Русская отопительная техника

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

«Русская отопительная техника»

Техника отопления в древности

Возникновение отопительно-вентиляционной техники в ее наиболее примитивной форме уходит своими корнями в далекое прошлое, коща человек, овладевший искусством добывания огня, стал использовать его для приготовления пищи и согревания жилища.

Древнейшие искусственные постройки - жилища, обнаруженные археологами, относятся к средней ступени дикости. Такова, например, Костенковская стоянка (Воронежская обл.), Бологовская стоянка у Ладожского озера, Волосовская стоянка (у Мурома) и др.

Жилища этого периода представляли собой землянки, покрытые сверху жердями с последующей засыпкой кровли слоем земли. В центре землянки находился очаг в виде ямы, в которой разводится костер для согревания жилища и для варки пищи. Дым от костра выходил через отверстие, служившее одновременно входом в землянку. Через это же отверстие поступал наружный воздух, необходимый для горения костра и для вентиляции землянки.

В материалах археологических раскопок на месте бывших военных крепостей Римской империи на побережье Черного моря и даже в Средней Азии весьма характерные для древнего Рима и его колоний устройства огневоздушной подпольной системы отопления и вентиляции, известной под греческим названием «хюпокаустум» (снизу согретый). Детальное описание такой отопительной системы зданий было дано Витрувием в конце I в. до н. э.

Установки огневоздушного подпольного отопления обнаружены на месте древнего города Херсонеса (на берегу Черного моря, около Севастополя) и древнеримской крепости Хараз - в Средней Азии, под базарной площадью современного города Джамбул.

При раскопках в 1937 г. города Херсонеса найдены остатки стен и фундаменты бани, состоящие из предбанника с каменными сиденьями по стенам, с полом, мощенным тесанными плитами известняка, а также смежного помещения бани с гладко оштукатуренным полом и стенами. Ниже уровня пола в западном конце бани сохранилась печь из кирпичей и обломков черепицы. Дымовые газы от печи проходили сначала под полом бани, затем поднимались по внутристенным каналам и входили внутрь помещений. После протопки печи по тому же направлению проходил наружный воздух и, согреваясь по пути, попадал в баню уже достаточно теплым, осуществляя тем самым отопление и вентиляцию помещений бани.

Жилища древнеславянских племен VШ-IХ вв. представляли собой по большей части полуземлянки, соединенные подземными крытыми ходами. Надземная часть жилищ сооружалась из столбов и переплетенных прутьев или камыша с глиняной двухсторонней обмазкой. Очаги были глинобитные. Конструкция этих очагов в некоторых случаях имела куполообразную форму с отверстием вверху для отвода дыма из печи в помещение полуземлянки.

По свидетельству арабского географа Ибн-Русте (X в.) славянам Среднего Поднепропья уже в то время был хорошо известен способ нагрева воды путем набрасывания в нее булыжника, раскаленного на своде печи-каменки, а также способ быстрого согревания помещений путем поливки раскаленного булыжника водой.

Раскопки 1940 г., производившиеся в районе Старой Ладоги, показали, что в данной местности древнерусское жилище ГХ-Х вв. отапливалось «по-черному» печью-каменкой, которая складывалась без какого-либо связывающего раствора из «диких камней» (валунов и булыжника) в одном из задних углов избы. Изба рубилась из толстых бревен и имела обычную для нашего времени двухскатную кровлю.

Рубленая изба с печью-каменкой - на севере и полуземлянка с глинобитной печью - на юге являлись основным типом жилища горожан Древней Руси.

От курной до русской печи

Известно, что древнерусские боярские хоромы XVI-XVII вв. уже отапливались изразцовыми печами с дымоотводящими трубами и что верхние покои этих хором имели весьма оригинальное воздушное отопление, обслуживаемое от печей первого этажа. В Александровском Успенском соборе, построенном при Иване Ш в конце XV в., была установлена замечательная по своей архитектурной обработке печь, разобранная лишь в 1869 г. при капитальном ремонте храма.

Грановитая палата Московского кремля, построенная в 1487-1491 гг., была оборудована подпольно-воздушной системой отопления, просуществовавшей свыше столетия. Такую же систему отопления имели, по-видимому, и другие царские палаты. Один из современников этого периода, Самуил Маскевич, в своем дневнике за 1611 г. особо отмечает, что в каменном дворце Московского кремля печи устроены под землей с душниками для нагревания комнат.

