Мировая история развития теплоснабжения и теплофикации

Отопительные приборы (радиаторы) присоединены частично по однотрубно-цепочечной, частично по двухтрубной поэтажной схеме с установкой в последнем случае переключательных трехходовых кранов на обходной ветке у приборов. Прокладка труб по помещениям - открытая. Для циркуляции воды приняты центробежные насосы (фирмы Балке) диаметром 5", спаренные с электромоторами постоянного тока, что давало возможность изменять число оборотов насоса от 500 до 1200 об./мин. Максимальный (расчетный) напор насоса - 10 м вод. ст. Тепломощность установки (включая расход тепла на вентиляцию) - свыше 1,5 Гкал/час. Так как заданием на проектирование был поставлен весьма жесткий температурно-влажностный режим зданий, допускавший колебания температур в помещениях в пределах 0,5 °С и относительной влажности в пределах 2% от оптимальных величин, то особое внимание было обращено на оборудование центральной доски управления системой. На ней была устроена электрическая сигнализация по типу мостика Уитстона для передачи величин температур из главнейших частей здания и электрическое управление открытием и закрытием задвижек на магистральных трубопроводах отопления и шиберов на воздуховодах вентиляции.

Вся система отопления и вентиляции в здании Эрмитажа просуществовала в первоначальном своем виде около 12 лет, после чего из-за отсутствия надлежащего надзора стала приходить в негодность, а в 1936 -1937 гг. была почти полностью перемонтирована заводом «Гидравлика» в связи с присоединением здания к городской теплосети.

Насосно-водяное отопление в зданиях Института инженеров путей сообщения интересно тем, что оно является первой в России установкой, обслуживающей из одного центра несколько зданий. Протяженность сети, считая от насосов до отопительного прибора, наиболее удаленного здания Музея института около 400 м; перепад температур 90/70 °С; напор насоса 10 м вод. ст.; стояки в зданиях преимущественно диаметром \".

К 1912 г. особенности устройства водяного отопления с насосным побуждением были уже в достаточной мере освоены несколькими фирмами, работавшими в Петербурге.

В 1912 г. фирма Кертинг производит монтаж уже весьма крупной для того времени отопительной установки в новом 5-этажном здании (строительным объемом 55500 м3) правления Общества Московско-Виндавско-Рыбинской железной дороги. Эта система отопления - двухтрубная с нижней разводкой, обслуживаемая от местной котельной, оборудованной тремя чугунными секционными котлами системы «Кертинг», - ничем не отличается от наших современных насосно-водяных систем отопления. Все оборудование выполнялось по проектам инж. Мельникова и Куприянова.

В «отчете по постройке дома» приведено краткое описание данной системы отопления и между прочим говорится, что для контролирования температуры в самых отдаленных и наиболее охлаждающихся помещениях в доме устроен электрический термометрдалыюметр, циферблат которого находится в котельной. Переводя указатель на номер какого-либо помещения, можно узнать температуру соответствующей комнаты в данный момент.

Однако большинство фирм, работавших в России, предпочитало монтировать системы отопления с расчетом внутридомовой сети на гравитационную циркуляцию воды и с установкой вместо котлов в подвале закрытых емкостных резервуаров, смена воды в которых производилась из центральной котельной уже при помощи центробежных насосов.

Подобных систем до 1914 г. в России было выполнено сравнительно много.

Из наиболее крупных систем такого рода можно указать на водяное насосное отопление громадных жилых корпусов по Каменноостровскому проспекту в Петербурге (проект и выполнение завода Зигеля, 1912 г.). Эта система отопления исправно действовала и в 1950 г., обслуживая свыше 4000 м2 радиаторов.

Одновременно с прогрессом техники пароводяного и водяного отопления в России развивалась и техника парового отопления, также совершенно иными путями, чем в странах Западной Европы. Различие это определялось тем, что русские техники, оценившие по достоинству, как мы видели выше, преимущества пара как теплоносителя «дальнего действия», еще в середине XIX в. с успехом применяли отбросный пар от паровых машин для отопления фабрично-заводских зданий, совершенно отказавшись, за редкими исключениями, от устройства парового отопления в жилых зданиях. В силу сказанного давление пара в системах отопления обычно принималось в пределах до 1,5 ата.

Весьма характерно, что С.Б.Лукашевич в курсе «Отопление и вентиляция» даже не затрагивает вопроса о применении отопления зданий паром повышенного давления.

Распространению паровой системы низкого давления (до 0,5 ати) в значительной мере способствовал закон от 8 июня 1887 г. о так называемых «открытых» паровых котлах. Согласно этому закону паровые котлы при давлении в них пара до 0,5 ати разрешалось ставить в подвалах даже жилых зданий, но с обязательным устройством у каждого котла гидравлического предохранителя. Конструктивное оформление такого предохранителя было весьма оригинальным: от дна парового котла отводилась вертикально вверх (на высоту не более чем 5 м над уровнем воды в котле) труба диаметром 2", затем труба загибалась вниз и открытый конец ее располагался над колосниковой решеткой котла. При повышении давления пара сверх допустимого вода выдавливалась из нижней части котла через переливную петлю и заливала топливо на колосниковой решетке.

