Мировая история развития теплоснабжения и теплофикации

Выше уже упоминалось о том, что в конце XVIII в. (1795 и 1799 гг.) вышло из печати оригинальное сочинение Н.Львова -«Русская пиростатика», в значительной мере способствовавшее возрождению русской отопительной техники. В 1845 г. была опубликована брошюра горного инженера Фуллона и архитектора Щедрина «Описание снаряда для нагревания жилых помещений посредством кипящей воды», а в 1867 г. - сочинение Павла Тикстона «Отопление зданий по усовершенствованной системе кругообращения горячей воды в трубах». Фуллон и Щедрин ознакомили русских техников с выполненной ими, впервые в России, системой водо-воздушного отопления в части здания Академии художеств, а Павел Тикстон также впервые в русской литературе дал краткий исторический обзор развития водяного отопления, начиная с установок эпохи древнего Рима и до систем водяного отопления высокого давления, пользовавшихся большим успехом в середине XIX в.

В 1867 г. вышел из печати капитальный труд И.И.Свиязева «Теоретические основания печного искусства», подводящий итог многолетней плодотворной работе автора по теории и практике печного отопления. Труд И.И.Свиязева в значительной своей части был опубликован в 1873 г. во Франции.

В 1859 г. начал свою работу специальный комитет по рассмотрению различных систем вентиляции «применительно к климатическим условиям России». Опубликованием трудов Комитета в 1864 г. было положено начало дальнейшим теоретическим исследованиям в России вопросов вентиляционной техники.

В конце этого же десятилетия появились и практические руководства по устройству систем отопления и вентиляции: «Собрание таблиц и формул для инженеров, архитекторов и механиков», составленное инж. А.А.Недзялковским (СПБ, 1867-1869), и практическое руководство по вентиляции и отоплению инж. И.Флавиц-ского (СПБ, 1870).

Справочник Недзялковского был весьма полезным пособием для работников по отопительной технике того времени. В разделе «Вентиляция и отопление зданий», составленном под редакцией инж. Войницкого, в справочнике приведена формула Ньютона для подсчета теплопотерь отапливаемых помещений, затем кратко рассматриваются камины, печи, огневоздушное паровое и водяное отопление; дается правильное определение величины гравитационного напора водяной системы, но в части подбора поверхности отопительных приборов и диаметров труб имеются лишь чисто

практические указания. Характерно, что для иллюстрации схемы водяного отопления низкого давления Недзялковский приводит лишь однотрубную схему сети с поэтажной цепочечной разводкой, причем в качестве отопительных приборов им указаны ребристые трубы, последовательно присоединенные к «лежаку», скрытому в междуэтажном перекрытии.

Такая схема сети была осуществлена впервые в 1863 г. в здании мозаичной мастерской при Петербургской академии художеств и затем в течение нескольких десятилетий широко применялась в России.

К 1870 г. в учебных заведениях России уже вводится чтение специального курса отопления и вентиляции зданий. Одним из первых, если не первым, учебным руководством по упомянутой дисциплине можно считать литографическое издание курса лекций инж. Г.С.Войницкого в Николаевской инженерной академии в 1869 -1870 гг. (литография Диле, СПБ, 1870 г. 216 листов текста и 14 листов чертежей). По-видимому, литографированным курсом Войницкого пользовались некоторое время в качестве учебного руководства и в других учебных заведениях, так как это издание курса хранилось по крайней мере до 1930 г. в библиотеках Технологического института, института инженеров путей сообщения и Строительного института (бывший Институт гражданских инженеров) в Ленинграде.

В своем курсе Войницкий дает краткую теорию горения, вводит формулу для подсчета коэффициента теплоотдачи через многослойную стенку, кратко говорит о комнатных печах, подробно останавливается на описании водяного отопления системы Перкинса, Дювуара, Леблана, д'Амелинкура, а также приводит чертеж и описание (без указания даты и места возникновения) обычной для нашего времени однотрубно-вертикальной водяной системы отопления низкого давления и двухтрубно-вертикальной системы с нижней разводкой. Расчетная часть ограничивается определением теплопотерь и практическими указаниями о выборе поверхности нагрева отопительных приборов и диаметров циркуляционных труб. Материалы и сведения по огневоздушному отоплению и вентиляции имеют в литографическом курсе инж. Войницкого также чисто описательный характер.

