Мировая история развития теплоснабжения и теплофикации

Строители данной системы - Корпуса горных инженеров полковник Фуллон и архитектор Щедрин назвали свой водяной калорифер «снарядом для нагревания жилых помещений посредством кипящей воды».

«Снаряд» имел в длину 6 м, в ширину 4 м и в высоту 2,3 м и состоял из стального подковообразного котла весом 780 кг, чугунного с продольными ребрами калорифера общим весом около 5 т и расширительного сосуда, снабженного переливной трубкой, открытый конец которой расположен над «ушатом» в зольнике котла.

Наполнение системы водой производилось вручную, через расширительный сосуд. Краник на магистральном горячем трубопроводе служил для выпуска воздуха.

По указанию строителей, «к лицевой стороне котла можно приделать градусник», которого очевидно в натуре установлено не было.

Интересно, что расширительный сосуд был присоединен не к горячей, а к обратной магистрали. Это опровергает весьма распространенное сейчас мнение, будто бы подобная схема присоединения расширительного сосуда появилась лишь в результате применения насосов с большими напорами для усиления циркуляции воды в системе водяного отопления.

Вся система водо-воздушного отопления подверглась весьма тщательному испытанию, длившемуся непрерывно с 31/ХП 1844 г. по 3/I 1845 г. Эффект действия системы вполне удовлетворил строителей: при наружной температуре около -20°R (-25 °С -прим, ред.) внутри отапливаемых помещений поддерживалась температура до +12 °R (+15 °С - прим, ред.).

Неизвестно, долго ли существовало водо-воздушное отопление в здании Академии художеств. Вероятнее всего, об этом отоплении скоро совершенно забыли. В нашей технической литературе за 1870 г. имеется указание на то, что «впервые в России» водо-воздушное отопление было устроено инж. Флавицким лишь в 1864 г. в Александровской больнице в Петербурге. Надо полагать, что, начиная с 1864 г., водяные, а также и паровые калориферы уже нашли в. России достаточно широкое применение как для воздушного отопления, так и для вентиляции зданий.

Осуществляя первые опытные установки систем центрального водяного, парового и комбинированного отопления, русские инженеры весьма внимательно следили за развитием этой отрасли техники в других странах, тщательно изучая не только литературу, но и наиболее удачные заграничные образцы отопительных устройств непосредственно в Лондоне, Париже и других городах Западной Европы. На страницах русских журналов первой половины XIX в. можно найти весьма подробное описание и чертежи крупнейших зарубежных отопительных установок с трезвой оценкой их недостатков.

Недостатки эти были настолько существенны, что многие русские и иностранные техники вообще сомневались в целесообразности применения новых видов систем отопления, обогреваемых водой или паром. Так, например, в одном из русских технических журналов за 1838 г. инж. Дестрем отмечает, что отопление горячей водой и паром должно рассматриваться как предмет роскоши и сопряжено с многими неудобствами, а потому «никогда не может войти в общее употребление».

В 1846 г. инж. Шарнгорстрем пишет, что трубы, проводящие горячую воду или пар, иногда издают неприятный запах и, «будучи проложены по комнатам, представляют безобразный вид»... Даже в 1860 г. на страницах журнала Министерства путей сообщения и общественных зданий можно прочесть, что нагревательные приборы с водой или паром «многосложны» и дороги. «Котлы, конденсаторы, расширительные снаряды и металлические проводники требуют особенно тщательной выделки и искусных приемов, если они должны удовлетворять предположенной цели продолжительное время и действовать с безопасностью. Теплота совершает в этой печи четыре перехода, прежде чем произвести полезное действие».  

 

Пути развития отопительной техники

Одновременно с изучением заграничного опыта по устройству систем центрального отопления и детальным описанием этих систем на страницах отечественных журналов русские техники осуществляли также отдельные установки, внося в иностранные образцы зачастую весьма существенные конструктивные изменения, улучшающие работу отопительного оборудования.

До нас дошли лишь отрывочные, далеко не полные сведения об установках этого периода. Известно, например, что в середине XIX в. было осуществлено водяное отопление высокого давления по видоизмененной системе Перкинса в одном из флигелей Петербургского технологического института. Эта установка почти в первоначальном своем виде сохранилась вплоть до 1930 г., когда была разобрана заводом «Гидравлика» в связи с переоборудованием отопления во всех корпусах Института.

Система отопления, запатентованная Перкинсом в 1831 г., состояла из трубки в 1" наружного и 1/2" внутреннего диаметра, со всех сторон замкнутой и наполненной водой. Прибор не имел котла, а вместо него часть труб свертывалась в бухту и складывалась в нагревательной печи. Такой же свернутой в бухту трубой отапливалось каждое помещение.

