История развития систем отопления

Вентиляция

К сознанию необходимости  вентилирования своих жилищ и  общественных зданий человечество пришло значительно позднее, чем это  было в отношении их отопления.

После римских хюпокаустов  и подпольно-канальных систем, которые  совмещали в себе как системы  отопления, так и системы для  ввода в помещения подогретого  наружного воздуха, - дело вентилирования совершенно заглохло. Только уже в 1792 г., хотя и неудачными попытками упоминавшегося германского профессора Молитор  и почти одновременно в Англии в 1793 г. Джоном Гойль, с их воздушными системами отопления, работавшими  подачей наружного подогретого  воздуха и осуществившими таким  образом и вентилирование, было положено вновь начало организованного вентилирования помещений. Позднее (1821 г.) Мейснер (Германия) своей усиленной пропагандой  и распространением воздушной системы  отопления, тоже с притоком наружного  воздуха, упрочил положение вентиляционных устройств. 

Уже в 1845-1847 гг. здание английского парламента в Лондоне (еще в 1790 г. отапливавшееся угольными  жаровнями) получило организованную напорную (приточную) систему вентиляции, работавшую с помощью нагнетающих вентиляторов и построенную по схеме подачи и удаления (подпором) воздуха «снизу вверх». Но вскоре эта система неприятного ощущения дутья была заменена одной вытяжной системой. В начале XX века в зале английского парламента функционировала одна из наиболее совершенных систем вентиляции, работающая опять по схеме «снизу вверх».

Во Франции в 1843 г. была организована правительственная  комиссия по сооружению и последующему испытанию вентиляционной системы  в намеченном постройкой здании Мазасской  тюрьмы в Париже. В эту комиссию входил и знаменитый французский  физик Пекле. Эта комиссия уже  тогда постановила исчислять  объемы вентиляционного воздуха  для камер заключения по количеству выделяемой человеком углекислоты. По окончании сооружения этой вентиляционной системы в 1849 г. та же комиссия испытывала ее уже с помощью анемометров.

В вышедшем в 1860 г. 3-м  томе (уже третьим изданием) своего труда «Traite de la chaleur» («Трактат о теплоте») Пекле описывает и приводит результаты обследования большого числа вентиляционных и отопительных систем, выполненных в залах собраний, дворцах, театрах, церквях, тюрьмах, больницах, школах, казармах и в других зданиях. В этих описаниях Пекле отмечает уже и экономические достижения, состоящие в том, что отработавший пар паровых машин, приводивших в движение вентиляторы вентиляционных систем, использовался для отопления тех же зданий.

В 1856 г. француз Грасси публикует свою исследовательскую  работу, посвященную сравнению двух систем отопления и вентиляции, выполненных  в больнице Ларибуазье. Далее французский  артиллерийский генерал Морен, много  работавший на пользу развития техники  вентилирования, издал в 1861 г. книгу  «Etudes sur la ventilation» («Исследования в области вентиляции»). В дальнейшем инициатива и импульс к совершенствованию техники вентилирования на научной основе переходит к Германии, где знаменитый гигиенист профессор Петтенкоффер кладет прочное начало научной и экспериментальной гигиены. Благодаря трудам Петтенкоффера, многие положения и результаты исследований которого и сейчас являются руководящими и авторитетными, дело развития и совершенствования санитарной техники вообще, а отопительно-вентиляционного в частности, идет быстрыми шагами вперед.

Районированное теплоснабжение

Первая групповая  система отопления (паром высокого давления) возникла в 1818 г. в Англии для нескольких оранжерей. Но полное и ясное сознание весьма больших  технических и экономических  выгод, проистекающих от укрупнения котельного хозяйства как для  силовых, так и для отопительных нужд, раньше всего пробудилось в  Соединенных Штатах Америки. Там, в  г. Локпорт, в штате Нью-Йорк, уже  в 1878 г. возникла первая районная теплоцентраль  городского масштаба, снабжавшая по подземным  трубопроводам своих абонентов  паром.

