Русская отопительная техника

Весьма характерным для начала XX в. нужно считать общее стремление к уменьшению первоначальной стоимости системы водяного отопления за счет применения открытой прокладки трубопроводов и открытой же установки нагревательных приборов в отапливаемых помещениях.

По словам В. Трепке, эта идея зародилась около 1903 г. и «с легкой руки московских устроителей отопления» получила широкое распространение, причем «один из отопителей пошел так далеко, что доказывал при общем хохоте в Архитектурном обществе, что рационально поставленная труба, а тем паче нагревательный прибор, не может являться диссонансом в отделке помещения, нарушить эстетическое впечатление и шокировать стильную обработку помещения».

Ограниченный радиус действия гравитационной системы водяного отопления, затруднения с прокладкой по помещениям трубопроводов больших диаметров, а также затруднения при использовании гравитационной системы для отопления помещений, расположенных на одном уровне с котлом, привели к созданию систем с искусственным побуждением. Высказывания о целесообразности применения таких систем и даже отдельные опытные установки мы встречаем в различных странах еще в первой половине XIX в. (например, «циркулятор» Экштейна и Басби в 1832 г.).

В конце XIX в. и в начале XX в. получили заметное распространение системы, побудительная циркуляция воды в которых достигалась путем подмешивания в подъемный стояк воздуха, пара, перегретой воды и т.п.

Схемы и описание многочисленных вариантов таких систем (Рекка, Брюкнера, Юргенса, Больце, Обремовича и др.), применявшихся в различных странах, в том числе и в России, можно найти в нашей литературе начала XX в., например, в курсе проф. А.К.Павловского.

Все эти системы отличались сложностью в эксплуатации, но позволяли вместе с тем обойтись без расхода электроэнергии на работу циркуляционных насосов, что было особо существенно в условиях России того времени. Учитывая эти условия, проф. В.М.Чаплин разработал и в 1903 г. впервые применил совершенно оригинальную систему паро-водяного отопления, получившего в следующем десятилетии значительное распространение, особенно в Москве.

Схема этой системы представлена на рис. 4.

В центральной котельной этой системы установлены водогрейный котел А и паровой В. цилиндре С местной системы водяного отопления происходило смешение воды двух различных температур: более горячая вода, идущая из котла А по трубам а и ответвлениям d, вспрыскивается в нижнюю часть цилиндра С, частично подсасывает более холодную воду из обратных трубопроводов местной системы и вместе с тем повышает гидродинамическое давление в этой системе. Соответствующий объем воды вытесняется из местной системы по трубе b в сборник D, установленный в котельной, откуда эта вода подсасывается пароструйным элеватором К и этим же элеватором направляется через водогрейный котел А в магистральные трубопроводы а.

Питание парового котла В происходит автоматически через переливную трубу расширительного сосуда L. Температура воды, выходящей из котла А, обычно поддерживалась на уровне 100-105 °С. Паровой котел В в зависимости от радиуса действия всей системы работал под давлением от 0,5 до 3,0 ат.

К моменту появления паро-водо-водяного отопления системы проф. Чаплина пар уже широко использовался как теплоноситель «дальнего действия» не только на фабриках и заводах, но и в гражданском строительстве. В последнем случае пар служил для нагрева воды при помощи бойлеров рубашечного типа или с паровым змеевиком в местной гравитационной системе отопления.

Наиболее распространенная схема подобного отопительного оборудования, по которой, в частности, было выполнено в 1885 г. отопление громадного нового корпуса рисовального училища Штиглица в Петербурге, дана на рис. 5.

Аналогичная схема была существлена в натуре для отопления (но уже от местной теплоэлектроблок станции) нескольких крупных зданий Училищного совета и соседних с ними зданий Синодальной типографии в Петербурге. Проект этой установки разрабатывался при непосредственном участии и под руководством В.В.Дмитриева, по-видимому, в период 1903-1905 гг.

В 1903 г. пароводяным отоплением было оборудовано 13 корпусов Петербургской городской детской больницы с подачей к указанным корпусам отбросного пара от местной электростанции (с добавлением острого пара), по схеме, приведенной на рис. 6. Внутри каждого корпуса были предусмотрены двухтрубные гравитационные системы водяного отопления с местными пароводяными бойлерами.

