy po naciśnięciu odpowiedniego pedału i klawisza powietrze wpada do rury, pędzi do góry, tworząc po wyjściu szczelina wargowa szeroki płaski strumień. Strumień powietrza przechodzi przez szczelinę „usta” i uderzając w górną wargę, oddziałuje z kolumną powietrza w samej rurze; w efekcie powstają stabilne drgania, które sprawiają, że rura „mówi”. Samo w sobie pytanie, w jaki sposób następuje to nagłe przejście od ciszy do dźwięku w trąbce, jest bardzo złożone i interesujące, ale nie jest rozważane w tym artykule. Rozmowa dotyczyć będzie głównie procesów, które zapewniają ciągłe brzmienie piszczałek organowych i tworzą ich charakterystyczną tonację.

Piszczałka organów jest pobudzana przez powietrze wpadające do jej dolnego końca i tworzące strumień, gdy przechodzi przez szczelinę między dolną wargą a językiem. W sekcji strumień oddziałuje z kolumną powietrza w rurze w pobliżu górnej wargi i przechodzi albo wewnątrz rury, albo na zewnątrz. W kolumnie powietrza powstają drgania stanu ustalonego, powodując dźwięk trąbki. Ciśnienie powietrza, które zmienia się zgodnie z prawem fali stojącej, jest pokazane za pomocą kolorowego cieniowania. Na górnym końcu rury zamontowana jest zdejmowana tuleja lub korek, co pozwala na nieznaczną zmianę długości słupa powietrza podczas regulacji.

Mogłoby się wydawać, że zadanie opisania strumienia powietrza, który generuje i utrwala dźwięk organu, należy w całości do teorii przepływów płynów i gazów. Okazało się jednak, że bardzo trudno teoretycznie rozpatrywać ruch choćby stałego, płynnego, laminarnego przepływu, gdyż dla całkowicie turbulentnego strumienia powietrza poruszającego się w piszczałce organowej jego analiza jest niezwykle złożona. Na szczęście turbulencja, która jest złożoną formą ruchu powietrza, faktycznie upraszcza naturę przepływu powietrza. Gdyby ten przepływ był laminarny, to oddziaływanie strumienia powietrza z otoczeniem zależałoby od ich lepkości. W naszym przypadku turbulencja zastępuje lepkość jako decydujący czynnik interakcji wprost proporcjonalnie do szerokości strumienia powietrza. Podczas budowy organów zwraca się szczególną uwagę na to, aby przepływ powietrza w piszczałkach był całkowicie turbulentny, co uzyskuje się za pomocą niewielkich nacięć wzdłuż krawędzi języka. Co zaskakujące, w przeciwieństwie do przepływu laminarnego, przepływ turbulentny jest stabilny i można go odtworzyć.

W pełni turbulentny przepływ stopniowo miesza się z otaczającym powietrzem. Proces rozbudowy i spowolnienia jest stosunkowo prosty. Krzywa przedstawiająca zmianę prędkości przepływu w zależności od odległości od płaszczyzny środkowej jej przekroju ma postać odwróconej paraboli, której wierzchołek odpowiada maksymalnej wartości prędkości. Szerokość przepływu wzrasta proporcjonalnie do odległości od szczeliny wargowej. Energia kinetyczna przepływu pozostaje niezmieniona, więc spadek jego prędkości jest proporcjonalny do pierwiastka kwadratowego odległości od szczeliny. Zależność tę potwierdzają zarówno obliczenia, jak i wyniki eksperymentalne (z uwzględnieniem niewielkiego obszaru przejściowego w pobliżu szczeliny wargowej).

W już podekscytowanej i brzmiącej piszczałce organowej strumień powietrza wchodzi ze szczeliny wargowej do intensywnego pola dźwiękowego w szczelinie piszczałki. Ruch powietrza związany z generowaniem dźwięków jest kierowany przez szczelinę, a zatem prostopadle do płaszczyzny przepływu. Pięćdziesiąt lat temu B. Brown z Kolegium Uniwersytetu Londyńskiego zdołał sfotografować laminarny przepływ zadymionego powietrza w polu dźwiękowym. Obrazy pokazały powstawanie krętych fal, które nasilają się w miarę przemieszczania się wzdłuż strumienia, aż do rozpadu na dwa rzędy pierścieni wirowych obracających się w przeciwnych kierunkach. Uproszczona interpretacja tych i podobnych obserwacji doprowadziła do błędnego opisu procesów fizycznych zachodzących w piszczałkach organów, co można znaleźć w wielu podręcznikach.

Bardziej owocną metodą badania rzeczywistego zachowania strumienia powietrza w polu dźwiękowym jest eksperymentowanie z pojedynczą rurą, w której pole dźwiękowe jest tworzone za pomocą głośnika. W wyniku takich badań, przeprowadzonych przez J. Coltmana w laboratorium Westinghouse Electric Corporation oraz grupy z moim udziałem na Uniwersytecie Nowej Anglii w Australii, powstały podstawy współczesnej teorii procesów fizycznych zachodzących w piszczałkach organowych opracowano. W rzeczywistości nawet Rayleigh podał dokładny i prawie kompletny matematyczny opis przepływów laminarnych nielepkich ośrodków. Ponieważ stwierdzono, że turbulencje nie komplikują, ale upraszczają fizyczny obraz strun powietrznych, możliwe było zastosowanie metody Rayleigha z niewielkimi modyfikacjami do opisu przepływów powietrza otrzymanych eksperymentalnie i zbadanych przez Koltmana i naszą grupę.

Gdyby w rurce nie było szczeliny wargowej, można by się spodziewać, że strumień powietrza w postaci pasa poruszającego się powietrza po prostu poruszałby się tam i z powrotem wraz z całym innym powietrzem w szczelinie rurki pod wpływem akustyki. wibracje. W rzeczywistości, kiedy struga opuszcza szczelinę, jest skutecznie stabilizowana przez samą szczelinę. Efekt ten można porównać z wynikiem nałożenia na ogólny ruch oscylacyjny powietrza w polu dźwiękowym ściśle wyważonego mieszania zlokalizowanego w płaszczyźnie krawędzi poziomej. To zlokalizowane mieszanie, które ma taką samą częstotliwość i amplitudę jak pole dźwiękowe, aw rezultacie nie miesza się ze strumieniem na poziomej płetwie, jest przechowywane w poruszającym się strumieniu powietrza i tworzy falę falistą.

Pięć piszczałek o różnych konstrukcjach wytwarza dźwięki o tej samej wysokości, ale o różnej barwie. Druga trąbka od lewej to dulciana o delikatnym, subtelnym brzmieniu, przypominającym brzmienie instrumentu smyczkowego. Trzecia trąbka to zakres otwarty, dający lekkie, dźwięczne brzmienie, które jest najbardziej charakterystyczne dla organów. Czwarta trąbka brzmi jak mocno przytłumiony flet. Piąta trąbka - Waldflote ( « flet leśny”) z miękkim dźwiękiem. Drewniana rura po lewej stronie jest zamknięta korkiem. Ma taką samą częstotliwość podstawową jak inne piszczałki, ale rezonuje z dziwnymi alikwotami, których częstotliwości są nieparzystą liczbą częstotliwości podstawowej. Długość pozostałych rur nie jest dokładnie taka sama, ponieważ „korekta końca” jest wykonywana w celu uzyskania tego samego skoku.