Городок Локпорт  насчитывал в то время всего лишь 20 тысяч жителей, и первоначальная длина паропроводов составляла 2 км. Далее такие мелкие районные теплоснабжающие  станции стали возникать быстро, так как в американских городах  были очень распространены мелкие электростанции, домовые и квартальные, оборудованные  машинами в 150-500 кВт, работавшими на выхлоп. Этот отработавший пар и  стал применяться для районного  теплоснабжения. С развитием крупных  электростанций положение изменилось. Чтобы парализовать мелкие электростанции, являвшиеся одновременно и теплоснабжающими центрами, этим новым крупным станциям надо было предложить своим будущим  абонентам не только электрическую, но и тепловую энергию, так как  только в этом случае абоненты смогли бы упразднить у себя свои котельные.

Таким образом и  возникли в Америке коммерческо-принудительным порядком крупные внутригородские  теплоэлектроцентрали с протяжением  подземных сетей в несколько  десятков километров.

В дальнейшем, с переводом  электростанций далеко за черты городов, непосредственно к местам нахождения угля и других видов природного топлива (и с возникновением транспорта электроэнергии на многие сотни километров), снабжение  городов тепловой энергией от столь  удаленных паросиловых станций  стало невозможным. Это дало импульс, с одной стороны, к сооружению в городах Америки центральных  мощных просто тепловых станций (паровых  котельных), с другой стороны - к использованию  котельных установок ликвидированных  внутригородских электростанций для  снабжения потребителей готовой  тепловой энергией.

Но в то же время  сам характер роста американских городов, при котором в кратчайший срок одновременно застраивались улицы  и целые кварталы, давал возможность  приспособлять систему районного теплоснабжения и род теплоносителя (горячая вода, пар) к потребностям потребителей. Этому делу также очень благоприятно содействовало принятое в Америке расчленение городов на зоны жилые, торгово-административные и промышленные. В первых обычно применяются водяные, а в двух последних - паровые системы теплоснабжения.

К 1934 г. в США и  в Канаде имелось более 400 установок  районного городского теплоснабжения, начиная от крупных городов, как  Нью-Йорк, Чикаго, Детройт и др., до очень маленьких включительно, как, например, Брандон и Норд-Батлефорд  в Канаде, с числом жителей всего  от 5 до 10 тысяч человек.

Следующей передовой  страной в области городского районного теплоснабжения была Германия. Там, в отличие от Америки, это  дело взяли в руки городские муниципалитеты.

В Германии первая районная теплоснабжающая станция возникла в 1900 г. в городе Дрездене. Ее мощность была 15 гигакалорий в час, а теплоносителем был пар в 8 рабочих атмосфер, подававшийся на расстояние 1050 м к 12 потребителям. Вначале эта станция снабжала лишь правительственные здания и, как  исключение, несколько попутно лежавших частных зданий. Теперь эта станция  кардинально перестроена на водонасосную.

Начало возникновения  в Германии городских районных теплоснабжающих  систем с продажей тепловой энергии  любому потребителю относится к 1921-22 гг., когда возникли установки  в Берлине, Гамбурге, Киле и Бармене. Установки эти имеют теплоносителем частично горячую воду, частично пар, но все они возникали в связи  с переоборудованием старых конденсационных  электростанций в теплоэлектростанции.

В 30-х годах XX века большое число германских городов  уже имеет установки районного  теплоснабжения. Также во Франции, Англии, Австрии и в других странах  Европы городское районное теплоснабжение получило значительное развитие.

В СССР первые шаги в  области городского теплоснабжения относятся к 1924 г. Теплоснабжение групп  зданий одного хозяйства из общей  котельной или даже теплоэлектроцентрали существовало у нас значительно  раньше. Так например, сооруженная  по инициативе проф. В.В. Дмитриева в 1913 г. пароводяная система отопления  и вентиляции павильонной больницы им. Мечникова в Ленинграде (бывш. больница Петра Великого) работала сразу по ее сооружении от своей  теплоэлектроцентрали на отработавшем паре паровой турбины электрогенератора.

Первый городской  теплопровод был проложен в Ленинграде в 1924 г. от 3-й гос. электрической станции  для снабжения горячей водой  соседних бань в Казачьем переулке и для отопления верхнего (6-го) этажа одного, тоже рядом лежащего, жилого здания. В следующем году от той же ГЭС были отоплены корпуса  больницы им. проф. Нечаева (бывш. Обуховская больница) по другую сторону Введенского  канала.