В помещениях нижнего этажа ставились кирпичные или изразцовые печи с насадными трубами, которые проходили через помещения второго этажа деревянного здания и снабжались железным затвором (или вьюшкой) на чердаке или под потолком помещения верхнего этажа. Ниже этой вьюшки (на насадной трубе) устраивался «душник», который открывался после окончания топки печи.

Таким образом, помещение верхнего этажа отапливалось горячим воздухом, который подсасывался через не плотности топочной дверцы или через открытую дверцу у печи нижнего этажа и после прохода по дымооборотам печи поступал через насадную трубу и «душник» в помещение второго этажа. Нагрев помещения верхнего этажа происходил, конечно, и за счет теплоотдачи наружных стенок насадной трубы.

Насадные, или, так их в то время называли, «проводные» трубы в верхних этажах обычно покрывались снаружи причудливыми изразцами. В некоторых случаях, когда для отопления помещения верхнего этажа «проводной» трубы с «душником» было недостаточно, около трубы ставился дополнительно «комен» (камин) со своей «за крышкой железной».

Особо широкое распространение такое отопление верхних покоев получило в ХУЛ в.

Высоко развитой технике дворцовых построек противостояла техника отопления жилищ простого люда. Не только в XV в., но и значительно позже «курная», т.е. топящаяся по-черному, печь являлась основным отопительным прибором жилой избы. Как показывает само название, курная печь не допускала разведения в ней большого огня из-за опасности воспламенения деревянных строительных конструкций избы. Во время топки печи дым заполнял всю хату и выходил затем наружу через верхнюю часть приоткрытых дверей, а через нижнюю часть этих дверей в помещение поступал холодный воздух. Однако уже в XV в. для отвода дыма часто предусматривали специальное отверстие (10x15 см) в стене почти под самым потолком избы, что в значительной мере уменьшало задымленность избы во время топки печи. Это отверстие закрывалось изнутри заслоном, как и другие применявшиеся в старину «волоковые» окна избы.

Встречался и другой способ отвода дыма из избы - через отверстие непосредственно в потолке («верхник», «дыра»). Дым уходил сначала на чердак, а затем через неплотности кровли - наружу. Сама печь обычно сбивалась из глины или складывалась на глиняном растворе из камней.

Печь-каменка в жилой избе даже в XV в. встречается сравнительно редко. Тем не менее, она надолго сохранилась как отопительный прибор в народных русских банях. За многовековой период своего существования печь-каменка принимала различные конструктивные формы.

Так, например, в Новгородских банях устраивалась трехстенная печь-каменка из кирпичей с решетчатым кирпичным сводом, на который набрасывалась сверху груда «диких» камней. В расположенный под сводом топливник закладывались дрова и туда же бросались «дикие камни» (булыжник). Печь топилась «по-черному», т.е. с выходом дыма непосредственно в помещение бани. После протопки печи раскаленный в топливнике булыжник бросали в кадку с водой, вода нагревалась и использовалась для мытья в бане.

В своем описании путешествия в Московию Адам Олеарий говорит, что в 1634 г. в богатых частных домах в Москве можно было встретить бани, которые отапливались также печью-каменкой, но уже с отводом дыма непосредственно наружу. В помещение бани выходило от печи-каменки второе отверстие, закрываемое на время топки крышкой или глиной. После протопки печи и перекрытия отверстия для отвода дыма указанное отверстие внутрь бани открывалось и через него поливали водой раскаленные на своде печи «дикие камни». Пар выходил в баню через это же отверстие и согревал помещение бани.

Отвод дыма от курной печи осуществлялся также различно. Как упоминалось выше, наиболее простым и очевидно более ранним способом следует считать отвод дыма через входную дверь, которая открывалась во время топки печи. Затем для этой цели стали устраивать отверстие в стене или «верхник», т.е. четырехугольное отверстие в потолке избы. После окончания топки отверстие для отвода дыма закрывалось деревянной втулкой или мешком, набитым тряпками.

В конце XV в. над крышами некоторых изб уже появились деревянные трубы «дымницы». Дымницы первоначально устанавливались лишь над отверстием в кровле для организованного удаления дыма из чердака, куда последний поступал через «верхник» или из сеней.

Позднее стали возводить деревянную трубу непосредственно над отверстием в потолке избы, причем, сама труба делалась из толстых «тесин» или чаще всего из «дупла», т.е. ствола гнилого дерева (осины), которое предварительно распиливалось вдоль, выдалбливалось и связывалось жгутами из ивовых прутьев.