Jak wykazał Rayleigh dla badanego typu dżetu, a jak wszechstronnie potwierdziliśmy w przypadku rozbieżnego strumienia turbulentnego, fala rozchodzi się wzdłuż strumienia z prędkością nieco mniejszą niż połowa prędkości powietrza w płaszczyźnie centralnej dżetu . W tym przypadku, gdy porusza się on wzdłuż przepływu, amplituda fali wzrasta niemal wykładniczo. Zazwyczaj podwaja się, gdy fala przemieszcza się o jeden milimetr, a jej efekt szybko staje się dominujący nad prostym ruchem posuwisto-zwrotnym spowodowanym wibracjami dźwięku.

Stwierdzono, że największe tempo narastania fali osiąga się, gdy jej długość wzdłuż przepływu jest sześciokrotnością szerokości przepływu w danym punkcie. Z drugiej strony, jeśli długość fali jest mniejsza niż szerokość strumienia, amplituda nie wzrasta i fala może całkowicie zniknąć. Ponieważ strumień powietrza rozszerza się i zwalnia w miarę oddalania się od szczeliny, tylko długie fale, czyli oscylacje o niskiej częstotliwości, mogą rozchodzić się wzdłuż długich strumieni o dużej amplitudzie. Ta okoliczność okaże się istotna w dalszych rozważaniach nad stworzeniem harmonicznego brzmienia piszczałek organowych.

Rozważmy teraz wpływ pola dźwiękowego piszczałki organowej na strumień powietrza. Łatwo sobie wyobrazić, że fale akustyczne pola dźwiękowego w szczelinie rury powodują ruch końcówki strumienia powietrza w poprzek górnej krawędzi szczeliny tak, że strumień znajduje się wewnątrz rury lub na zewnątrz rury. Przypomina obraz, gdy huśtawka jest już pchana. Słup powietrza w rurze już oscyluje, a kiedy podmuchy powietrza wchodzą do rury zsynchronizowane z wibracjami, zachowują swoją siłę wibracyjną pomimo różnych strat energii związanych z propagacją dźwięku i tarciem powietrza o ścianki rury. Jeśli podmuchy powietrza nie pokrywają się z wahaniami słupa powietrza w rurze, tłumią te wahania i dźwięk zanika.

Kształt strumienia powietrza jest pokazany na rysunku jako seria kolejnych ramek, gdy wychodzi on ze szczeliny wargowej do ruchomego pola akustycznego wytworzonego w „otworze” rurki przez słup powietrza, który rezonuje wewnątrz rurki. Okresowe przemieszczanie się powietrza w części jamy ustnej tworzy krętą falę poruszającą się z prędkością o połowę mniejszą niż prędkość powietrza w centralnej płaszczyźnie strumienia i narastającą wykładniczo, aż jej amplituda przekroczy szerokość samego strumienia. Przekroje poziome pokazują odcinki toru, po których fala przemieszcza się w dżecie w kolejnych ćwiartkach okresu oscylacji. T. Linie sieczne zbliżają się do siebie wraz ze spadkiem prędkości strumienia. W piszczałce organowej górna warga znajduje się w miejscu wskazanym strzałką. Strumień powietrza na przemian wychodzi i wchodzi do rury.

Pomiar właściwości wytwarzających dźwięk strumienia powietrza można wykonać, umieszczając kliny filcowe lub piankowe na otwartym końcu rury, aby zapobiec dźwiękowi, i wytwarzając falę dźwiękową o małej amplitudzie za pomocą głośnika. Odbita od przeciwległego końca rury fala dźwiękowa wchodzi w interakcję ze strumieniem powietrza w sekcji „usta”. Oddziaływanie strumienia z falą stojącą wewnątrz rury jest mierzone za pomocą przenośnego mikrofonu testowego. W ten sposób można wykryć, czy strumień powietrza zwiększa, czy zmniejsza energię fali odbitej w dolnej części rury. Aby trąbka zabrzmiała, dżet musi zwiększyć energię. Wyniki pomiarów wyrażone są w postaci „przewodności akustycznej”, definiowanej jako stosunek strumienia akustycznego na wyjściu z odcinka « usta” do ciśnienia akustycznego bezpośrednio za nacięciem. Krzywa wartości przewodności dla różnych kombinacji ciśnienia wylotowego powietrza i częstotliwości oscylacji ma kształt spiralny, jak pokazano na poniższym rysunku.

Zależność między występowaniem drgań akustycznych w szczelinie rury a momentem nadejścia kolejnej porcji strumienia powietrza na górną krawędź szczeliny jest określona przez przedział czasu, w którym fala w strumieniu powietrza pokonuje odległość od szczelina wargowa do górnej wargi. Budowniczowie organów nazywają ten dystans „podcięciem”. Jeżeli „podcięcie” jest duże lub ciśnienie (a co za tym idzie prędkość ruchu) powietrza jest niskie, to czas ruchu będzie duży. I odwrotnie, jeśli „podcięcie” jest małe lub ciśnienie powietrza jest wysokie, czas podróży będzie krótki.

W celu dokładnego określenia zależności fazowej między fluktuacjami słupa powietrza w rurze a dochodzeniem porcji strumienia powietrza na wewnętrzną krawędź wargi górnej należy bardziej szczegółowo zbadać charakter wpływu te proporcje na słupie powietrza. Helmholtz uważał, że głównym czynnikiem jest wielkość przepływu powietrza dostarczanego przez odrzutowiec. Dlatego, aby części strumienia przekazywały jak najwięcej energii do oscylującego słupa powietrza, muszą dotrzeć w momencie, gdy ciśnienie w pobliżu wewnętrznej części górnej wargi osiągnie maksimum.

Rayleigh przedstawił inne stanowisko. Twierdził, że ponieważ szczelina znajduje się stosunkowo blisko otwartego końca rury, fale akustyczne w szczelinie, na które oddziałuje strumień powietrza, nie mogą wytworzyć dużego ciśnienia. Rayleigh uważał, że strumień powietrza, wchodząc do rury, faktycznie napotyka przeszkodę i prawie zatrzymuje się, co szybko tworzy w niej wysokie ciśnienie, które wpływa na jego ruch w rurze. Dlatego według Rayleigha strumień powietrza przeniesie maksymalną ilość energii, jeśli wejdzie do rury w momencie, gdy nie ciśnienie, ale sam przepływ fal akustycznych jest maksymalny. Przesunięcie między tymi dwoma maksimami wynosi jedną czwartą okresu oscylacji słupa powietrza w rurze. Jeśli narysujemy analogię z huśtawką, to różnica ta wyraża się w pchaniu huśtawki, gdy znajduje się ona w najwyższym punkcie i ma maksymalną energię potencjalną (według Helmholtza), a gdy znajduje się w najniższym punkcie i ma maksymalną prędkość (według Rayleigha).