Циркулирующая в системе высокого давления вода нагревалась до температуры 260-300 °С.

Испытание системы производилось гидравлическим давлением на 150-200 ат, рабочее же давление колебалось обычно от 45 до 70 ат.

Водяное отопление среднего давления эксплуатировалось обычно при давлении до 8 ат (175 °С).

По современной классификации система Перкинса (1831 г.) должна быть отнесена к вертикально-проточной схеме однотрубной системы водяного отопления высокого давления.

Вариант этой системы, нашедшей применение в России в середине XIX в., отличается тем, что отопительные приборы каждого этажа выделены в самостоятельные циркуляционные кольца, чем, очевидно, достигался более равномерный прогрев приборов различных этажей. Кроме того, часть приборов присоединена к трубопроводам уже по горизонтально-однотрубно-проточной схеме.

В 1855 г. системой водяного отопления высокого давления было оборудовано здание Николаевского сиротского института в Петербурге. В отличие от системы Перкинса, в этой системе вместо «нагревательных спиралей» помещения отапливались гладкими трубами от четырех отдельных тепловых центров. Гладкие трубы были проложены у пола по периметру наружных стен здания. По свидетельству инж. Флавицкого, эта система отлично работала и в 1865 г., потребовав за 10 лет эксплуатации лишь мелкого ремонта кирпичной кладки у очагов.

Сохранились определенные указания на применение в России и водяного отопления системы Дювуара, но также в видоизмененном варианте. В отличие от оригинала эта система строилась в России также повышенного давления. Схема сети горизонтально-однотрубно-проточная с нагревательными приборами в виде цилиндрических печей, со сквозным внутренним каналом для увеличения теплоотдающей поверхности прибора.

Из общеизвестных в середине XIX в. в Западной Европе и в России типов отопительных котлов, в конечном итоге наиболее жизненным оказался лишь горизонтальный цилиндрический котел с одной жаровой трубой.

В 1863 г. впервые в России были применены в качестве нагревательных приборов ребристые трубы при оборудовании водяным отоплением (повышенного давления с горизонтально-цепочечной разводкой сети) вновь выстроенного при Академии художеств здания мозаической мастерской в Петербурге.

Инж. Войницкий упоминает между прочим, что к 1869 г. системой водяного отопления высокого давления частично отапливался один из флигелей Петербургского клинического госпиталя, а по сведениям 1873 г. такая же система отопления уже действовала в здании Государственной комиссии погашения долгов в библиотеке Главного инженерного управления, в доме Палиссена и других зданиях Петербурга.

Однако недостатки водяного отопления высокого и среднего давления в гигиеническом отношении были настолько очевидны, что увлечение данной системой, объясняемое, главным образом, ее дешевизной и удобством монтажа трубопроводов малого диаметра, прошло сравнительно быстро.

Уже в 1867 г. в результате проведения закрытого конкурса на проект и выполнение работ по оборудованию отоплением новой Петербургской детской больницы отдается предпочтение проекту Сан-Галли, который обязался устроить водяное отопление низкого давления в главном и контагиозном корпусах больницы с соединительной галереей, общим строительным объемом 90000 м3.

Проект отопления был готов к лету 1867 г. до начала кладки стен, а в 1869 г. все отопление уже было пущено в эксплуатацию. Схема сети отопления принята горизонтальная однотрубноцепочечная с открытой прокладкой трубопроводов (диаметром от 2" до 4") вдоль наружных стен; нагревательные приборы (ребристые горизонтальные и вертикальные трубы) закрыты щитами из листовой стали. В последующие 10 лет аналогичные системы водяного отопления низкого давления были осуществлены заводчиком Сан-Галли в одном из корпусов Елизаветинской больницы, в конторе завода и собственном особняке (с зимним садом) заводчика, в одном из деревянных бараков при Рождественской больнице и в других общественных и частных заведениях Петербурга.

Из работ Сан-Галли того же периода в провинциальных городах особо отмечались в печати: отопительное оборудование (водяное горизонтально-однотрубное низкого давления) в комфортабельном доме купца Рукавишникова и в громадном пятиэтажном доме (длиной по фасаду свыше 150 м) купца Блинова в Нижнем Новгороде.

Вторая крупная организация, Петербургский металлический завод, директором которого с 1867 г. по 1892 г. был известный инж. О.Е.Крель, также достаточно широко принимала участие в устройстве систем водяного отопления по различным городам России. Сохранились сведения, что за 25 лет своей работы на заводе О.Е.Крель выполнил в России «280 установок центральных отоплений и вентиляций всевозможных зданий на 40 000 000 ккал/час».