Подобный способ устройства гидравлического предохранителя применялся в России до 1905 г., когда получили распространение гидравлические затворы, мало чем отличающиеся от современных.

Закон 1887 г. об «открытых» паровых котлах явно стимулировал применение парового отопления в общественных и даже жилых зданиях.

Тем не менее, О .И. Мельников в 1891 г. все же утверждает, что паровое отопление употребляется почти исключительно на фабриках и на него идет пар, выходящий из паровой машины. Только при применении такого пара этот род отопления становится выгодным.

Для жилых помещений паровое отопление, по утверждению О.И. Мельникова, рекомендовать нельзя. Такой взгляд на паровое отопление является весьма характерным для дореволюционной России.

В начале XX в. в России были осуществлены и первые установки вакуум-парового отопления. По свидетельству инж. СМ. Гришечко-Климова такое отопление существовало, например, в Успенском соборе Московского кремля, а также на заводе швейных машин в Подольске. К сожалению, никаких конкретных данных по этим установкам не имеется.

Более подробные сведения сохранились в вакуум-паровом отоплении зданий окружной ныне 2-й клинической больницы в Одессе.

Первая очередь этой больницы на 828 коек была закончена постройкой осенью 1902 г. Автор проекта - арх. В.А.Добровский. Больница состоит из 17 корпусов, расположенных на участке в 9,1 га. Общая площадь застройки 16000 м2, строительный объем зданий 160,5 тыс. м3.

Все корпуса больницы с 1902 г. имели централизованное тепло и электроснабжение от собственной блок-станции, расположенной в центре больничного участка.

Станция была оборудована четырьмя ланкаширскими котлами, каждый по 87,5 м2 (постройки Новороссийского завода в Одессе), тремя паровыми динамомашинами общей мощностью 245 л.с. и дизелем с динамомашиной на 40 л.с, паровыми насосами Вортингтон для питания котлов и тремя вакуум-паровыми насосами Вортингтон, обслуживающими централизованное вакуум-паровое отопление всех корпусов. В каждом вакуум-насосе паровые цилиндры были диаметром 7,5", водяные цилиндры - 8,5" и длина хода 10".

Для удобства обслуживания всего теплового хозяйства подвальное помещение здания станции сообщалось подземными проходными туннелями со всеми корпусами больницы. Такие же туннели были предусмотрены по периметру наружных стен под полом первого этажа каждого корпуса. В этих туннелях были проложены паровые и конденсационные трубопроводы отопления, паропроводы для кухни, паропровод высокого давления для стерилизации и приготовления кипятка (в каждом корпусе), телефонные и электрические кабели. Общая длина трубопроводов была более чем 43 км. Во всех корпусах было установлено до 1600 радиаторов общей поверхностью нагрева до 3,4 тыс. м2. Для целей отопления использовался мятый пар от паровых машин и паровых насосов Вортингтон с предварительным пропуском этого пара через маслоотделитель и с автоматической добавкой в случае надобности острого пара после редуцирования его до атмосферного давления. Под воздействием двух вакуум-насосов, присоединенных на станции к конденсационной линии и создававших соответствующее разрежение во всех точках разветвленной сети отопления, пар поступал со станции в подземные магистральные паропроводы по двум веткам (каждая по 12") в местные системы отопления корпусов и затем в отопительные приборы, снабженные угловым вентильным краном на входной и автоматическим парозапирателем - на выходной ветке у каждого прибора.

Работа вакуум-насосов и создаваемое ими разрежение регулировалось при помощи автоматов, воздействующих на клапан, установленный на подводке к насосу рабочего пара. Каждый насос был, кроме того, снабжен контрольным автоматически регистрирующим вакууметром.

Отопительная сеть в каждом корпусе - с нижней разводкой, открытая, с присоединением радиаторов к трубам через нижние нипельные отверстия. Сами радиаторы - чугунные четырехколонные, снабженные только нижними нипельными соединениями. Трубы теплосети - до 4" имели стальные фланцевые и резьбовые соединения, а от 5 до 12" - чугунные фланцевые и раструбные.

Что касается расчетных данных, то имеются лишь отрывочные указания на то, что теплопотери помещений подсчитывались по таблицам инж. А.А.Саткевича (изд. 1898 г.), а поверхность радиаторов и вся сеть вакуум-парового отопления - по таблицам фирмы Вебстер. Расчетный перепад давлений в сети, к сожалению, не указан.

Вся постройка и оборудование больницы выполнялись городским управлением под наблюдением местной Строительной комиссии в период с весны 1900 г. по осень 1902 г.