Krzywa przewodnictwa akustycznego strumienia ma kształt spirali. Odległość od punktu początkowego wskazuje na wielkość przewodnictwa, a położenie kątowe wskazuje na przesunięcie fazowe między przepływem akustycznym na wylocie szczeliny a ciśnieniem akustycznym za szczeliną. Gdy przepływ jest w fazie z ciśnieniem, wartości przewodnictwa leżą w prawej połowie spirali i energia strumienia jest rozpraszana. Aby strumień generował dźwięk, przewodnictwo musi znajdować się w lewej połowie spirali, co ma miejsce, gdy strumień jest kompensowany lub wycofywany w stosunku do ciśnienia za przeciętą rurą. W tym przypadku długość fali odbitej jest większa niż długość fali padającej. Wartość kąta odniesienia zależy od tego, który z dwóch mechanizmów dominuje nad wzbudzeniem lampy: mechanizm Helmholtza czy mechanizm Rayleigha. Gdy przewodność znajduje się w górnej połowie spirali, strumień obniża naturalną częstotliwość rezonansową rury, a gdy wartość przewodności znajduje się w dolnej części spirali, podnosi naturalną częstotliwość rezonansową rury.

Wykres ruchu przepływu powietrza w rurze (krzywa przerywana) przy danym ugięciu strumienia nie jest symetryczny względem zerowej wartości ugięcia, ponieważ warga rury jest zaprojektowana tak, aby przecinać strumień nie wzdłuż jego płaszczyzny środkowej. Kiedy strumień jest odchylany wzdłuż prostej sinusoidy o dużej amplitudzie (pełna czarna krzywa), przepływ powietrza wchodzący do rurki (krzywa koloru) „nasyca się” najpierw w jednym skrajnym punkcie odchylenia strumienia, kiedy całkowicie opuszcza rurkę. Przy jeszcze większej amplitudzie przepływ powietrza jest nasycony również w drugim skrajnym punkcie odchylenia, kiedy strumień całkowicie wnika do rury. Przemieszczenie wargi nadaje przepływowi asymetryczną falę, której alikwoty mają częstotliwości będące wielokrotnościami częstotliwości fali odchylającej.

Przez 80 lat problem pozostawał nierozwiązany. Co więcej, w rzeczywistości nie przeprowadzono nowych badań. I dopiero teraz znalazła satysfakcjonujące rozwiązanie dzięki pracy L. Kremera i H. Leasinga z Instytutu. Heinricha Hertza na Zachodzie. Berlin, S. Eller z Akademii Marynarki Wojennej USA, Coltman i nasza grupa. Krótko mówiąc, zarówno Helmholtz, jak i Rayleigh mieli po części rację. Zależność między tymi dwoma mechanizmami działania określa ciśnienie wtłaczanego powietrza i częstotliwość dźwięku, przy czym mechanizm Helmholtza jest głównym mechanizmem przy niskich ciśnieniach i wysokich częstotliwościach, a mechanizm Rayleigha przy wysokich ciśnieniach i niskich częstotliwościach. W przypadku piszczałek organowych o standardowej konstrukcji mechanizm Helmholtza zwykle odgrywa ważniejszą rolę.

Koltman opracował prosty i skuteczny sposób badania właściwości strumienia powietrza, który został zmodyfikowany i ulepszony w naszym laboratorium. Metoda ta opiera się na badaniu strumienia powietrza w szczelinie piszczałki organowej, gdy jej dalszy koniec jest zamknięty klinami dźwiękochłonnymi z filcu lub pianki, które uniemożliwiają wybrzmiewanie piszczałki. Następnie z głośnika umieszczonego na drugim końcu rury podawana jest fala dźwiękowa, która odbija się od krawędzi szczeliny, najpierw za pomocą wtryskiwanego strumienia, a potem bez niego. W obu przypadkach fala padająca i odbita oddziałują wewnątrz rury, tworząc falę stojącą. Mierząc za pomocą małego mikrofonu sondy, zmiany w konfiguracji fali w miarę przykładania strumienia powietrza, można określić, czy strumień zwiększa lub zmniejsza energię fali odbitej.

W naszych eksperymentach faktycznie zmierzyliśmy „przewodność akustyczną” strumienia powietrza, która jest określana przez stosunek przepływu akustycznego na wylocie szczeliny, wytworzonego przez obecność strumienia, do ciśnienia akustycznego bezpośrednio w szczelinie . Przewodność akustyczna charakteryzuje się wielkością i kątem fazowym, które można przedstawić graficznie jako funkcję częstotliwości lub ciśnienia wyładowania. Jeśli przedstawimy wykres przewodności z niezależną zmianą częstotliwości i ciśnienia, to krzywa będzie miała kształt spirali (patrz rysunek). Odległość od punktu początkowego spirali wskazuje na wartość przewodnictwa, a kątowe położenie punktu na spirali odpowiada opóźnieniu fazy fali sinusoidalnej, która pojawia się w strudze pod wpływem drgań akustycznych w rurze. Opóźnienie jednej długości fali odpowiada 360° wokół obwodu spirali. Ze względu na szczególne właściwości strumienia turbulentnego okazało się, że po przemnożeniu wartości przewodnictwa przez pierwiastek kwadratowy wartości ciśnienia, wszystkie wartości zmierzone dla danej piszczałki organowej mieszczą się na tej samej spirali.

Jeżeli ciśnienie pozostaje stałe, a częstotliwość napływających fal dźwiękowych wzrasta, to punkty wskazujące wielkość przewodnictwa zbliżają się spiralnie do jego środka w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara. Przy stałej częstotliwości i rosnącym ciśnieniu punkty te oddalają się od środka w przeciwnym kierunku.

Widok wnętrza organów w Sydney Opera House. Widoczne są niektóre piszczałki z 26 rejestrów. Większość fajek wykonana jest z metalu, niektóre z drewna. Długość sondującej części piszczałki podwaja się co 12 piszczałek, a średnica piszczałki podwaja się co około 16 piszczałek. Wieloletnie doświadczenie mistrzów – twórców organów pozwoliło im znaleźć najlepsze proporcje, zapewniające stabilną barwę dźwięku.

Kiedy punkt przewodnictwa znajduje się w prawej połowie helisy, strumień pobiera energię z przepływu w rurze, a zatem następuje strata energii. Z położeniem punktu w lewej połowie, dżet przekaże energię do przepływu i tym samym będzie działał jako generator drgań dźwiękowych. Gdy wartość przewodności znajduje się w górnej połowie spirali, strumień obniża naturalną częstotliwość rezonansową rury, a gdy ten punkt znajduje się w dolnej połowie, strumień podnosi naturalną częstotliwość rezonansową rury. Wartość kąta charakteryzującego opóźnienie fazowe zależy od tego, który schemat - Helmholtz lub Rayleigh - przeprowadza się główne wzbudzenie rury, a to, jak pokazano, jest określone przez wartości ciśnienia i częstotliwości. Jednak ten kąt, mierzony od prawej strony osi poziomej (prawej ćwiartki), nigdy nie jest znacząco większy od zera.

Ponieważ 360° wokół obwodu spirali odpowiada opóźnieniu fazowemu równemu długości fali uzwojenia rozchodzącej się wzdłuż strumienia powietrza, wielkość takiego opóźnienia od znacznie mniej niż jednej czwartej długości fali do prawie trzech czwartych jej długość będzie leżeć na spirali od linii środkowej, czyli w tej części, w której strumień działa jak generator drgań dźwiękowych. Widzieliśmy również, że przy stałej częstotliwości opóźnienie fazowe jest funkcją ciśnienia wtryskiwanego powietrza, które wpływa zarówno na prędkość samego strumienia, jak i prędkość propagacji krętej fali wzdłuż strumienia. Ponieważ prędkość takiej fali jest o połowę mniejsza od prędkości strumienia, co z kolei jest wprost proporcjonalne do pierwiastka kwadratowego ciśnienia, zmiana fazy strumienia o połowę długości fali jest możliwa tylko przy znacznej zmianie ciśnienia . Teoretycznie ciśnienie może zmienić się dziewięciokrotnie, zanim trąbka przestanie wydawać dźwięk o podstawowej częstotliwości, o ile nie zostaną naruszone inne warunki. W praktyce jednak trąbka zaczyna grać z wyższą częstotliwością, aż do osiągnięcia określonej górnej granicy zmiany ciśnienia.