1880 г. имел решающее значение  для дальнейшего и при том всестороннего развития отопительно-вентиляционной техники в

России: в этом году вышел из печати серьезный систематический курс отопления и вентиляции С.Б.Лукашевича. 29 января 1880 г. С.Б.Лукашевич в торжественной обстановке передал в дар Петербургскому обществу архитекторов экземпляр своего «Курса», подчеркнув тем самым огромное значение отопительно-вентиляционной техники для нашего зодчества.

Он дал русскому технику полноценное руководство, которое по широте охвата и критическому анализу всех вопросов отопительно-вентиляционной техники ни в какой мере не уступало аналогичным трудам, имевшимся в то время в Западной Европе.

В разделе «Печное отопление» Лукашевич излагает теорию расчета всех элементов отопительных печей; дает детальные чертежи печей наиболее рациональной конструкции, подчеркивая при этом целесообразность применения однооборотных печей, снабженных топливником с поддувалом, хотя по его личным опытам наличие колосниковой решетки при топке дровами увеличивает КПД печи в среднем лишь на 5 %.

В разделе «Системы водяного отопления» СБ. Лукашевич дает краткую историю вопроса; детально рассматривает новейшие для того времени схемы водяного отопления с критическим анализом каждой схемы, излагает теорию расчета всех элементов двухтрубной и однотрубной системы водяного отопления и дает в заключение конкретный пример расчета однотрубной горизонтально-цепочной системы отопления для двухэтажного здания.

Современных техников, привыкших при расчетах водяной системы пользоваться удобными и простыми таблицами и номограммами, поражает сложность и громоздкость расчетных формул, предлагаемых Лукашевичем, а также иностранными авторами того времени, для определения размеров основных элементов системы отопления. Например, диаметры труб расчетного циркуляционного кольца определялись следующим образом.

1.         Исходя из предположения, что скорость воды во всех участках системы одинакова (0,2-0,3 фута в 1 сек.), определялись площади трубопроводов на каждом участке.

2.    По найденным площадям выбирались ближайшие торговые размеры труб (диаметром не менее 1") и определялась фактическая скорость воды в этих трубах.

Составлялось общее уравнение сразу для всего циркуляционного кольца уже с учетом изменения скоростей, потерь напорана поворотах, учетом коэффициентов трения воды (по Вейсбаху)в зависимости от фактической скорости движения воды в каждом участке кольца. Указанное уравнение в целом представляло собой квадратный корень из дроби, в знаменателе которой число отдельных многочленов получалось равным примерно шестикратному числу всех участков циркуляционного кольца.

3.         Результат решения общего уравнения сопоставляли с располагаемым напором; если запас напора получался в пределах от 30до 50%, расчет данного кольца считался удовлетворительным. В противном случае для части участков циркуляционного кольца принимались другие диаметры труб и снова решалось общее уравнение для всего кольца. Если учесть, что в двухтрубной системе ив системе однотрубной с обходными участками у приборов числорасчетных циркуляционных колец определялось числом отопительных приборов, а в горизонтальной или вертикальной однотрубно-цепочечной схеме сети лишь числом стояков (или «лежаков»), то становится понятным, что расчет однотрубно-цепочечных схем был во много раз проще расчета какой-либо другой схемы сети.

К заслугам С.Б.Лукашевича должно быть отнесено и то, что он первый обратил внимание на существенные недостатки всякой однотрубно-цепочечной системы водяного отопления, не допускающей установки регулировочных кранов у отопительных приборов. С.Б.Лукашевич утверждал, что широкое применение в России горизонтально-цепочечной системы водяного отопления «способствовало дискредитированию данной системы, возбуждая весьма справедливые жалобы, которые очевидно заслужены не водяным отоплением, а дурным его устройством».

В курсе Лукашевича 1880 г. мы находим не только однотрубную схему сети с обходными ветками у приборов при вертикальной и горизонтальной разводке трубопровода, но и схему с установкой трехходовых кранов в местах ответвления воды от стояка к прибору.

Лукашевич уделяет большое внимание огневоздушным системам отопления и вентиляции и вообще вентиляции с термическим побуждением воздуха, приводя в своем курсе детальный расчет тепловых центров, воздуховодов и прочих элементов этих систем. Курс отопления и вентиляции Лукашевича был принят во всех учебных заведениях России конца XIX в. По этому курсу изучали отопительно-вентиляционную технику и наши будущие крупнейшие специалисты А.К.Павловский и В.М.Чаплин.

