Мировая история развития теплоснабжения и теплофикации

Камино-печь (рис. 2.) снабжена переключательными клапанами, благодаря чему она может топиться по одному из следующих двух способов: при открытом клапане В дымовые газы отводятся через этот клапан из топливника А непосредственно в дымовую трубу, как это указано на чертеже; если клапан В и связанный с ним одним шарниром правый клапан С закрыты, а открыт лишь левый клапан С и правое боковое отверстие вверху первого подъемного канала, то дымовые газы из топливника А будут поступать сначала в правый боковой канал, затем омывать топливник снизу и уже по левому боковому каналу уходить в дымовую трубу.

Массивная кирпичная печь (рис. 3) также имеет обходной канал, по которому дымовые газы могут непосредственно из топливника, минуя дымообороты, уходить в дымовую трубу; если этот обходной канал перекрыть задвижкой и открыть задвижку вверху печи, то дымовые газы будут проходить развитую сеть дымооборотов, как это показано на чертеже стрелками. Схема дымооборотов параллельно-последовательная: по двум каналам, расположенным ближе к фронту печи, газы одновременно поднимаются вверх, входят в короткий горизонтальный сборный канал и из него в дымовую трубу.

Печь снабжена циркуляционными воздушными каналами, весьма удачно размещенными вокруг выполненных из клинкера стенок топливника и первого подъемного дымового канала. Топливник печи имеет колосниковую решетку и поддувало, выведенное в отапливаемое помещение. 

Прогресс техники огневоздушного и печного отопления в России в XIX и начале XX в.

В XIX в. в связи с развитием многоэтажного городского каменного строительства четко выявилась как в России, так и за границей тенденция к замене печного отопления зданий отоплением централизованным.

Зачатки подобных систем можно встретить в России еще в ХУЛ в. в виде оригинальных установок воздушного («духового») отопления помещений второго этажа при помощи «проводных труб» от печей, расположенных в первом этаже боярских домов.

В конце XVTTT в. получили некоторую известность также «воздушные печи и камины», изобретенные нашим соотечественником Н.Львовым.

В 1799 г. Н.Львов опубликовал вторую часть своего оригинального сочинения «Русская пиростатика», в котором он весьма подробно говорит о новых «духовых печах, верхние или соседственные комнаты нагревающих». Печи эти отличались от его же, Львова, «воздушных» печей только наличием длинной трубки (диаметром около 1"), которая одним концом сообщалась с наружным воздухом, затем переходила в спираль, расположенную в огневом пространстве топливника обычной комнатной печи, и заканчивалась вторым открытым концом в соседней или выше расположенной комнате.

По-видимому, количество воздуха, проходившего через указанную трубку, было настолько мало, что тепловой эффект от подобного устройства был недостаточным, несмотря на высокую (70-80°) температуру воздуха, выходящего из трубки. По этой причине «духовые печи» Н.Львова не получили сколько-нибудь заметного распространения.

В 20-х годах XIX в. в России появилась огневоздушная печь Уттермарка, которая с поразительной быстротой завоевала всеобщее признание. Эта печь выкладывалась в металлическом круглом футляре и имела глухой под и последовательные дымообороты. Сильный нагрев и интенсивная циркуляция комнатного воздуха осуществлялась через центральный (металлический) канал, отделенный от топливника печи лишь листом полукотельного железа; комнатный воздух попадал в канал через небольшие круглые отверстия, предусмотренные по периметру печи над топливником, а выходил через открытый (или дополненный каким-либо украшением, например, в виде вазы) верхний конец центрального канала над печью. Увлечение печью Уттермарка было настолько велико, что к середине прошлого века она почти вытеснила комнатные печи иных конструкций в Москве, Петербурге и других крупных городах России, но затем также быстро была повсеместно отвергнута по санитарно-гигиеническим соображениям, так как давала слишком интенсивное пригорание пыли на раскаленных поверхностях циркуляционного канала. С печью Уттермарка случилось то же, что и с пресловутыми «голландскими» и «шведскими» печами: современная так называемая «уттермарковская» печь сохранила от оригинальной печи Уттермарка лишь наружный железный кожух.