Należy zauważyć, że aby zrekompensować straty energii w rurze i zapewnić stabilność dźwięku, kilka zwojów spirali może posunąć się daleko w lewo. Jeszcze tylko jedna taka pętla, której położenie odpowiada około trzem półfalom w strumieniu, może sprawić, że piszczałka zabrzmi. Ponieważ przewodnictwo strun w tym punkcie jest niskie, wytwarzany dźwięk jest słabszy niż jakikolwiek dźwięk odpowiadający punktowi na zewnętrznym zwoju spirali.

Kształt spirali przewodzącej może się jeszcze bardziej skomplikować, jeśli odchylenie na górnej wardze przekracza szerokość samego strumienia. W tym przypadku strumień jest prawie całkowicie wydmuchiwany z rury i wdmuchiwany z powrotem w każdym cyklu przemieszczenia, a ilość energii, jaką przekazuje fali odbitej w rurze, przestaje zależeć od dalszego wzrostu amplitudy. W związku z tym spada również sprawność strun powietrznych w trybie generowania drgań akustycznych. W tym przypadku wzrost amplitudy ugięcia strumienia prowadzi jedynie do zmniejszenia spirali przewodzenia.

Spadkowi wydajności dyszy wraz ze wzrostem amplitudy ugięcia towarzyszy wzrost strat energii w piszczałce organów. Wahania w rurze są szybko ustawiane na niższy poziom, przy którym energia strumienia dokładnie kompensuje straty energii w rurze. Warto zauważyć, że w większości przypadków straty energii spowodowane turbulencją i lepkością są znacznie wyższe niż straty związane z rozpraszaniem fal dźwiękowych przez szczelinę i otwarte końce rury.

Przekrój piszczałki organowej typu zakresowego, w którym widać, że język ma nacięcie, aby wytworzyć równomierny turbulentny ruch strumienia powietrza. Rurka wykonana jest z "metalu znakowanego" - stopu z dużą zawartością cyny i dodatkiem ołowiu. Podczas produkcji blachy z tego stopu utrwala się na nim charakterystyczny wzór, który jest wyraźnie widoczny na zdjęciu.

Oczywiście rzeczywisty dźwięk piszczałki w organach nie ogranicza się do jednej określonej częstotliwości, ale zawiera dźwięki o wyższej częstotliwości. Można udowodnić, że te alikwoty są dokładnymi harmonicznymi częstotliwości podstawowej i różnią się od niej liczbą całkowitą. W warunkach stałego wtrysku powietrza kształt fali dźwiękowej na oscyloskopie pozostaje dokładnie taki sam. Najmniejsze odchylenie częstotliwości harmonicznej od wartości będącej ściśle wielokrotnością częstotliwości podstawowej prowadzi do stopniowej, ale wyraźnie widocznej zmiany przebiegu.

Zjawisko to jest interesujące, ponieważ drgania rezonansowe słupa powietrza w piszczałce organowej, podobnie jak w każdej otwartej piszczałce, mają częstotliwości nieco inne niż harmoniczne. Faktem jest, że wraz ze wzrostem częstotliwości długość robocza rury staje się nieco mniejsza z powodu zmiany strumienia akustycznego na otwartych końcach rury. Jak zostanie pokazane, alikwoty w piszczałce organowej powstają w wyniku interakcji strumienia powietrza i krawędzi szczeliny, a sama piszczałka służy do alikwotów o wyższych częstotliwościach, głównie jako rezonator pasywny.

Drgania rezonansowe w rurze powstają przy największym ruchu powietrza w jej otworach. Innymi słowy, przewodnictwo w piszczałce organów powinno osiągnąć maksimum w szczelinie. Wynika z tego, że drgania rezonansowe występują również w rurze z otwartym długim końcem przy częstotliwościach, przy których na długości rury mieści się całkowita liczba półfal drgań dźwiękowych. Jeśli wyznaczymy częstotliwość podstawową jako f 1 , to wyższe częstotliwości rezonansowe wyniosą 2 f 1 , 3f 1 itd. (W rzeczywistości, jak już wskazano, najwyższe częstotliwości rezonansowe są zawsze nieco wyższe od tych wartości.)

W rurze z zamkniętym lub stłumionym koniem dalekiego zasięgu drgania rezonansowe występują przy częstotliwościach, przy których nieparzysta liczba ćwiartek długości fali mieści się w długości rury. Dlatego, aby zabrzmieć w tym samym tonie, zamknięta rura może być o połowę dłuższa niż otwarta, a jej częstotliwości rezonansowe będą f 1 , 3f 1 , 5f 1 itd.

Wyniki wpływu zmiany ciśnienia wtłaczanego powietrza na dźwięk w tradycyjnej piszczałce organowej. Cyfry rzymskie oznaczają kilka pierwszych podtekstów. Główny tryb trąbki (w kolorze) obejmuje szereg dobrze wyważonych normalnych dźwięków przy normalnym ciśnieniu. Wraz ze wzrostem ciśnienia dźwięk trąbki przechodzi w drugi wydźwięk; gdy ciśnienie jest zmniejszone, powstaje osłabiony drugi wydźwięk.

Wróćmy teraz do strumienia powietrza w piszczałce organów. Widzimy, że zakłócenia fal o wysokiej częstotliwości stopniowo zanikają wraz ze wzrostem szerokości dżetu. W rezultacie koniec strumienia w pobliżu górnej wargi oscyluje prawie sinusoidalnie z podstawową częstotliwością sondowania rury i prawie niezależnie od wyższych harmonicznych drgań pola akustycznego w pobliżu szczeliny rury. Jednak sinusoidalny ruch strumienia nie wytworzy tego samego ruchu przepływu powietrza w rurze, ponieważ przepływ jest „nasycony” ze względu na to, że przy ekstremalnym odchyleniu w dowolnym kierunku przepływa całkowicie albo od wewnątrz lub z zewnętrznej strony górnej wargi. Ponadto warga jest zwykle nieco przesunięta i odcina przepływ nie dokładnie wzdłuż swojej płaszczyzny środkowej, przez co nasycenie nie jest symetryczne. Dlatego fluktuacja przepływu w rurze ma pełny zestaw harmonicznych częstotliwości podstawowej o ściśle określonym stosunku częstotliwości i faz, a względne amplitudy tych harmonicznych wysokiej częstotliwości gwałtownie rosną wraz ze wzrostem amplitudy odchylenia strumienia powietrza .

W tradycyjnej piszczałce organowej wielkość odchylenia strumienia w szczelinie jest proporcjonalna do szerokości strumienia w górnej wardze. W efekcie w strumieniu powietrza powstaje duża liczba alikwotów. Gdyby warga dzieliła strumień ściśle symetrycznie, w dźwięku nie byłoby nawet podtekstów. Dlatego zwykle warga jest mieszana, aby zachować wszystkie podteksty.