Следующим этапом в усовершенствовании черной курной печи или, вернее, устройство для отвода от нее дыма было размещение «верхника» непосредственно над устьем печи с устройством также над устьем примитивного колпака, который соединялся с отверстием в потолке только на время топки печи. Так появилась печь «полубелок», упоминание о которой мы находим в некоторых документах XVI в. Печь-«полубелок» непосредственно предшествовала нашей обычной русской печи, которая в некоторых селах до сих пор называется «белой» печью. Она отличается от печи-«полубелка» лишь тем, что имеет сквозную трубу для отвода дыма непосредственно наружу из-под колпака над устьем печи. Первоначально труба перекрывалась кирпичами через отверстие, на чердаке. Сверх кирпичей насыпался песок для закрытия щелей. Сама труба от «белой» печи, как и прежняя «дымница», долгое время устраивалась из дерева, часто с обмазкой изнутри глиной. «Белая» печь появилась на Руси во всяком случае не позднее середины ХУЛ в.

Дымовая труба этой печи не всегда проходит вертикально через чердак. Иногда она во избежание выбрасывания искры «заламывается» на чердаке, т.е. переходит в горизонтальный «лежак», а затем уже выводится стояком наружу.

Еще задолго до появления «белой» русской печи зажиточные горожане отапливали так называемую чистую половину своей избы обычной курной печью, топка которой была выведена через стену в смежное помещение сеней или кухни. Этим избегалось задымление и излишнее охлаждение парадных покоев во время топки курной печи. Такой прием установки печей в проеме деревянной стены сохранился и после того, как печь стала топиться «по-белому», т.е. с отводом дыма через трубу.

Мастеровые люди и школы

В период создания централизованного Русского государства и вплоть до второй половины XVII в. гончарские концы больших русских городов и в первую очередь Москвы являлись основными центрами развития русского печного искусства. Здесь зарождались новые конструкции и новые архитектурные формы отопительных печей, здесь изготовлялись многокрасочные поливные художественные изразцы для облицовки печей, здесь изготавливался печной кирпич и печной прибор. Здесь же подготовлялись и высококвалифицированные печных дел мастера и «ценинные мастера большой руки» - специалисты по технике изготовления мурамленых и ценинных изразцов.

Сложный комплекс работ гончарской слободы требовал специализации по отдельным профессиям.

В рассматриваемый период отопительные изразцовые печи были еще предметом роскоши и украшения богато отделанных, преимущественно дворцовых помещений. В домах даже зажиточных горожан их можно было встретить сравнительно редко. В частности сохранившихся, далеко не полных записях дворцового строительного дела за первую половину ХУЛ в. упоминается имя «печника ценинных печей» Мартына Васильева, который в 1616 г. делал ценинные печи в покоях царицы Марии Владимировны и в других зданиях царских дворцов.

В тех же записях за 1624 и 1625 гг. многократно упоминается староста гончарной слободы Ермолка Иванов, который поставлял для московских дворцов глину, кирпич, печные изразцы, печные железные связи, заслоны и кочерги, а также брал подряд на кладку и ремонт изразцовых печей в дворцовых палатах.

В 1625 г. возглавляемая Ермолкой Ивановым артель по устройству печей в дворцовых светлицах для мастериц состояла из самого Иванова, пяти печников и шести ярыг. Очевидно, Иванов также работал в качестве печника, имея при себе, как и другие печники, одного помощника - ярыгу.

Позднее в числе крупных мастеров Московской гончарной слободы мы встречаем имя «мурамленника» (ценинных дел мастера) иноземца Евермера Орнольд (1631 г.). К периоду его работы здесь относится и введение иностранного термина «кафель» (изразец).

Памятники древнерусской техники

Никто не оставил нам хотя бы краткого описания конструкции изразцовых печей XV-XV|| вв. Даже в Дворцовых записках строительного дела мы находим лишь лаконичные указания:

... «а у печей тех нутры сделать, как ведетца в государевых хоромах»,

или:

...«и все то дело сделать, как ведетца порядком!».

Судя по сохранившимся зарисовкам и снимкам, печи XVI-ХУП вв. имели топливник с глухим подом, высоко (до 1 м) приподнятым над уровнем пола, и снабжались «душниками» для нагревания комнатного (а возможно и забираемого снаружи) воздуха.

Известно также, что некоторые, очевидно особо массивные, печи устраивались «двоечельные», т.е. с двумя отдельными топками, что каждая печь была снабжена железной массивной вьюшкой или железным заслоном и что кладка печи по периметру имела кованые железные связи.