Таким образом, водяное отопление низкого давления, начиная с 1868 г., уже успешно конкурирует с водяным отоплением высокого давления.

В русских технических журналах все чаще стали появляться статьи, особо отмечающие, что «отопление водой, начинающее входить во всеобщее употребление, в особенности в общественных зданиях, сделало в последнее время значительные успехи в усовершенствовании приборов, их манипуляции и простоты устройства».

Прошло еще несколько лет, и водяное отопление стало настолько популярным, что, по свидетельству современников, «в 1879 г., в разгар строительной горячки, никто и слышать не хотел в Петербурге ни о каком другом отоплении, кроме водяного».

Настолько сильно было увлечение водяным отоплением, что заводчики не успевали его устраивать, и в силу этого «многие петербургские слесари и водопроводчики сделались устроителями водяного отопления».

Однако сам факт «увлечения» системой водяного отопления еще не говорит о действительно широком распространении этой системы.

Дело в том, что, во-первых, число фирм, занимавшихся в то время в России устройством центральных систем отопления, было явно недостаточным для того, чтобы частично обслужить новое строительство даже в таких крупных городах, как Москва и Петербург, во-вторых, изделия для отопительного оборудования нужно было ввозить из-за границы (преимущественно из Германии), так как отечественное производство труб резко отставало, производство ребристых отопительных приборов еще только налаживалось в Петербургском металлическом заводе и на заводе Сан-Гал-ли, а фасонные части и арматура даже в XX в. еще ввозились из Германии.

Среди крупных техников находились лица, которые в порядке собственной инициативы осуществляли опытные, иногда весьма оригинальные установки системы водяного отопления.

Так, например, Лешевич запроектировал и осуществил в 1875 г. квартирное водяное отопление низкого давления, действующее отдельно или вместе с топкой кухонного очага в каждой квартире.

Опытная установка этой первой не только в России, но и в Западной Европе системы квартирного водяного отопления была выполнена Лешевичем в доме И.А. Мерца в Петербурге.

В данном случае Лешевич применил «новейшую», по его выражению, «систему вертикального разветвления трубопроводов» с плоскими стальными нагревательными приборами, изящно оформленными в виде пилястр у наружных стен. Общая тепло-мощность системы для квартиры из 4-х комнат, передней, коридора и кухни была определена в 43 558 кал/час, а поверхность нагрева котла в 33,75 кв. фут. При эксплуатации системы в течение зимы 1875-1876 г. температура во всех комнатах поддерживалась в пределах от 14 до 17 °R (около 17-21 °С - прим. ред.).

Интересно отметить, что в журнале «Зодчий» за 1878 г. появилась заметка, автор которой утверждал, что приоритет в устройстве квартирного водяного отопления от кухонного очага принадлежит не инж. Лешевич, а печных дел мастеру Давыдову, который в 1876 г. сделал даже об этом специальный доклад на одном из заседаний общества архитекторов в Петербурге. К сожалению, никаких более точных документов о системе отопления Давыдова обнаружить не удалось.

Лешевич был прав, указывая в 1877 г., что вертикальная разводка системы отопления в России была в то время новостью по сравнению с обычными горизонтально-поэтажными схемами сети.

Обычную для нас однотрубно-вертикальную систему с обходной веткой у отопительных приборов в России стали применять лишь в 80-х годах XIX в.

В это же время появилась и двухтрубно-вертикальная система с нижней разводкой.

Лукашевич в 1880 г. приводит довольно подробные сведения о материальной части системы водяного отопления и монтажных приемах того времени: он указывает, что для этих систем применялись чугунные трубы диаметром от 2" до 4" и стальные трубы диаметром меньше 1 1\2". Чугунные трубы соединялись ребордами, между которыми прокладывалось кожаное или каучуковое кольцо, а остальные трубы собирались при помощи муфт на резьбе.

Однако как чугунные, так и стальные трубы весьма часто собирались при помощи бандажных муфт с заполнением щели между муфтой и трубой «железной замазкой».

Из всех типов нагревательных приборов наибольшее распространение имели ребристые трубы. Чугунные радиаторы появились у нас значительно позднее, около 1900 г.

В 80-х годах XIX в. отопительные приборы (ребристые трубы) обычно закрывались щитами, горизонтальные же трубопроводы прокладывались открыто у наружных стен над полом отапливаемых помещений.

В 90-х годах, характерных общим увлечением двухтрубной и однотрубно-вертикальной схемами сети, стала широко практиковаться не только в России, но и за границей, скрытая прокладка всех трубопроводов; при этом считали необходимым устанавливать нагревательные приборы по возможности в недоступном месте, например, запрятав его в нишу. Хорошей решеткой для закрытия прибора считалась только густая.