Энергосбережение в эпоху средневековья и нового времени

Развитие ветряных и водяных мельниц

В эпоху Средневековья и Нового времени наступил период коренного преобразования практически во всех сферах, связанных с физическим трудом. Приобрели массовую популярность ветряные и водяные мельницы с последующей их модернизацией.

Ветряные мельницы с горизонтальной ориентацией ротора известны с 1180 г. во Фландрии, Юго-Восточной Англии и Нормандии.

В XIII веке в Священной Римской империи появились конструкции мельниц, в которых всё здание поворачивалось навстречу ветру.

Водяные мельницы были распространены в основном в горных районах с быстрыми реками. Широкое распространение получили в Средневековье, особенно при монастырях. Бенедикт Нурсийский предписывал каждому монастырю обзавестись водяной мельницей. В начале XVIII в. подобные устройства приводили в движение ткацкие станки на текстильных фабриках.

Мельницы принадлежали феодалам, на чьей земле они располагались. Население было вынуждено искать так называемые принудительные мельницы для помола зерна, которое было выращено на этой земле. В совокупности с плохой дорожной сетью это вело к локальным экономическим циклам, в которые были вовлечены мельницы. С отменой запрета, население стало в состоянии выбирать мельницу по своему усмотрению, стимулируя технический прогресс и конкуренцию. Такое положение дел было в Европе вплоть до появления двигателей внутреннего сгорания и электродвигателей в XIX веке.

Ветряная мельница - аэродинамический механизм, который выполняет механическую работу за счёт энергии ветра, улавливаемой крыльями мельницы. Наиболее известным применением ветряных мельниц является их использование для помола муки.

На протяжении долгого времени ветряные мельницы, наряду с водяными мельницами, были единственными машинами, которые использовало человечество. Поэтому применение этих механизмов было различным: в качестве мукомольной мельницы, для обработки материалов (лесопилка) и в качестве насосной или водоподъемной станции.

С развитием в XIX в. паровых машин использование мельниц постепенно стало сокращаться.

«Классическая» ветряная мельница с горизонтальным ротором и удлиненными четырёхугольными крыльями является широко распространенным элементом пейзажа в Европе, в ветреных равнинных северных регионах, а также на побережье Средиземного моря. Для Азии характерны другие конструкции с вертикальным размещением ротора.

Предположительно древнейшие мельницы были распространены в Вавилоне, о чём свидетельствует кодекс царя Хаммурапи (около 1750 до н.э.). Описание орга́на, приводившегося в действие ветряной мельницей, - первое документальное свидетельство использования ветра для приведения механизма в действие. Оно принадлежит греческому изобретателю Герону Александрийскому, I век н.э.

Персидские мельницы описываются в сообщениях мусульманских географов в IX в., отличаются от западных конструкцией с вертикальной осью вращения и перпендикулярно расположенными крыльями, лопатками или парусами. Персидская мельница имеет лопасти на роторе, расположенные аналогично лопаткам гребного колеса на пароходе и должна быть заключена в оболочку, закрывающую часть лопаток, иначе давление ветра на лопасти будет одинаковым со всех сторон и, так как паруса жестко связаны с осью, мельница не будет вращаться.

Ещё один вид мельниц с вертикальной осью вращения известен как китайская мельница или китайский ветряк. Конструкция китайской мельницы значительно отличается от персидской использованием свободно поворачивающегося, независимого паруса.

Ветряные мельницы с горизонтальной ориентацией ротора известны с 1180г. во Фландрии, Юго-Восточной Англии и Нормандии. В XIII веке в Священной Римской империи появились конструкции мельниц, в которых всё здание поворачивалось навстречу ветру.

Мельница-башня с фиксированной крышей, Испания - Такое положение дел было в Европе вплоть до появления двигателей внутреннего сгорания и электрических двигателей в XIX веке. Водяные мельницы были распространены в основном в горных районах с быстрыми реками, а ветряные - в равнинных ветреных местностях.

Мельницы принадлежали феодалам, на чьей земле они располагались. Население было вынуждено искать так называемые принудительные мельницы для помола зерна, которое было выращено на этой земле. В совокупности с плохой дорожной сетью это вело к локальным экономическим циклам, в которые были вовлечены мельницы. С отменой запрета, население стало в состоянии выбирать мельницу по своему усмотрению, таким образом стимулируя технический прогресс и конкуренцию.

В конце XVI века в Нидерландах появились мельницы, у которых навстречу ветру поворачивалась только башня. До конца XVIII века ветряные мельницы были в огромном количестве распространены по всей Европе - там, где ветер был достаточно силен. Средневековая иконография ясно показывает их распространенность. В основном они были распространены в ветреных северных областях Европы, в значительной части Франции, Нижних Землях, где в прибрежных районах некогда имелось 10 000 ветряных мельниц, Великобритании, Польше, Прибалтике, Северной России и Скандинавии. В других европейских регионах было всего несколько ветряных мельниц. В странах Южной Европы (Испания, Португалия, Франция, Италия, Балканы, Греция), строились типичные мельницы-башни, с ровной конической крышей и, как правило, фиксированной ориентацией.

Немецкие энергосберегающие дома "фахверк"

В Германии дома с деревянным прочным "скелетом" строили еще с XII века, и немецкое название "фахверк" вместе с технологией распространилось по всей Европе. В Британии и Голландии фахверковые дома стали даже популярней, чем в Германии. Ограждающие конструкции домов "Фахверк" имели неоспоримое преимущество по теплоизоляции, по сравнению с избами, срубами, лачугами с соломенной крышей.

В Германии уже больше десяти лет существуют особенные экскурсии - «Фахверковая улица».