Jak można się spodziewać, otwarte i zamknięte rury tworzą różne jakości dźwięku. Częstotliwości alikwotów wytworzonych przez dżet są wielokrotnością głównej częstotliwości drgań dżetu. Słup powietrza w rurze będzie silnie rezonować z pewnym wydźwiękiem tylko wtedy, gdy przewodność akustyczna rury jest wysoka. W takim przypadku nastąpi gwałtowny wzrost amplitudy przy częstotliwości zbliżonej do częstotliwości alikwotu. Dlatego w zamkniętej rurze, w której tworzone są tylko alikwoty o nieparzystej liczbie częstotliwości rezonansowej, wszystkie inne alikwoty są wytłumione. Efektem jest charakterystyczny „stłumiony” dźwięk, w którym nawet alikwoty są słabe, choć nie całkowicie nieobecne. Wręcz przeciwnie, otwarta piszczałka wytwarza „lżejszy” dźwięk, ponieważ zachowuje wszystkie alikwoty pochodzące z częstotliwości podstawowej.

Własności rezonansowe rury zależą w dużej mierze od strat energii. Są to straty dwojakiego rodzaju: straty spowodowane tarciem wewnętrznym i przenoszeniem ciepła oraz straty spowodowane promieniowaniem przez szczelinę i otwarty koniec rury. Straty pierwszego typu są bardziej znaczące w wąskich rurach i przy niskich częstotliwościach oscylacji. W przypadku szerokich rur i przy wysokiej częstotliwości drgań straty drugiego typu są znaczne.

Wpływ położenia wargi na powstawanie alikwotów wskazuje na celowość przesuwania wargi. Gdyby warga dzieliła strumień ściśle wzdłuż płaszczyzny środkowej, w rurze powstawałby tylko dźwięk o częstotliwości podstawowej (I) i trzecim alikwocie (III). Przesuwając wargę, jak pokazano linią przerywaną, pojawiają się drugi i czwarty alikwot, znacznie wzbogacając jakość dźwięku.

Wynika z tego, że dla danej długości piszczałki, a co za tym idzie pewnej częstotliwości podstawowej, szerokie piszczałki mogą służyć jako dobre rezonatory tylko dla tonu podstawowego i kilku następnych alikwotów, które tworzą przytłumiony dźwięk przypominający flet. Wąskie rurki służą jako dobre rezonatory dla szerokiego zakresu alikwotów, a ponieważ promieniowanie o wysokich częstotliwościach jest bardziej intensywne niż przy niskich, wytwarzany jest wysoki dźwięk „strunowy”. Pomiędzy tymi dwoma dźwiękami pojawia się dźwięczny, soczysty dźwięk, który staje się charakterystyczny dla dobrego organu, który tworzą tzw. pryncypia lub zakresy.

Ponadto duże organy mogą mieć rzędy rurek ze stożkowym korpusem, perforowaną zatyczkę lub inne warianty geometryczne. Takie konstrukcje mają na celu modyfikację częstotliwości rezonansowych trąbki, a niekiedy zwiększenie zakresu alikwotów o wysokiej częstotliwości w celu uzyskania barwy o specjalnej kolorystyce dźwięku. Wybór materiału, z którego wykonana jest rura, nie ma większego znaczenia.

Istnieje wiele możliwych rodzajów wibracji powietrza w rurze, co dodatkowo komplikuje właściwości akustyczne rury. Na przykład, gdy ciśnienie powietrza w otwartej rurze wzrośnie do tego stopnia, że w strumieniu powstanie pierwszy alikwot f 1 jedną czwartą długości fali głównej, punkt na spirali przewodzenia odpowiadający temu alikwotowi przesunie się na jego prawą połowę i dżet przestanie tworzyć alikwot o tej częstotliwości. Jednocześnie częstotliwość drugiego wydźwięku 2 f 1 odpowiada połowie fali w strumieniu i może być stabilny. Dlatego dźwięk trąbki przejdzie do tego drugiego wydźwięku, prawie o całą oktawę powyżej pierwszego, a dokładna częstotliwość oscylacji będzie zależeć od częstotliwości rezonansowej trąbki i ciśnienia dopływu powietrza.

Dalszy wzrost ciśnienia tłoczenia może prowadzić do powstania kolejnego alikwotu 3 f 1 pod warunkiem, że „podcięcie” wargi nie jest zbyt duże. Z drugiej strony często zdarza się, że niskie ciśnienie, niewystarczające do wytworzenia tonu podstawowego, stopniowo tworzy jeden z alikwotów na drugim obrocie spirali przewodzącej. Takie dźwięki, tworzone z nadmiarem lub brakiem nacisku, są interesujące do badań laboratoryjnych, ale są wykorzystywane niezwykle rzadko w samych narządach, tylko po to, by osiągnąć jakiś szczególny efekt.

Widok fali stojącej w rezonansie w rurach z otwartym i zamkniętym górnym końcem. Szerokość każdej kolorowej linii odpowiada amplitudzie drgań w różnych częściach rury. Strzałki wskazują kierunek ruchu powietrza podczas połowy cyklu oscylacyjnego; w drugiej połowie cyklu kierunek ruchu jest odwrócony. Cyfry rzymskie oznaczają liczby harmoniczne. W przypadku otwartej rury wszystkie harmoniczne częstotliwości podstawowej są rezonansowe. Zamknięta rurka musi być o połowę krótsza, aby wytworzyć tę samą nutę, ale tylko nieparzyste harmoniczne są dla niej rezonansowe. Złożona geometria „ujścia” rury nieco zniekształca konfigurację fal bliżej dolnego końca rury, nie zmieniając ich « Główny » postać.

Po tym, jak mistrz w produkcji organów wykonał jedną piszczałkę z niezbędnym dźwiękiem, jego głównym i najtrudniejszym zadaniem jest stworzenie całej serii piszczałek o odpowiedniej głośności i harmonii w brzmieniu w całym zakresie muzycznym klawiatury. Nie można tego osiągnąć za pomocą prostego zestawu rur o tej samej geometrii, różniących się jedynie wymiarami, ponieważ w takich rurach straty energii na skutek tarcia i promieniowania będą miały różny wpływ na drgania o różnych częstotliwościach. Aby zapewnić niezmienność właściwości akustycznych w całym zakresie, konieczne jest zróżnicowanie szeregu parametrów. Średnica piszczałki zmienia się wraz z jej długością i zależy od niej jako potęgi z wykładnikiem k, gdzie k jest mniejsze od 1. Dlatego też długie piszczałki basowe są węższe. Obliczona wartość k wynosi 5/6, czyli 0,83, ale biorąc pod uwagę psychofizyczne cechy ludzkiego słuchu, należy ją obniżyć do 0,75. Ta wartość k jest bardzo zbliżona do wartości empirycznie określonej przez wielkich organmistrzów XVII i XVIII wieku.

Na zakończenie rozważmy ważne z punktu widzenia gry na organach pytanie: w jaki sposób kontrolowany jest dźwięk wielu piszczałek w dużym organie. Podstawowy mechanizm tej kontrolki jest prosty i przypomina wiersze i kolumny macierzy. Rury ułożone według rejestrów odpowiadają rzędom matrycy. Wszystkie piszczałki tego samego rejestru mają ten sam ton, a każda piszczałka odpowiada jednej nucie na klawiaturze ręcznej lub nożnej. Dopływ powietrza do rurek każdego rejestru reguluje się specjalną dźwignią, na której wskazana jest nazwa rejestru, a dopływ powietrza bezpośrednio do rurek związanych z daną notą i stanowiących kolumnę matrycy regulowany jest za pomocą odpowiedni klawisz na klawiaturze. Trąbka zabrzmi tylko wtedy, gdy dźwignia rejestru, w którym się znajduje, zostanie przesunięta i naciśnięty zostanie żądany klawisz.