Вот в самых кратких  чертах тот долгий путь, по которому шло развитие дела отопления от угольной жаровни до мощных газифицированных теплоэлектроцентралей. Вначале примитивный  бытовой прием, затем простое  кустарное ремесло и, наконец, высокоразвитые на исследовательской базе наука  и техника отопления и вентилирования и мощная специальная отопительно-вентиляционная индустрия.

Но и это, конечно, только этап на пути дальнейшего развития технического и научного искусства  и творчества человеческого гения.

В начале ХХ века Москва представляла собой явно неблагоустроенный  город.

Резкое различие между центром города и убогими  окраинами, беспорядочное размещение промышленных предприятий и транспортных средств, отсталость всех отраслей городского хозяйства были характерными для  Москвы тех лет.

Теплоснабжение жилищно-коммунального  сектора и промышленных предприятий  было децентрализовано. Предприятия  и крупные дома имели свои индивидуальные котельные. В центре Москвы действовало 1760 котельных, которые обеспечивали отопление 1170 зданий.

Основная масса  жилых домов была оборудована  печным отоплением. Печей насчитывалось  свыше 500 тысяч. Элементарными коммунальными  и бытовыми удобствами пользовалось население, проживающее в пределах Садового кольца и принадлежащее  к зажиточным слоям.

По окончании Гражданской  войны в Москве развернулось хозяйственное  строительство и встал вопрос о рациональном способе теплоснабжения жилых зданий и промышленных предприятий  города.

На базе принятого  плана ГОЭЛРО и рекомендаций комиссии по теплофикации при

Главэнерго было принято решение о централизованном теплоснабжении города на базе теплофикации.

Началом теплофикации Москвы явилась прокладка в 1928 г. паропровода от экспериментальной  ТЭЦ ВТИ к заводам «Динамо», «Парострой» и другим близлежащим объектам.

В 1929 г. была сооружена  Краснопресненская ТЭЦ (ныне филиал ТЭЦ-12), снабжавшая паром Трехгорную мануфактуру, а в конце 1930 г. с  первой

Московской ТЭЦ  высокого давления (ТЭЦ-8) был подан  пар на заводы «Клейтук»,

«Новый мыловар» и Первый подшипниковый завод (ГПЗ-1) по паропроводам Ш 300 мм и протяженностью 1,5 км.

Одновременно со строительством новых ТЭЦ проводились  работы по теплофикации центра города. Еще в 1927 г. был составлен эскизный проект, а в 1931 г. от

ГЭС-1 был проложен первый в Москве водяной двухтрубный  трубопровод Ш250 мм по Раушской набережной, Старому Москворецкому мосту, по улице Разина

(Варварка) к зданию  ВСНХ на пл. Ногина (Китай-город).

28 января 1931 г. для  проектирования, строительства и  эксплуатации тепловых сетей  Москвы было создано специализированное  предприятие - Теплосеть

Мосэнерго, а в  конце года организован Всесоюзный трест «Теплосетьстрой», первым главным инженером которого был назначен В.А.Чугреев, отдавший впоследствии много сил и энергии организации эксплуатации и дальнейшему развитию тепловых сетей Москвы.

С самого начала Теплосеть  Мосэнерго явилась промышленной лабораторией для решения многих научных и технических проблем, связанных с разработкой и  освоением теплофикационного оборудования электростанций и тепловых сетей.

В области рационализации систем теплоснабжения большое значение имели работы, выполненные Московской Теплосетью в содружестве с научно- исследовательскими организациями. К  числу важнейших разработок следует  отнести:

- внедрение в качестве  типовой элеваторной схемы побуждения  циркуляции в местных системах  отопления при расчетной температуре  сетевой воды до 150°С

(по предложению  проф. В.М. Чаплина, ВТИ);

- разработку схем  присоединения абонентов горячего  водоснабжения и графиков отпуска  тепла при качественном регулировании  (ВТИ, МЭИ, Теплосеть

Мосэнерго);

- создание методов  гидравлического и технико-экономического  расчетов тепловых сетей и  разработку основ гидравлической  устойчивости их работы

(проф. Б.П. Шифринсон,  Теплосеть Мосэнерго).

Если в начальный  период теплофикации преобладало сооружение паропроводов для теплоснабжения промышленных предприятий, то в послевоенный период был взят курс на первоочередное покрытие коммунально-бытовых потребностей в горячей воде. Районы массовой застройки, а также большинство  центральных районов становились  зонами сплошной теплофикации.