С.Б.Лукашевич был не только теоретиком, но и крупным инженером-практиком. В 1885 г. он организует «Товарищество по устройству отопления и вентиляции», успешно конкурировавшее с иностранными фирмами, работавшими в то время в России. Насколько резко ощущалась необходимость в создании таких проектно-монтажных организаций, как «Товарищество Лукашевич», видимо из того, что по данным Флавицкого в 1883 г. «во всей Российской империи в казенных разного ведомства зданиях, в которых устроены системы отопления с искусственной вентиляцией и увлажнением воздуха, как-то: в больницах, тюрьмах, приютах, учебных заведениях и пр., проживает не свыше 100 тысяч человек».

С 1885 г. по 1905 г. «Товарищество», возглавляемое Лукашевичем, запроектировало и выполнило в натуре свыше 200 крупных отопительно-вентиляционных установок, не считая специального оборудования для бань, прачечных и кухонь. Многие отопительно-вентиляционные установки и изделия с маркой «Товарищество Лукашевичъ» сохранились до наших дней. С.Б.Лукашевич создал свою, русскую школу отопительно-вентиляционной техники и лично воспитал многочисленных учеников и своих последователей.

После выхода в свет в 1880 г. первого издания курса С.Б.Лукашевича русская литература стала быстро пополняться как капитальными трудами, так и оригинальными журнальными статьями, детализирующими и углубляющими теорию и практику отопления и вентиляции.

В 1889 г. вышло (второе, значительно дополненное) издание курса С.Б.Лукашевича. В 1890 г., а затем вторым изданием в 1901 г., появился курс отопления и вентиляции Веденяпина. В 1892 г. юбилейным изданием Института гражданских инженеров (СПБ) вышел капитальный труд по строительной теплотехнике инженера-архитектора П. Сальмановича под заглавием «Прикладная термокинематика или закон Ньютона о теплопроводности».

Труд П.Сальмановича имел громадное влияние на дальнейшее развитие строительной теплотехники в России.

Начало XX в. весьма характерно резким ростом наших отечественных кадров по отопительно-вентиляционной технике, повышением требований, предъявляемых к отопительно-вентиляционному оборудованию общественных и частных зданий, и, наконец, стремлением к возможно большей увязке строительных работ с работами по монтажу систем отопления.

Русских техников уже не удовлетворяло такое положение вещей, при котором в результате конкуренции между фирмами, занимающимися отопительной техникой, выбор той или иной системы отопления определялся не гигиеническими и технико-экономическими соображениями, а лишь первоначальной стоимостью системы, причем в погоне за дешевизной вопросы не только гигиены, но и последующей эксплуатации оборудования отодвигались на второй план.

Неудивительно поэтому, что на III съезде русских зодчих в январе 1900 г. уже серьезно обсуждаются ближайшие задачи отопительно-вентиляционной техники и внимание съезда сосредоточивается на докладе инж. Г.П. Ровенского «О выборе системы отопления и вентиляции здания». В своем докладе инж. Ровенский особо отмечает тот печальный факт, что выбор фирмы обычно предрешает и самую систему отопления и вентиляции, независимо от назначения и специфических особенностей здания.

По докладу инж. Ровенского Ш съезд русских зодчих принял следующее постановление:

1)        системы отопления и вентиляции должны выбираться сообразно роду и назначению здания, а также местным частным условиям;

2)   проект отопления и вентиляции должен разрабатываться одновременно с проектом здания, по возможности при участии особых специалистов;

3)   желательно, чтобы конкурсы на проект отопления и вентиляции были обставлены так же, как и на другие строительные работы;

4)   желательно, чтобы работы по устройству отопления и вентиляции сдавались по проектам, сметам и кондициям, более подробно разработанным.

Однако в условиях частной конкуренции в царской России это постановление Ш съезда русских зодчих не так уж легко было провести в жизнь. Каждая фирма рекламировала именно «свою» систему отопления и применяла ее во всех случаях, когда к этому предоставлялась малейшая возможность.

В 1904 г. вышел из печати курс отопления и вентиляции профессора Института гражданских инженеров А.К. Павловского - ученика и достойного представителя школы проф. С.Б.Лушакевича.

А.К.Павловский, начиная с 3-го издания своего «Курса», упорно пропагандирует среди нити техников преимущества именно насосно-водяной системы отопления, предсказывая данной системе большое будущее. В этом большая заслуга А.К.Павловского, курс отопления и вентиляции которого был широко известен среди специалистов по отопительно-вентиляционной технике.