Попутно отметим, что вентиляция в корпусах больницы осуществлялась путем подачи свежего воздуха под радиаторы через отверстия в наружной стене, снабженные съемными матерчатыми фильтрами, а вытяжка - через внутристенные каналы, выведенные сверх крышки и снабженные индивидуальными дефлекторами.

При осмотре больницы в июне 1949 г. можно было убедиться в том, что все отопительное оборудование больницы в основном сохранилось. Однако в связи с переходом на электроснабжение от города, отопление, по заявлению администрации, обслуживалось уже не отработанным, а острым паром, который в зиму 1948-1949 гг. подавался в отопительную сеть с повышенным давлением.

Впервые в отопительной технике пар получил весьма оригинальное применение в так называемом паро-бетонном отоплении, изобретенном инж. В.А.Яхимович в 1905 г. В отличие от обычного парового отопления здесь вместо радиаторов применялись обогреваемые паром приборы, состоящие из трубчатой батареи, покрытой бетоном из щебня, песка и цемента.

Такое устройство позволяло не только понизить температуру наружной поверхности приборов до пределов, допустимых гигиеническими нормами, но и придать этим отопительным приборам любое оформление, определяемое внутренней отделкой и назначением помещения.

В своем докладе на IV съезде русских зодчих в 1911 г. инж. Яхимович особо подчеркнул, что при данном типе отопления «нагревателями могут быть полы, балясины перил, колонны, пилястры, вазы, статуи и пр.,» так как бетон, в котором заложены паровые трубы, по затвердевании полностью сохраняет приданную ему архитектурную форму, а появляющиеся при нагреве бетона волосные трещины легко могут быть замаскированы тем или иным способом.

Впервые паробетонное отопление системы Яхимовича было удачно осуществлено в 1907 г. в больнице на ст. Ртищево, а затем и в целом ряде других больничных, школьных и общественных зданий.

Всего в период с 1907 по 1911 гг. было выполнено свыше 20 установок, из них в трех случаях в качестве теплоносителя был применен уже не пар, а горячая вода.

Так у нас в России зародилось отопление, которое в скором времени получило широкое распространение в Западной Европе и, главным образом, в Англии под названием «панельного» и «лучистого» отопления.

Из оригинальных установок инж. Яхимовича до наших дней еще сохранились в некоторых банях постройки «теплые полы» с заложенными в толщу бетона паровыми змеевиками.

Попутно хочется отметить, что прототипом панельного отопления можно считать наши оригинальные отопительные установки середины ХУШ в. с дымооборотами от печей внутри капитальных стен здания. 

Книги и школы

XIX в. дал России целую плеяду талантливых «пиротехников», много сделавших для прогресса русской отопительно-вентиляционной техники, несмотря на то, что в XIX в. у нас еще не было учебных заведений, в задачу которых входила бы специальная подготовка кадров этого профиля.

В основном это были лица с архитектурным образованием - питомцы старейшего в России высшего учебного заведения - Императорской академии художеств. Однако среди крупных специалистов по отопительно-вентиляционной технике в начале XIX в. мы встречаем также бывших воспитанников Горного института, основанного в 1774 г., Института путей сообщения (1810 г.) и Технологического института (1828 г.).

Начиная с 1830 г., расширяется сеть специализированных строительных учебных заведений: организуются Архитектурное училище (1830 г.), Архитекторская школа (1832 г.) и Училище гражданских инженеров (1832 г.) в Петербурге, а также специальное дворцовое Архитектурное училище (1832 г.) - в Москве.

Далее, в 1842 г., в результате слияния Архитекторской школы и Училища гражданских инженеров в Петербурге открывается Строительное училище - старейшее в России строительное учебное заведение, впоследствии Ленинградский Инженерно-строительный институт.

Во всех перечисленных выше и других специальных учебных заведениях России в первой половине XIX в. сведения по технике отопления и вентиляции давались в общем курсе архитектуры или частей здания. О полноте этих сведений можно судить хотя бы по учебным руководствам, составленным архитектором Свиязевым для Горного института и вышедшим в свет в период с 1833 по 1843 гг. Уже в первом издании «Руководства к архитектуре» (СПБ, 1833), Свиязев подробно останавливается не только на печном отоплении, но говорит также об огневоздушном отоплении и о вентиляции зданий теплым и неподогретым воздухом, уделяя особое внимание вопросам инфильтрации. В последующих изданиях и особенно в Учебном руководстве к архитектуре, изд. 1839 г., сведения по отопительно-вентиляционной технике значительно углубляются и расширяются. В то же время все текущие вопросы по технике отопления, вентиляции, а также подробные статьи и отчеты о развитии этой техники в Западной Европе находят отражение в периодической печати и в первую очередь в трудах Вольного экономического общества, в Горном и Инженерном журналах, а со второй половины XLX в. - в журнале Министерства путей сообщения и журнале «Зодчий».