Магистральные наружные паропроводы, а также трубы для возврата в котельную конденсата, проходили в подземных туннелях, высотой 2,0 м и шириной 1,25 м. Давление пара в котлах поддерживалось в 6 ат. Автором всего проекта был А.К.Павловский, под наблюдением которого осуществлялось и выполнение в натуре всего оборудования. Экспертом по проекту и оборудованию местной ТЭС был В.В.Дмитриев.

По совершенно аналогичной схеме проф. В.В.Дмитриев в 1908-1910 гг. осуществил пароводяное отопление 37 корпусов Петербургской больницы - ныне больницы им. Мечникова. Несколько ранее, в 1902 г., такая же схема теплоснабжения и отопления была принята для корпусов Политехнического института в Петербурге.

Из приведенных примеров видно, что пароводяное отопление в дореволюционной России применялось в довольно широких масштабах и что наши специалисты были весьма заинтересованы в переходе с гравитационного к искусственному побуждению циркуляции воды, по крайней мере, во внутридомовых системах отопления.

Попытка перехода на насосное побуждение была сделана инж. Пилькевичем, который в 1902 г. «испрашивал привилегию на применение к водяному отоплению насосов», но в этом ему было отказано «за непредставлением детальных чертежей».

В том же 1902 г. по одному из конкурсных проектов на отопление оранжерей Петербургского ботанического сада предлагалось осуществить насосно-водяное отопление всех оранжерей этого сада от одной центральной котельной.

Однако эта новая система не встретила поддержки у жюри конкурса: оранжереи Ботанического сада были оборудованы местными системами водяного и частично парового отопления, причем общее число постоянно действующих тепловых центров (котельных) было равно 26. В таком децентрализованном виде тепловое хозяйство Ботанического сада существовало свыше 20 лет и лишь в 1925 г. оно было заменено центральной насосно-водяной системой отопления.

Столь осторожное отношение наших техников к насосным системам водяного отопления имело свои основания. Дело в том, что в августе 1901 г. вопрос о целесообразности применения водяных систем с насосным побуждением горячо обсуждался на Ш Германском съезде по отоплению и вентиляции, на котором в числе представителей от различных стран были и представители технических кругов России. Как это ни кажется сейчас странным, Ш Германский съезд отнесся весьма сдержанно к докладу инж. Тихельмана о намеченной им для Дрезденской больницы водяной системе с насосным побуждением. Даже «отец немецкой отопительной техники» проф. Ритшель высказался отрицательно, заявив, что «серьезным препятствием для достижения цели может послужить то обстоятельство, что во многих случаях греющая вода должна будет одновременно транспортировать к местам потребления значительные количества тепла и, не задерживаясь в своем движении, отдавать это тепло потребителю». В итоге Дрезденская больница была оборудована в 1902 г. не насосно-водяной, а паровой системой отопления.

Совершенно очевидно, что и в России отказ в 1902 г. от насосной системы отопления оранжерей Ботанического сада можно объяснить только пагубным влиянием на русских техников только что закончившегося Германского съезда. Но, как мы видели выше, уже через год в России была с успехом применена водяная система с паровым эжекторным побуждением (система В.М.Чаплина).

Водяное отопление с насосным побуждением было впервые осуществлено в России в 1909 г. в здании петербургского Михайловского театра. Автором проекта был инж. Н.П. Мельников, много сделавший для внедрения насосно-водяных систем отопления в практику. Монтаж отопительного оборудования Михайловского театра выполняла фирма Кретинг, где, кроме Н.П. Мельникова, в 1909 г. работал еще в свои студенческие годы будущий крупнейший советский специалист по отопительно-вентиляционной технике, профессор Ленинградского политехнического института А.А. Крауз. Одним из членов комиссии по контролю за разработкой проекта и монтажем оборудования театра был известный гражданский инженер Н.Н. Тетервников. Схема отопительной сети для Михайловского театра принята была двухтрубная с нижней разводкой. Каждый нагревательный прибор был снабжен обходной веткой с переключательным трехходовым краном в целях сохранения неизменного количества циркулирующей в системе воды, независимо от числа выключаемых радиаторов. Прокладка трубопровода в отапливаемых помещениях - открытая. Радиаторы также расположены открыто под окнами и частично у глухих стен.