Совершенно иное следует сказать о так называемом «духовом» отоплении, образцы которого в России мы находим еще в XV в. (отопление палат Московского кремля) и в несколько видоизмененной форме в теремах ХУЛ в. По свидетельству Н.Львова (1799 г.), в его время в России существовало сравнительно большое количество именно таких систем огневоздушного отопления с «глухими» душниками, в которых происходило встречное движение воздуха: комнатного, опускающегося по каналу вниз, и нагретого в огневом кирпичном калорифере воздуха, поднимающегося по тому же каналу вверх, в отапливаемое помещение.

К заслугам Н.Львова следует отнести то, что он в 1799 г. не только отметил недостатки воздушного отопления с «глухими» душниками, но и указал способ улучшения работы «духовых» печей. «К исправлению сих печей, - говорит Н.Львов, - есть весьма легкое средство. Надобно только в душник провести холодный воздух трубою, тогда он стоячее тепло погонит из душника в комнату и как бы не был холоден, обращаясь несколько раз около теплых стен, будет и сам в верхний покой выходить теплый».

Идея и опыт Н.Львова и проф. Мейснера были восприняты Н. Аммосовым, который в 1853 г. получил привилегию на «пневматические» печи своей конструкции, а в 1841 г. дал описание этих печей в специальной брошюре. Несколько ранее в «Библиотеке для чтения» (сентябрь, 1837 г.) инж. Дестрем поместил благоприятный отзыв о «пневматических» печах Аммосова в связи с испытанием действия этих печей в Петербургском институте инженеров путей сообщения. Благодаря своему изобретению генерал Аммосов приобрел всеобщую известность.

Быстрому распространению печей Аммосова безусловно способствовала установка их в петербургском Зимнем дворце.

По утверждению Аммосова, «одна пневматическая печь, смотря по величине своей и удобству размещения жилья, может нагревать от 100 до 600 куб. сажень вместимости, заменяя собой от 5 до 30 голландских печей» при подаче в отапливаемые помещения воздуха с температурой не выше 80° Реомюра (100 °С -прим. ред.).

За сравнительно короткое время (с 1835 по 1841 г.) Аммосов оборудовал своей системой отопления свыше 100 крупных зданий в Петербурге, Москве, Воронеже, Александрове, Торжке, Выборге, Брест-Литовске и других городах России, установив в общей сложности свыше 420 «больших и малых пневматических печей».

К недостаткам калориферов Аммосова следует отнести слишком сильный нагрев стальных труб, вследствие чего происходит интенсивное пригорание пыли, содержащейся в воздухе, при протекании последнего через калорифер.

Таким образом, калориферы Аммосова были причиной порчи в зданиях Эрмитажа в Петербурге художественной росписи стен, потолков и ценных музейных экспонатов, покрывшихся густым слоем сажи. Это вызвало необходимость реставрации многих картин и выполнения заново росписи стен, причем огневоздушное отопление было заменено (1912 г.) отоплением водяным.

В целях устранения недостатков печей системы Аммосова, а также для того чтобы сделать отопительное оборудование более теплоемким (для топки системы со значительными перерывами), в середине и во второй половине XIX в. было предложено очень много новых конструкций кирпичных калориферов. Пневматическое отопление, которое сейчас принято называть воздушным отоплением с огневыми калориферами, широко применялось в России почти до конца XIX в. Этой системе отопления всегда оказывалось предпочтение даже по сравнению с отоплением водяным. Так, например, по объявленному в 1860 г. первому в России конкурсу на отопление и вентиляцию типового здания госпиталя был одобрен проект «пневматического» отопления, разработанный инж. Дершау, несмотря на то, что русским техникам уже хорошо была известна возможность применения для госпиталей систем водяного отопления.  

Освоение новых видов теплоносителей

Первая половина XIX в. во всех странах, в том числе и в России, была насыщена творческими исканиями конструктивного решения централизованных систем отопления и вентиляции с применением новых теплоносителей - горячей воды и пара.

В конце XVIII в. Сларк в Англии и, независимо от него Н.Львов в России, успешно применили пар для приготовления пищи.

В 1802 г. «Петербургские ведомости» опубликовали статью В.Крафта «О хозяйственном употреблении паров кипящей воды», в которой автор ознакомил своих читателей с возможностью использования пара для обогрева зданий, для нагревания воды и варки пищи, для обогрева грунта в теплицах и садах и даже для передвижения речных судов.

В том же 1802 г. Императорское вольное экономическое общество опубликовало в своих «Записях» статью. А.Нартова «О новом роде топления парами кипящей воды».