Umieszczenie piszczałek organowych przypomina rzędy i kolumny matrycy. Na tym uproszczonym schemacie każdy wiersz, zwany rejestrem, składa się z rur tego samego typu, z których każdy generuje jedną nutę (górna część schematu). Każda kolumna powiązana z jedną nutą na klawiaturze (dolna część diagramu) zawiera różne typy piszczałek (lewa część diagramu). Dźwignia na konsoli (prawa strona schematu) zapewnia dostęp powietrza do wszystkich piszczałek rejestru, a naciśnięcie klawisza na klawiaturze wdmuchuje powietrze do wszystkich piszczałek danego dźwięku. Dostęp powietrza do rury możliwy jest tylko wtedy, gdy rząd i kolumna są jednocześnie włączone.

Obecnie istnieje wiele sposobów realizacji takiego obwodu przy użyciu cyfrowych urządzeń logicznych i elektrycznie sterowanych zaworów na każdej rurze. Starsze organy wykorzystywały proste mechaniczne dźwignie i zawory trzcinowe do dostarczania powietrza do kanałów klawiatury oraz mechaniczne suwaki z otworami do kontrolowania przepływu powietrza do całego rejestru. Ten prosty i niezawodny system mechaniczny, oprócz zalet konstrukcyjnych, pozwalał organiście samodzielnie regulować prędkość otwierania wszystkich zaworów i niejako przybliżał do siebie ten zbyt mechaniczny instrument muzyczny.

W XIX na początku XX wieku. duże organy były budowane z różnego rodzaju urządzeniami elektromechanicznymi i elektropneumatycznymi, ale ostatnio ponownie preferowane są mechaniczne transmisje z klawiszy i pedałów, a złożone urządzenia elektroniczne są używane do jednoczesnego włączania kombinacji rejestrów podczas gry na organach. Na przykład największe na świecie organy mechaniczne zostały zainstalowane w sali koncertowej Sydney Opera House w 1979 roku. Posiadają 10500 piszczałek w 205 rejestrach, rozmieszczonych na pięciu klawiaturach ręcznych i jednej nożnej. Sterowanie kluczykiem odbywa się mechanicznie, ale jest powielane przez przekładnię elektryczną, do której można się podłączyć. W ten sposób wykonanie organisty może zostać zapisane w zakodowanej formie cyfrowej, która następnie może być użyta do automatycznego odtwarzania na organach oryginalnego wykonania. Sterowanie rejestrami i ich kombinacjami odbywa się za pomocą urządzeń elektrycznych lub elektropneumatycznych oraz mikroprocesorów z pamięcią, co pozwala na szerokie zróżnicowanie programu sterującego. W ten sposób wspaniałe, bogate brzmienie majestatycznych organów powstaje w wyniku połączenia najbardziej zaawansowanych zdobyczy nowoczesnej techniki oraz tradycyjnych technik i zasad stosowanych przez dawnych mistrzów od wielu wieków.

Wydajność systemu grzewczego zależy przede wszystkim od właściwego wyboru schematu podłączenia akumulatora grzewczego. Idealnie jest, gdy przy niewielkim zużyciu paliwa grzejniki są w stanie wytworzyć maksymalną ilość ciepła. W poniższym materiale porozmawiamy o tym, jakie są schematy podłączenia grzejników w budynku mieszkalnym, jaka jest specyfika każdego z nich, a także jakie czynniki należy wziąć pod uwagę przy wyborze konkretnej opcji.

Czynniki wpływające na sprawność grzejnika

Głównymi wymaganiami dla systemu grzewczego są oczywiście jego wydajność i ekonomia. Dlatego do jego projektu należy podejść z rozwagą, aby nie pominąć wszelkiego rodzaju subtelności i cech konkretnej przestrzeni życiowej. Jeśli nie masz wystarczających umiejętności, aby stworzyć kompetentny projekt, lepiej powierzyć tę pracę specjalistom, którzy już się sprawdzili i mają pozytywne opinie od klientów. Nie warto polegać na radach znajomych, którzy polecają określone metody łączenia grzejników, ponieważ w każdym przypadku warunki początkowe będą inne. Innymi słowy, to, co działa dla jednej osoby, niekoniecznie działa dla innej.

Jeśli jednak nadal chcesz samodzielnie zajmować się orurowaniem do grzejników, zwróć uwagę na następujące czynniki:

wielkość grzejników i ich moc cieplna;
umieszczenie urządzeń grzewczych w domu;
diagram połączeń.

Współczesny konsument ma do wyboru różnorodne modele urządzeń grzewczych - są to grzejniki zawiasowe wykonane z różnych materiałów oraz konwektory cokołowe lub podłogowe. Różnica między nimi polega nie tylko na wielkości i wyglądzie, ale także na sposobach zasilania, a także stopniu przenikania ciepła. Wszystkie te czynniki wpłyną na wybór opcji podłączenia grzejników.

W zależności od wielkości ogrzewanego pomieszczenia, obecności lub braku warstwy izolacyjnej na ścianach zewnętrznych budynku, mocy, a także zalecanego przez producenta grzejnika rodzaju podłączenia, ilość i wymiary takich urządzeń będą się różnić. .

Z reguły grzejniki umieszcza się pod oknami lub w pomostach między nimi, jeśli okna znajdują się w dużej odległości od siebie, a także w rogach lub wzdłuż pustej ściany pokoju, w łazience, przedpokoju, spiżarni , często na klatkach schodowych w budynkach mieszkalnych.

Aby skierować energię cieplną z grzejnika do pomieszczenia, zaleca się zamocowanie specjalnego ekranu odblaskowego między urządzeniem a ścianą. Taki ekran może być wykonany z dowolnego materiału foliowego odbijającego ciepło - na przykład penofolu, izospanu lub dowolnego innego.

Przed podłączeniem baterii grzewczej do instalacji grzewczej należy zwrócić uwagę na niektóre cechy jej instalacji:

w obrębie jednego mieszkania poziom umieszczenia wszystkich baterii powinien być taki sam;
żebra na konwektorach muszą być skierowane pionowo;
środek grzejnika musi pokrywać się ze środkiem okna lub można go przesunąć o 2 cm w prawo lub w lewo;
całkowita długość baterii powinna wynosić od 75% szerokości otworu okiennego;
odległość od parapetu do grzejnika musi wynosić co najmniej 5 cm, a odległość między urządzeniem a podłogą musi wynosić co najmniej 6 cm. Najlepiej zostawić 10-12 cm.

Należy pamiętać, że nie tylko przenoszenie ciepła z akumulatora, ale także poziom strat ciepła będzie zależał od prawidłowego doboru metod podłączenia grzejników w budynku mieszkalnym.