Общая тепломощность установки, включая и расход тепла на вентиляцию театра, около 1 Гкал/час, причем в качестве источника тепла был использован отработанный пар от паровых машин местной электростанции.

Щит управления давал возможность осуществить из одного центра контроль и регулирование температуры в главнейших помещениях театра.

Система отопления рассчитана на перепад температур 90/70 °С. Суммарная потеря напора в сети около 5 м вод. ст., благодаря чему почти все стояки и ответвления к приборам были приняты диаметром i/j" при скорости движения воды в них до 1 м/с.

Монтаж отопления и вентиляции Михайловского театра был произведен фирмой Кертинг в рекордно короткий для того времени срок: с 15 мая по 15 августа 1909 г.

По свидетельству Н.П. Мельникова, пуск в действие и регулировка системы отопления не вызвали каких-либо затруднений, а последующая эксплуатация убедила в том, что для поддержания нормального температурного режима в здании театра не требовалось нагревать воду до 90 °С, как это было предусмотрено проектом.

Система отопления в здании Михайловского театра с небольшими изменениями, к которым в первую очередь относится установка чисто отопительных котлов, произведенная в связи с присоединением театра к городской электростанции, существовала до самого последнего времени и лишь в период 1937-1940 гг. была полностью демонтирована.

В 1911 г. по докладу Н.П. Мельникова «Утилизация электрической станции Михайловского театра для целей отопления» IV съезд русских зодчих вынес следующее весьма знаменательное постановление:

«Ввиду серьезного значения, какое имеет использование электрических станций для целей отопления, признать желательным введение в программу электротехнических учебных заведений подробное изучение этого вопроса».

После удачного опыта с оборудованием зданий Михайловского театра насосно-водяное отопление сразу же находит применение и в некоторых других крупных зданиях Петербурга: в Мариинском театре (1911 г.), в здании Эрмитажа (1912 г.), в новых корпусах Института инженеров путей сообщения (1912 г.), в корпусах Орудийного завода (1912 г.) и др.

На всех перечисленных объектах отопление было запроектировано Н.П. Мельниковым и выполнено фирмой Кертинг так же, как в Михайловском театре, т.е. с использованием отбросного тепла от местных электростанций, а в корпусах Орудийного завода - с утилизацией тепла от дизельной станции и от паровых молотов.

Особый интерес представляет отопительное оборудование зданий Эрмитажа. Замена пневматического отопления системы Аммосова водяным в значительной мере способствовало сохранению музейных коллекций. Учитывая местные условия производства монтажных работ в богато отделанных помещениях с массивными стенами и перекрытиями, была принята схема сети с преимущественно горизонтальной разводкой при небольшом числе стояков, питающихся от магистральных трубопроводов, проходящих по подвалу зданий.

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».

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.

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.

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.

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:

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

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

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

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.

Профессор В.М.Чаплин также не менее настойчиво внедрял в практику водяные системы отопления, но не насосные, а своего изобретения, т.е. с паро-энжекторным побуждением. Мало кто знает, что В.М.Чаплин еще в 1909 г. дал исчерпывающий анализ вопроса о распределении напоров в насосно-водяной системе отопления при различных вариантах подключения к сети расширительного сосуда. Эта оригинальная работа В.М.Чаплина представляет особый интерес, так как до него по данному вопросу имелись лишь краткие соображения, высказанные инж. Тихельманом в 1901 г. на Ш Германском съезде по отоплению и вентиляции, и эти же краткие соображения Тихельмана были повторены в 4-м издании «Руководства» Г.Ритшеля, вышедшим из печати в 1909 г.

В 1911 г. на IV съезде русских зодчих проф. В.М.Чаплин выступает с ярким докладом на тему «Современное состояние вопроса о центральном отоплении жилых зданий», доказывает преимущества системы водяного отопления и, что особо важно, добивается принятия съездом тезисов, фиксирующих целесообразность устройства нетеплоемких водяных систем непрерывного действия. Как известно, до этого у нас считалось обязательным устройство систем водяного отопления только большой теплоемкости, что противоречило практике западноевропейской отопительной техники.