Отрывочные сведения из описи дворцов того времени заставляют думать, что дымообороты, а также и трубы некоторых отопительных печей ХУЛ в. имели весьма значительные размеры для удобства очистки от сажи. Такие печи (например, в теплом храме Измайловского дворца постройки 1665-1669 гг.) были снабжены «от воровского люда» железным затвором и «вислым замком большой руки» или же «нутреным замком в наличном устье печи».

Возникновение промышленного производства материалов для печного отопления

В 1709 г. в России появились первые десять изразцовых так называемых «шведских» печей, изготовленных по именному указу Петра I. Производство более дешевых поливных изразцов (гладкие белые, а по ним травы синей краской) было сосредоточено сначала лишь в Н. Иерусалимском монастыре, а затем перешло на московскую частную фабрику «трубочных и ценинных дел» купца А. Гребенщикова.

В то время фабрика купца Гребенщикова уже не была единственной, специально занимающейся производством изделий для печного отопления, по свидетельству Василия Рубана, около Петербурга также находился «завод, где образцы печные писаные и всякие урны или горшки муравленые... и прочую муравленую посуду делают».

Около Петербурга еще при Петре I было широко развито заводское кирпичное производство, а Тульский завод уже продавал стальные и чугунные нетеплоемкие печи, стальные вьюшки и другие металлические изделия для комнатных печей.

Таким образом, существовавшее ранее кустарное производство всех основных материалов и изделий для печного отопления в начале ХУЛ в. уступило место производству фабрично-заводскому, что свидетельствует о резком росте выпуска продукции и о возросшем спросе на материалы для данной отрасли техники.

Указом от 20/VI 1718 г. Петр I начинает решительную борьбу против постройки в Петербурге черных изб и курных печей или печей с деревянными трубами. В этом указе предлагается: «такие печи и черные избы... ломать, и черных бы изб на дворах отнюдь не было».

Через 4 года (10/ХП 1722 г.) аналогичный указ выдается Петром I и по Москве.

Любопытно, что, начиная с 1714 г., все печи в обязательном порядке снабжались такими дымовыми трубами, в которые «могли бы входить люди и чистить их пожарного ради случая». Только в 1722 г. был издан указ, позволяющий «в малых строениях делать трубы по пропорции строения».

Указом от 29 апреля 1721 г. в Петербурге вводится обязательная ежемесячная чистка всех дымовых труб, которых (по данным 1720 г.) во всем Петербурге, не считая Васильевского острова, оказалось: 12 труб в трехэтажных домах, 210 - в двухэтажных и 8752 - в одноэтажных домах, а «сего, следовательно, 8974 трубы».

Для чистки всех этих труб создается специальный штат из 30 трубочистов и одного мастера с подмастерьем. За чистку каждой трубы с обывателей взималась особая плата.

В июле 1722 г. вводится обязательная чистка труб в Москве (4 раза в год) под руководством присланных сюда из Петербурга двух печных подмастерьев, а в сентябре 1728 г. дается аналогичный наказ губернаторам и воеводам по всем городам России.

За невыполнение правил по чистке труб и нарушение других противопожарных мероприятий при Петре I взимался с обывателей штраф.

«Дабы люди могли знать, каким образом потолки с глиною и печи делать», Петр I, кроме опубликования детальной инструкции, распорядился в 1722 г. выстроить в Москве «в Пристойном месте образцовую избу и того смотреть, дабы делали по тому образцу».

Значительно ранее этого были построены образцовые мазанки и в Петербурге, по их образцу «всем прочим жителям строить повелено, о чем и печатными указами подтверждено накрепко было апреля 4 дня 1714 года».

Русские конструкции отопительно-вентиляционных устройств XVIII в.

отопительный техника печь вентиляционный

В XVIII в. русская отопительная техника далеко продвинулась вперед и создала свои совершенно оригинальные конструкции комнатных отопительных «дрова сберегающих» печей.

Начиная с 1736 г., в Петербурге получила широкое распространение печь с горизонтальными дымооборотами, заменившая собой в домах горожан прежний тип примитивной печи, известной под названием «огненного ящика».

Русские мастеровые люди заимствовали из конструкции голландской печи лишь то немногое, что могло быть разумно использовано для создания своей оригинальной печи, более теплоемкой и более совершенной не только с теплотехнической, но и санитарно-гигиенической точки зрения.

Эта созданная нашими мастерами печь, выложенная «змеевиком», проникла с течением времени и в русскую деревню.

