На Военном обозрении была статья ««Семейный замок» Эльц». В комментариях обсуждали о том как замок отапливался. А у меня возник вопрос: сколько дров мог потреблять такой замок, как можно посчитать/прикинуть порядок этих величин.
Для любой заметки требуется вступление, но было лень писать самому и побеседовал с GPT. Вот такой текст он предложил. Банально, но можно воспользоваться.
«В средние века, дрова были основным источником топлива для обогрева домов, приготовления пищи и изготовления различных товаров. Они были не только необходимы для обеспечения комфорта жизни, но и играли ключевую роль в экономике и производстве. Топливо из дров было важным для обогрева замков, церквей и других общественных зданий, а также для обеспечения тепла домашним хозяйствам. Оно позволяло людям выжить в холодных зимних условиях, обеспечивая им необходимое тепло и защиту от морозов. Кроме того, дрова использовались для приготовления пищи. Они были основным источником тепла для плит и печей, что позволяло готовить пищу и выпекать хлеб. Таким образом, топливо из дров было необходимо для обеспечения питания населения.
В производстве дрова были важным источником тепла для обработки металлов, стекла, керамики и других материалов. Они использовались для плавки и отжига металлических руд, что позволяло создавать различные предметы и инструменты. Таким образом, топливо из дров играло важную роль в средневековой жизни, обеспечивая людей необходимым теплом и энергией для выживания, производства и развития общества. Замки в средние века снабжались дровами с помощью специальных служб, ответственных за добычу и поставку дров. Обычно в замках были лесные угодья или лесопилки, где производили древесные материалы, включая дрова. Для обеспечения постоянного доступа к дровам, замки могли иметь свои собственные леса или придворные леса, а в случае необходимости дрова также могли закупаться у местных жителей или торговцев. Также возможны были контракты с местными деревообрабатывающими предприятиями или лесопильнями для поставки дров на постоянной основе.
Дрова использовались для обогрева, приготовления пищи и других бытовых нужд замкового обслуживающего персонала, а также для различных ремесленных работ, таких как плавка металла, производство кожи и т.д. Этим службам нужно было обеспечивать постоянное поступление дров, тщательно планировать запасы на зиму и следить за обеспечением достаточного количества дров для зимнего периода.»
А теперь попытаюсь описать задачу.
Дано:
Здание 4-6 этажей, площадь порядка 1000 м2 (S) (видимо эта площадь больше, но не вся отапливаемая. Взято среднее 10 м2 на господина)
Число господ - 100 человек (указано в статье)
Число прислуги - 100 человек (предположение но не будем мелочиться и экономить на слугах, кухарках и конюхах)
Вопрос - какую площадь леса вырубают ежегодно на нужды замка?
Комментарии: в литературе не нашел четких ответов, поэтому постараюсь определить приблизительно. Ошибка в разы допустима, на порядок нет.
Как считают сейчас.
Если есть здание, то имеются нормативы. В частности, существуют территориальные строительные нормы, определяющие потребление тепла на 1 м2 за средний отопительный период (q). Составляет от 700 Мдж/м2 для одноэтажных зданий малой площади до 360 МДж/м2 для зданий 4-6 этажей и площадью 1000 м2. Описываемый в статье замок конечно в более теплом климате и там могли держать температуры менее комфортные чем у нас, но там бОльшие объемы помещений из за высоких потолков и больше тепловые потери. Поэтому число 400 МДж/м2 представляется допустимым.
Далее, как топили - камины. Печей с аккумуляторами тепла не было, калориферы и подогревные пол это экзотика и применялись позже. КПД (k) современной печи 70-90%, средневековой 50%, современного камина до 50 %, старинного камина порядка 20%.
Поэтому для отопления в течение года в замок нужно доставить топлива с общей теплотой сгорания Q=S*q*k=2000 ГДж
Что жгли? Какие дрова? Допустим не старые деревья, а лиственные в возрасте 20-40 лет. Я бы предположил что строевой лес (деревья 80-120 лет) оставляли, а молодые вырубали.
Теплотворная способность дров составляет от 1700 до 3500 кВтч/м3. Дрова у нас ниже среднего, поэтому 2000 кВтч/м3. В системных единицах 7,2 ГДж/м3. Получаем порядка 300 кубических метров дров на сезон для обогрева.
А готовка? Сколько энергии требовалось на этот процесс? Отечественные нормативы тоже могут помочь. Существует такой норматив по потреблению газа на предприятиях общественного питания и в нем приводится норма по тепловым затратам - 8 МДж на один комплект дневного питания (завтрак, обед, ужин).
Тогда на на 200 человек в замке за год израсходуют порядка 80 кубометров дров.
Будем считать что слуги будут греться на кухне у очагов. Отопление их жилья не учитываем.
Не учитываем и расходы топлива на мастерские и иные хозяйственные нужды в замке.
Итого, в год надо заготовить и привезти в замок порядка 380-400 кубометров дров. Зимой больше, летом меньше.
Считается, что гектар леса может дать от 90 кубов дров при возрасте деревьев около 30 лет до 300 кубов хорошего старого леса возраста 200 лет. Получается ежегодно надо вырубать по 4 гектара леса и возвращаться на эту вырубку через 30 лет. Таким образом, участок леса в 1.5 квадратных километра, выделенный под заготовку дров будет обеспечивать замок общим населением 200 человек топливом.
Заключение.
Вот такое небольшое упражнение для ума. Побудил меня взяться за расчет интерес к динамике использования леса в период накануне промышленной революции. Без перехода на уголь рост производства бы остановился. Попробовал сам оценить частный случай.