А.Нартов впервые в русской литературе дает краткий исторической обзор развития парового отопления в Западной Европе и впервые же приводит описание схемы системы парового отопления; присваивая отдельным элементам данной системы русское наименование, А.Нартов говорит:

«Назовем тот сосуд, в котором вода через кипячение приводится в пары - паровым котлом. Отвесную трубу, выходящую из верхней части котла и проводящую пар в горизонтальные трубы, назовем мы первым проводником, или первым кондуктором; сии горизонтальные трубы наименуем проводниками, или кондукторами, а малые трубы, из сих горизонтальных проводников отвесно вниз выходящие и провожающие пар в разгоряченную важность, -паровыми трубами»...

А.Нартов, к сожалению, совершенно не указывает, применялось ли до того времени паровое отопление у нас в России. Известно лишь, что в 1816 г. уже существовала обогреваемая паром теплица графа Д.А. Зубова в Петербурге.

Эта паровая теплица (длиной 16 м и шириной 6 м) обслуживалась от установленного в центре помещения парового обмурованного медного котла, изготовленного «по самой простой методе», так что «каждый медник в состоянии его сделать».

«От котла в обе стороны проведены горизонтально две медные трубки в палец толщины и имеющие во всю длину проколотые по бокам дырочки, в ящики или плотно сделанные и уконопаченные парники, из коих каждый в 3 саж. длины. На дно сих ящиков налита на два вершка вода, которая нагревается парами, выходящими из вышесказанных трубочек... на два вершка от горизонта воды насланы поперек доски с наверченными круглыми дырочками и покрыты метлами в три ряда. На них уже насыпана хорошая садовая земля в пол-аршина толщины, в которую и посажены ананасы»...

Мы не располагаем абсолютно точными данными о том, когда была осуществлена в России первая установка водяного отопления. Однако на страницах журнала Главного управления Министерства путей сообщения и общественных зданий за 1861 г. можно прочесть следующие строки:

«Замечательно, что еще в 1834 годе горным инженером Петром Григорьевичем Соболевским сделано было несколько весьма удачных устройств водяного отопления, но со смертью его в 1841 годе полезное дело это, к сожалению, осталось без всякого развития. Хотя впоследствии заводчик Нобель и пытался устроить в Санкт-Петербурге водяное отопление, но оно не удалось».

Неизвестно, были ли установки 1834 г. первыми в России, а также, где и какие именно системы водяного отопления осуществил в 1834 г. наш выдающийся ученый, чл.-корр. Академии наук и пионер платиновой промышленности Петр Григорьевич Соболевский.

Едва ли это была система водяного отопления высокого давления, изобретенная Перкинсом в 1832 г. в Англии, так как система Перкинса сравнительно долгое время не находила применения. Более вероятно, что П.Г.Соболевский был пионером по устройству в России гравитационной системы водяного отопления низкого давления с открытым расширительным сосудом.

Если учесть, что до выхода в свет в 1837 г. книги Чарльза Хууда (Практическое руководство по отоплению зданий горячей водой, Лондон, 1837) вся литература по технике водяного отопления сводилась лишь к журнальным заметкам и брошюрам описательного характера, без каких-либо теоретических соображений по расчету этих установок, то работы 1834 г. П.Г. Соболевского заслуживают особого внимания. Надо полагать, что П.Г. Соболевский не мог довольствоваться слепым копированием известных ему образцов, а, как и во всех своих работах по другим отраслям техники, вероятно, пытался дать теоретические основы расчета систем водяного отопления, осуществленных им еще до появления в свет книги Ч.Хууда.

Было бы ошибкой считать, что Россия является единственной страной, где первые опыты применения водяного отопления были оставлены без должного внимания.

В значительно худшем положении находится, например, Германия, где, несмотря на все усилия исследователей, до сих пор даже приблизительно не установлена дата осуществления первых установок этого рода.

Во всяком случае, в справочной книге Heidelein'a, вышедшей в 1827 г. в Штутгарте, рассматриваются лишь камины, печи, воздушное и паровое отопление, но ни одним словом не упоминается об отоплении водяном, которое, очевидно, еще не нашло в то время применения в Германии.

В 1844 г. горячая вода впервые в России была применена для централизованного нагрева воздуха водо-воздушной системы отопления и вентиляции двух больших зал объемом до 3000 м3 в здании Петербургской академии художеств.