壁爐最重要的機械能是產(chǎn)生氣流,就像熱氣球一樣,通過聚集大量的熱空氣而不斷上升,又通過控制冷熱空氣來調節(jié)自身的高度一樣,壁爐究其根源便可以視作一臺微型的冷熱空氣調節(jié)設備,順著煙道而上升的除了爐膛內產(chǎn)生的少量煙氣、廢氣外還有一些逃逸而出的有效熱空氣,也正是人類對于極致的追求,想要將熱量損失降到最低,才通過數(shù)個世紀的努力不斷的完善得到了現(xiàn)如今效率極高的現(xiàn)代化壁爐。
早在18 世紀,發(fā)明家本杰明·湯普森(Benjamin Thompson),也被稱為朗福德伯爵,意識到當時壁爐效率低下。傳統(tǒng)的壁爐呈現(xiàn)總體立方體形狀的和完全洞開的門戶,不利于熱量的留存。1796 年,他設計了全新的型號,其開口更高、更窄,背面和側面向內傾斜。還縮小了煙霧進入煙囪的通道。湯普森設計的壁爐能夠產(chǎn)生更多的輻射熱量與更少的煙霧,這意味著更強大的熱效率,也是現(xiàn)代化壁爐的鼻祖之一。
單就壁爐而言,熱量的移動方式其實不外乎以下三種:
傳導加熱方式——熱量最常見最普遍的傳播方式,通過直接間接的觸碰,比如說熱能大的物體與熱能小的物體之間觸碰后,熱量會從高到低,從大到小的傳播,最后直到二者中和恒定。
對流加熱方式——一種通過借助空氣流動或者液體流動,帶動熱量由較高區(qū)域到較低區(qū)域的熱交換方式,區(qū)別于傳導加熱的是,對流加熱方式不需要兩種物質間的直接接觸。對流加熱方式于開放式壁爐來說,是一把雙刃劍,因為產(chǎn)生的熱量的主要部分是以熱氣的形式存在的,空氣對流將這種氣體送上煙囪,在那里直接被排出空間,從而被浪費掉。氣流可以從房間內吸入比燃燒所需更多的本就不需要加熱的熱空氣,并將這些空氣通過煙囪排出,使房間比以前更冷,傳統(tǒng)壁爐從房間吸入的空氣是燃燒必要所需的四到十倍。
輻射加熱方式——首先不要談及輻射便色變,因為輻射加熱在生活中也比較常見,比如說太陽光線或加熱燈,壁爐也不例外,屬于通過溫暖的電磁波將熱量帶到需要加熱的區(qū)域并通過使它們的分子移動更快來達到加熱目的。
接下來,將分享有關如何最好地操作壁爐的一些技巧和技巧。
提高壁爐效率有兩種主要策略。第一種是使用對流和輻射來增強爐火中本來就蘊含的熱量。一些壁爐內置熱交換器,幫助在室內通過自然氣流或排風扇有結構的循環(huán)熱量,再將從空氣中收集到的冷空氣重新加熱返回室內。
第二種方法是遮擋住開放式壁爐的洞口,以限制不必要地向上運動空氣量,這便是為何現(xiàn)代化的壁爐都選擇用耐高溫玻璃面板制成壁爐門,一方面考慮用戶的觀火體驗,另一方面便是考慮到此一節(jié)中的空氣流通。但其缺點是只要出現(xiàn)類似于此的遮擋,就會直接或間接的減少輻射熱產(chǎn)生的能量,雖然微乎其微,但憑借現(xiàn)在的科技水平仍舊無法將這些熱量損耗降低為0。