Często zdarza się, że właściciele mieszkań montują i podłączają system grzewczy, zgodnie z zaleceniami znajomych. W tym przypadku wynik jest znacznie gorszy niż oczekiwano. Oznacza to, że podczas instalacji popełniono błędy, moc urządzeń nie wystarcza do ogrzania konkretnego pomieszczenia lub schemat podłączenia rur grzewczych do akumulatorów jest nieodpowiedni dla tego domu.

Różnice między głównymi typami połączeń baterii

Wszystkie możliwe rodzaje podłączenia grzejników różnią się rodzajem orurowania. Może składać się z jednej lub dwóch rur. Z kolei każda z opcji wiąże się z podziałem na systemy z pionowymi pionami lub liniami poziomymi. Dość często stosuje się poziome okablowanie systemu grzewczego w budynku mieszkalnym i sprawdziło się to dobrze.

W oparciu o wybraną opcję łączenia rur z grzejnikami, schemat ich połączenia będzie bezpośrednio zależał. W systemach grzewczych z obwodem jednorurowym i dwururowym stosuje się dolną, boczną i ukośną metodę łączenia grzejników. Niezależnie od wybranej opcji, najważniejsze jest to, że do pomieszczenia dostaje się wystarczająca ilość ciepła, aby zapewnić wysokiej jakości ogrzewanie.

Opisane rodzaje okablowania rurowego określane są jako system połączeń trójnikowych. Istnieje jednak inna odmiana - jest to obwód kolektora lub okablowanie wiązki. Podczas korzystania z niego obwód grzewczy jest układany na każdym grzejniku osobno. W związku z tym kolektory typu połączenia akumulatora mają wyższy koszt, ponieważ do realizacji takiego połączenia będzie potrzebnych wiele rur. Ponadto przejdą przez całe pomieszczenie. Zazwyczaj jednak w takich przypadkach obieg grzewczy układa się w podłodze i nie psuje wnętrza pomieszczenia.

Pomimo tego, że opisany schemat podłączenia kolektora zakłada obecność dużej liczby rur, jest on coraz częściej wykorzystywany podczas projektowania systemów grzewczych. W szczególności ten rodzaj podłączenia grzejnika służy do tworzenia „ciepłej podłogi” wody. Służy jako dodatkowe źródło ciepła lub jako główne - wszystko zależy od projektu.

Schemat pojedynczej rury

Nazywa się jednorurowy system grzewczy, w którym wszystkie grzejniki bez wyjątku są podłączone do jednego rurociągu. Jednocześnie podgrzany płyn chłodzący na wlocie i schłodzony na powrocie porusza się wzdłuż tej samej rury, stopniowo przechodząc przez wszystkie urządzenia grzewcze. W takim przypadku bardzo ważne jest, aby przekrój wewnętrzny rury był wystarczający do spełnienia swojej głównej funkcji. W przeciwnym razie całe ogrzewanie będzie nieefektywne.

System grzewczy z obwodem jednorurowym ma pewne zalety i wady. Błędem byłoby sądzić, że taki system może znacznie obniżyć koszty układania rur i instalowania urządzeń grzewczych. Faktem jest, że system będzie działał skutecznie tylko wtedy, gdy będzie odpowiednio podłączony, biorąc pod uwagę dużą liczbę subtelności. W przeciwnym razie nie będzie w stanie odpowiednio ogrzać mieszkania.

Oszczędności w aranżacji jednorurowego systemu grzewczego są rzeczywiście możliwe, ale tylko w przypadku zastosowania pionowego pionu zasilającego. W szczególności w domach pięciopiętrowych ta opcja okablowania jest często praktykowana w celu zaoszczędzenia materiałów. W takim przypadku podgrzany płyn chłodzący jest podawany w górę przez główny pion, gdzie jest rozprowadzany do wszystkich innych pionów. Ciepła woda w obiegu stopniowo przechodzi przez grzejniki na każdym piętrze, zaczynając od góry.

W miarę jak płyn chłodzący dociera do niższych pięter, jego temperatura stopniowo spada. Aby skompensować różnicę temperatur, na niższych kondygnacjach montuje się grzejniki o większej powierzchni. Inną cechą jednorurowego systemu grzewczego jest to, że zaleca się instalowanie obejścia na wszystkich grzejnikach. Pozwalają na łatwe wyjęcie akumulatorów w przypadku konieczności naprawy, bez zatrzymywania całego systemu.

Jeśli ogrzewanie za pomocą obwodu jednorurowego odbywa się zgodnie z poziomym schematem okablowania, ruch chłodziwa może być powiązany lub ślepy zaułek. Taki system sprawdził się w rurociągach o długości do 30 m. Jednocześnie liczba podłączonych grzejników może wynosić 4-5 sztuk.

Systemy ogrzewania dwururowego

Wewnątrz obwodu dwururowego chłodziwo przepływa przez dwa oddzielne rurociągi. Jeden z nich służy do zasilania z gorącym chłodziwem, a drugi do powrotu z schłodzoną wodą, która przemieszcza się w kierunku zbiornika grzewczego. Tak więc podczas instalowania grzejników z podłączeniem dolnym lub innym rodzajem podłączenia, wszystkie akumulatory nagrzewają się równomiernie, ponieważ wpływa do nich woda o mniej więcej tej samej temperaturze.

Warto zauważyć, że najbardziej akceptowalny jest obwód dwururowy przy podłączaniu akumulatorów z niższym połączeniem, a także przy użyciu innych schematów. Faktem jest, że ten rodzaj połączenia zapewnia minimalną utratę ciepła. Schemat obiegu wody może być zarówno skojarzony, jak i ślepy zaułek.

Należy pamiętać, że w przypadku okablowania dwururowego istnieje możliwość dostosowania wydajności cieplnej zastosowanych grzejników.

Niektórzy właściciele prywatnych domów uważają, że projekty z dwururowymi typami połączeń grzejnikowych są znacznie droższe, ponieważ do ich realizacji potrzeba więcej rur. Jeśli jednak przyjrzymy się bardziej szczegółowo, okaże się, że ich koszt nie jest dużo wyższy niż w przypadku aranżacji systemów jednorurowych.

Faktem jest, że system jednorurowy oznacza obecność rur o dużym przekroju i dużym grzejniku. Jednocześnie cena cieńszych rur wymaganych w systemie dwururowym jest znacznie niższa. Ponadto w końcu zwrócą się niepotrzebne koszty dzięki lepszej cyrkulacji chłodziwa i minimalnym stratom ciepła.

W systemie dwururowym istnieje kilka opcji łączenia aluminiowych grzejników grzewczych. Połączenie może być ukośne, boczne lub dolne. W takim przypadku dozwolone jest stosowanie połączeń pionowych i poziomych. Pod względem wydajności połączenie ukośne jest uważane za najlepszą opcję. Jednocześnie ciepło jest równomiernie rozprowadzane po wszystkich urządzeniach grzewczych przy minimalnych stratach.

Boczna lub jednostronna metoda łączenia jest stosowana z równym powodzeniem zarówno w okablowaniu jednorurowym, jak i dwururowym. Jego główna różnica polega na tym, że obwody zasilania i powrotu są przecięte z jednej strony grzejnika.

Połączenie boczne jest często stosowane w budynkach mieszkalnych z pionowym pionem zasilającym. Należy pamiętać, że przed podłączeniem grzejnika z podłączeniem bocznym konieczne jest zainstalowanie na nim obejścia i zaworu. Umożliwi to swobodne wyjęcie akumulatora do mycia, malowania lub wymiany bez wyłączania całego systemu.