Приблизительно с 1742 г. в Петербурге и несколько позднее в Москве и других городах стала применяться отопительная печь «колодцами», т.е. с вертикальными последовательными дымооборотами, успешно конкурировавшая с печью, выложенной «змеевиком». К этому времени уже было замечено, что печь «змеевиком» обладает двумя существенными недостатками: появление горизонтальных трещин в кладке наружных стенок печи и скопление сажи в горизонтальных участках дымооборотов.

От ремесла к науке

1795 г. был ознаменован выходом в свет первой оригинальной русской работы по отопительно-вентиляционной технике Н.А.Львова -- «Русская пиростатика» (рис. 1). Зодчий и писатель Н.А.Львов многое сделал для развития нашей отечественной отопительной техники. Он обратил особое внимание русских техников на преимущества устройства комнатных отопительных печей с поддувалом и колосниковой решеткой, указал на недостатки конструкции каминов и предложил для увеличения КПД последних устраивать боковые стенки камина со скосом под углом 60°. Н.Львов предложил собственную оригинальную конструкцию.

Русское и иноземное

Чисто голландские печи, ввезенные в Россию Петром I, являлись зачастую лишь предметами внутренней отделки дворцовых помещений, а не отопительными приборами. Так, например, исключительно для украшения помещений были поставлены голландские изразцовые печи во дворце Петра I в Летнем саду в Петербурге; печи эти снабжены бутафорскими, из дубовых досок, дымовыми трубами, облицованными лишь снаружи кирпичом, а для отопления здесь служили камины, кухонный очаг и русская печь с насадными кирпичными трубами.

Те печи, которые действительно были использованы для отопления помещений (например, в Каменном дворце Меньшикова в Петербурге), представляют собой лишь неудачную попытку голландских мастеров увеличить применительно к нашему климату теплоемкость этих печей путем чрезмерного утолщения наружных стенок за счет уменьшения размеров и числа дымооборотов печи. В результате такой «модернизации» получились печи, у которых наружные теплоотдающие поверхности прогревались до высшей температуры (около 85 °С) лишь через 35-40 часов после топки. Эффективность теплоотдачи печи несколько повышалась лишь благодаря наличию дополнительных внутренних воздушных каналов, сообщающихся внизу с наружным (или комнатным) воздухом, а вверху (через специальные душники) - с отапливаемым помещением. В часы топки печи нагрев проходящего по этим каналам воздуха достигался пропуском воздуха через регистр чугунных труб, расположенных друг над другом, обычно в три ряда, непосредственно в топливнике печи и омываемых снаружи пламенем горящего в печи топлива. Топливник печи - глухой, высотой около 0,8 м; дымообороты - горизонтальные («змеевиком»), переходящие в отдельных случаях в вертикально-последовательные; форма печи в плане - чаще всего прямоугольная, иногда треугольная.

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.

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.

Возникшее в 90-х годах увлечение двухтрубными системами водяного отопления привело к тому, что уже через 15-20 лет редко кто считал нужным задумываться над целесообразностью применения однотрубной системы, и во всех случаях, независимо от местных условий, применяли только систему двухтрубную. Единственной фирмой, продолжавшей по традиции практиковать применение однотрубной системы водяного отопления, был Петербургский металлический завод, который достиг значительных успехов в деле конструирования и расчета данной системы.

Инж. О.Е.Крель поместил на страницах журнала «Ges Ing.» за 1905 г. большую статью с описанием схем и методов расчета горизонтальных и вертикальных однотрубных систем отопления, осуществленных этим заводом в России. В то время Металлический завод, оценив чисто монтажные преимущества однотрубной системы, уже широко практиковал предварительную заготовку почти всех элементов системы непосредственно на заводе, а на объекте производил лишь сборку системы отопления в рекордно короткие для того времени сроки.

Естественно, что такой метод работы, практиковавшийся и в отношении иногородних монтажей, действовал подкупающе не только на заказчиков, но и на специалистов отопленцев, которые иногда до курьеза были склонные приписывать однотрубной системе какие-то особые преимущества.

Так, например, инж. В. Трепке и П. Зуев, сравнивая одно и двухтрубную систему, в брошюре за 1911 г. утверждают, что вообще применение двухтрубной системы отопления надо считать несомненным плодом самой яркой рутины, так как ни практическими, ни теоретическими соображениями такое предпочтение будто бы не оправдывается.

Едва ли даже самые ярые приверженцы однотрубной системы осмелились бы сейчас опорочить систему двухтрубную. Каждая из этих систем имеет свои преимущества и свои недостатки; вопрос сводится лишь к правильному всесторонне продуманному выбору той или другой системы в зависимости от чисто местных условий.

...