Фахверковые дома встречаются и во Франции, Великобритании, Австрии, Бельгии, Голландии, Скандинавских странах, но особенно ими известна Германия.

В современной Германии насчитывается около двух миллионов фахверковых домов и зданий. Но, конечно же, экскурсионный маршрут не охватывает их все. Первая часть немецкой «фахверковой улицы» была проложена от Везербергланда до Фогельсберга еще в 1990 году. А теперь «Фахверковая улица» охватывает более чем 2,6 тыс. километров и проходит более чем через 100 городов в разных федеральных землях.

Сегодня существует девять маршрутов по дорогам и городкам, которые представляют собой памятники семисот- и даже тысячелетней истории страны (строительство по технологии фахверк началось очень давно, но пик пришелся на XVI век). Самые древние из еще сохранившихся фахверковых домов стоят, в частности, в Эсслингене. Зданиям этого города около 750 лет.

Самые старые дома Лимбурге-на-Лане построены в 1289 году (однако существуют в Германии и более старые фахверковые дома). Экскурсии интересны, конечно, не исключительно старинными домами из бруса: как правило, маленькие городки, в которых они сохранились, расположены среди красивых ландшафтов и знамениты чем-то еще, кроме своей архитектуры. Например, в одном из городов «Фахверковой улицы» родился Фридрих Шиллер, в другом молодой Гете полюбил Шарлотту Буфф, в третьем — братья Гримм писали свои сказки.

Что вообще-то такое «фахверковый дом» (Fachwerk, по-немецки Fach — панель, секция, а Werk — сооружение). Это дома, построенные по определенной модели: жесткий несущий каркас из стоек (вертикальных элементов), балок (горизонтальных элементов) и раскосов (диагональных элементов), на который опиралась кровля. Балки делали чаще всего из долговечного и прочного дуба. Верхние этажи иногда строили из сосны или ели.

Потрясающе, но и сегодня, спустя несколько веков, можно иногда заметить на балках римские цифры — ими еще на земле, до сборки каркаса, строители маркировали место каждой балки в общей конструкции фахверкового дома.

От гниения деревянные дома предохранял, конечно же, камень. Однако в целях экономии из него строили только цоколи. Люди позажиточнее позволяли себе в двух — трехэтажных домах строить из камня весь первый этаж.

Пространство между элементами каркаса строители заполняли смешанными с глиной камышом, ветками, щепами, соломой и разным строительным мусором (а в Англии для тепла добавляли еще и овечью шерсть). Таким образом при строительстве экономилась древесина, а кроме того, заполненные «щели» позволяли дому дышать — в нем не было ни особенно жарко летом, ни холодно зимой. Позднее пространство стали заполнять кирпичом, и часто тоже выкладывали его красивым орнаментом.

Полученные панели штукатурились, а сам каркас обычно оставлялся на виду. Фахверковые дома и сегодня бросаются в глаза своими четко друг от друга отделенными темными и белыми элементами. Богатые горожане заполняли межкаркасное пространство деревянными резными панелями. Особенно эти архитектурные изыски стали популярны в конце XVI — начале XVII века.

У фахверковых строений есть собственная терминология, используемая веками. В основном, она указывает на особенности расположения балок в постройках. Так, форма перекрещивания, похожая на латинскую букву «х», называется «Андреевский крест» (по имени апостола Андрея, распятого на таком кресте). На основе «Андреевского креста» появился более богатый орнаментальный мотив, похожий на русскую букву «ж». Он стал символом огня и одновременно защиты от огня. Другая форма называется «Человек», или «Дикий человек». В ней боковые косо расположенные отрезки балок пересекаются на треть или в середине высоты несущей вертикальной балки. Конструкция фахверкового дома, в которой косые отрезки балок не пересекаются, называется «Швабская женщина».

На угловых балках стен часто можно видеть орнаментальные завитки, похожие на букву S. Они служили оберегами от молний. Устрашающие маски по углам домов тоже «охрана». Розетки были символами солнца и, считалось, приносили плодородие и изобилие.

Фахверковые дома в Европе различают как по стилю, так и по национальным особенностям. Например, у британских и французских домов из бруса подчеркнуто вертикально-полосатый вид, а у немецких существует несколько вариантов, но с одной общей тенденцией к оригинальному орнаменту на фасаде.

И, конечно, на фахверковые дома влияли модные архитектурные течения: готика, барокко, ренессанс. Фасады домов из бруса, построенных в ренессансный период, украшены декоративными элементами, типичными для того стиля: розетками, раковинами, акантовыми листьями, венками, гирляндами, вазами с цветами, маскаронами и др.

От барокко у фахверковых домов — аллегорические фигуры и высокие фронтоны с мощными завитками по краям. Часто на углу здания или на консоли, поддерживающей эркер, появлялись фигуры бюргеров или персонажей из Священной истории.

Особенной частью декора стали даты, гербы и целые доски с надписями, расположенные на фасадах. На них указывалось, кому принадлежит фахверковый дом, к какому ремесленному цеху относится домовладелец или чем он профессионально занимается. А иногда дополнительно что-то писали на фасаде: пожелания благополучия, различные нравоучительные изречения. Собственно, это прообраз нашей сегодняшней нумерации домов.

Фахверковые дома стали выходить из моды в середине XVIII века. Более состоятельным горожанам хотелось использовать современные инженерные коммуникации, а они не слишком сочетались с конструкцией домов из бруса. И только в XX веке ностальгия по старине заставила инженеров придумать способы соединить современное и старинное строительство домов из бруса: так во многих городках, и даже в крупном Франкфурте появились реконструированные фахверковые дома. В них оставили внешние стены, а «начинку» полностью заменили на современную.