Warto zauważyć, że skuteczność jednostronnego wiązania jest maksymalna tylko dla akumulatorów o 5-6 sekcjach. Jeśli długość grzejnika jest znacznie dłuższa, przy takim podłączeniu wystąpią znaczne straty ciepła.

Cechy opcji dolnego orurowania

Z reguły grzejnik z dolnym podłączeniem podłącza się w przypadkach, gdy niereprezentacyjne rury grzewcze muszą być schowane w podłodze lub w ścianie, aby nie zakłócać wnętrza pomieszczenia.

W sprzedaży można znaleźć dużą liczbę urządzeń grzewczych, w których producenci zapewniają mniejsze zaopatrzenie w grzejniki. Dostępne są w różnych rozmiarach i konfiguracjach. Jednocześnie, aby nie uszkodzić baterii, warto zajrzeć do paszportu produktu, w którym zalecana jest metoda podłączenia jednego lub drugiego modelu sprzętu. Zazwyczaj w zespole podłączenia akumulatora znajdują się zawory kulowe, które w razie potrzeby umożliwiają jego usunięcie. Dzięki temu nawet bez doświadczenia w takiej pracy, korzystając z instrukcji, można podłączyć grzejniki bimetaliczne z dolnym podłączeniem.

Obieg wody wewnątrz wielu nowoczesnych grzejników z dolnym podłączeniem odbywa się w taki sam sposób, jak z podłączeniem ukośnym. Efekt ten uzyskuje się dzięki przeszkodzie znajdującej się wewnątrz grzejnika, która zapewnia przepływ wody przez całą grzałkę. Następnie schłodzony płyn chłodzący wchodzi do obwodu powrotnego.

Należy pamiętać, że w systemach grzewczych z naturalnym obiegiem dolne podłączenie grzejników jest niepożądane. Jednak znaczne straty ciepła z takiego schematu połączeń można skompensować wzrostem mocy cieplnej akumulatorów.

Połączenie ukośne

Jak już zauważyliśmy, ukośna metoda łączenia grzejników charakteryzuje się najmniejszymi stratami ciepła. W tym schemacie gorący płyn chłodzący wchodzi z jednej strony chłodnicy, przechodzi przez wszystkie sekcje, a następnie wychodzi przez rurę z przeciwnej strony. Ten rodzaj połączenia nadaje się zarówno do jedno-, jak i dwururowych systemów grzewczych.

Połączenie ukośne grzejników można wykonać w 2 wersjach:

Gorący strumień płynu chłodzącego wpływa do górnego otworu chłodnicy, a następnie, po przejściu przez wszystkie sekcje, opuszcza dolny otwór po przeciwnej stronie.
Płyn chłodzący wpływa do chłodnicy przez dolny otwór z jednej strony i wypływa z przeciwnej strony od góry.

Łączenie po przekątnej jest wskazane w przypadkach, gdy baterie składają się z dużej liczby sekcji - od 12 lub więcej.

Naturalny i wymuszony obieg chłodziwa

Warto zauważyć, że sposób podłączenia rur do grzejników będzie również zależał od tego, jak płyn chłodzący krąży w obiegu grzewczym. Istnieją dwa rodzaje cyrkulacji - naturalny i wymuszony.

Naturalną cyrkulację cieczy w obiegu grzewczym uzyskuje się poprzez zastosowanie praw fizycznych, bez konieczności instalowania dodatkowego wyposażenia. Jest to możliwe tylko przy użyciu wody jako nośnika ciepła. Jeśli zostanie użyty jakikolwiek płyn niezamarzający, nie będzie on mógł swobodnie krążyć w rurach.

Ogrzewanie z naturalnym obiegiem obejmuje kocioł do podgrzewania wody, zbiornik wyrównawczy, 2 rurociągi zasilające i powrotne, a także grzejniki. W takim przypadku działający kocioł stopniowo podgrzewa wodę, która rozszerza się i porusza wzdłuż pionu, przechodząc przez wszystkie grzejniki w systemie. Następnie już schłodzona woda spływa grawitacyjnie z powrotem do kotła.

Aby zapewnić swobodny przepływ wody, rury poziome są montowane z lekkim nachyleniem w kierunku ruchu chłodziwa. System grzewczy z naturalną cyrkulacją jest samoregulujący, ponieważ ilość wody zmienia się w zależności od jej temperatury. Podczas podgrzewania wody wzrasta ciśnienie cyrkulacji, co zapewnia równomierne ogrzewanie pomieszczenia.

W systemach z naturalnym obiegiem płynu można zainstalować grzejnik z podłączeniem dolnym, pod warunkiem podłączenia dwururowego, a także zastosować schemat okablowania górnego w obwodzie jedno- i dwururowym. Z reguły ten rodzaj obiegu odbywa się tylko w małych domach.

Należy pamiętać, że na akumulatorach muszą znajdować się otwory wentylacyjne, przez które można usunąć śluzy powietrzne. Alternatywnie piony mogą być wyposażone w automatyczne odpowietrzniki. Wskazane jest umieszczenie kotła grzewczego poniżej poziomu ogrzewanego pomieszczenia, na przykład w piwnicy.

Jeżeli powierzchnia domu przekracza 100 m 2, należy wymusić cyrkulację chłodziwa. W takim przypadku konieczne będzie zainstalowanie specjalnej pompy obiegowej, która zapewni ruch płynu niezamarzającego lub wody wzdłuż obwodu. Moc pompy zależy od wielkości domu.

Pompę obiegową można zamontować zarówno na rurze zasilającej, jak i powrotnej. Bardzo ważne jest zainstalowanie automatycznych upustów na szczycie rurociągu lub zamontowanie kranów Mayevsky'ego na każdym grzejniku w celu ręcznego usunięcia korków powietrznych.

Zastosowanie pompy cyrkulacyjnej jest uzasadnione zarówno w układach jedno-, jak i dwururowych z podłączeniem grzejnikowym pionowym i poziomym.

Dlaczego ważne jest prawidłowe podłączenie grzejników?

Niezależnie od wybranej metody podłączenia i rodzaju grzejnika, bardzo ważne jest wykonanie kompetentnych obliczeń i prawidłowy montaż sprzętu. Jednocześnie ważne jest, aby wziąć pod uwagę charakterystykę konkretnego pokoju, aby wybrać najlepszą opcję. Wtedy system będzie jak najbardziej wydajny i w przyszłości uniknie znacznych strat ciepła.

Jeśli chcesz zmontować system grzewczy w dużej drogiej rezydencji, lepiej powierzyć projekt specjalistom.

W przypadku domów o małej powierzchni możesz sam poradzić sobie z doborem schematu elektrycznego i instalacją baterii. Trzeba tylko wziąć pod uwagę jakość konkretnego schematu połączeń i przestudiować cechy prac instalacyjnych.

Należy pamiętać, że orurowanie i grzejniki muszą być wykonane z tego samego materiału. Na przykład rur z tworzyw sztucznych nie można podłączyć do akumulatorów żeliwnych, ponieważ jest to najeżone kłopotami.

Tak więc, pod warunkiem uwzględnienia cech konkretnego domu, podłączenie grzejników można wykonać niezależnie. Dobrze dobrany schemat podłączenia rur do grzejników zminimalizuje straty ciepła, aby urządzenia grzewcze mogły pracować z maksymalną wydajnością.