Значительный интерес представляет сама классификация систем водяного отопления в изложении В.М.Чаплина на IV съезде

русских зодчих. В.М. Чаплин с присущей ему четкостью формулировки демонстрировал съезду шесть основных разновидностей водяного отопления и в нескольких цифрах дал исчерпывающую технико-экономическую характеристику каждой схемы.

На рис. 7 представлена принятая в 1911 г. В.М.Чаплиным им лично вычерченная классификация водяных систем, из которой между прочим видно, что отопительная техника того времени ограничивала целесообразность применения гравитационной системы отопления радиусом ее действия до 70 м, насосно-водяной системы - радиусом до 1100 м при напоре насоса до 10 м вод. ст., а районной водо-водяной системы - радиусом до 2 км.

К 1914 г. 2-е издание курса «Отопление и вентиляция» В.М.Чаплина становится уже библиографической редкостью. Вышедшее в том же году новое издание курса А.К.Павловского оставалось на протяжении целого десятилетия почти единственным руководством по отопительно-вентиляционной технике.

Теплофикация в СССР

Зарождение советской теплофикации относится к тому времени, когда наша страна приступила к осуществлению программы ГОЭЛРО о наиболее рациональном и экономном использовании существующих электростанций. Острый топливный кризис вынуждал искать новые, более экономные способы использования топлива, в том числе и на существующих электростанциях, многие из которых еще работали не на полную мощность и даже находились под угрозой закрытия.

Большая заслуга в разрешении этой сложной научной проблемы принадлежит профессору Владимиру Владимировичу Дмитриеву.

На основе своего опыта по сооружению и эксплуатации небольших ТЭЦ и в первую очередь на основе лабораторных исследований на ТЭЦ больницы им. Петра Великого в Петербурге В.В.Дмитриев оценил в полной мере все преимущества и особенности объединенного процесса выработки электроэнергии и тепла для централизованного теплоснабжения.

В 1922 г. В.В.Дмитриев выступает в Русском техническом обществе, в Деловом клубе, в Ассоциации инженеров и других организациях с обстоятельными докладами о городских теплоэлектроцентралях, о целесообразности переоборудования существующих электростанций в теплоэлектростанции.

Еще в 1919 г. В.В. Дмитриев был инициатором сооружения Ляпинской районной ЦЭС в г. Ярославле на базе соединения электрификации с теплофикацией нового фабричного центра.

В 1923 г. В.В.Дмитриев предлагает проект благоустройства ленинградской электростанции. Инициатива В.В.Дмитриева получила одобрение, и его вариант, предусматривавший выборочное снабжение теплом зданий в районе расположения ГЭС, был утвержден. Коллектив работников ЛГЭС и, в первую очередь, главный инженер этой станции Л.Л. Гинтер проявили много изобретательности при создании первой в СССР теплоэлектроцентрали.

25 ноября 1924 г. к ленинградской электростанции был присоединен первый абонент - дом № 96 по Фонтанке: небольшая система водяного отопления, существовавшая только в верхнем этаже этого здания, стала обогреваться водой, подаваемой по теплопроводам из смежного корпуса ЛГЭС. Первое время нагрев воды для этого единственного абонента осуществлялся путем непосредственного подмешивания отработанного пара через установленный на ЛГЭС пароводяной элеватор, который являлся одновременно и побудителем для циркуляции воды в системе отопления. Затем элеватор был заменен центробежным насосом, а для нагрева воды установлен бойлер рубашечного типа с поверхностью нагрева 10 м2.

В 1925 г. проф. В.В.Дмитриев разработал технический проект теплофикации г. Пскова от новой ТЭЦ высокого давления. Этот проект был утвержден как проект опытной установки, предусматривающий впервые не только в СССР, но и за границей, установку совершенно нового типа турбины с ухудшенным вакуумом, как наивыгоднейшей для теплофикации городов.

В 1927-1928 гг. под руководством В .В. Дмитриева аппарат Коммунстроя (затем Коммунэнергостроя) разрабатывает проекты теплофикации г. Новосибирска, Красноярска, Ярославля, Иваново-Вознесенска, Астрахани, Казани, Воронежа, Петрозаводска, Тулы, Ростова-на-Дону, Завода «Красный треугольник» в Ленинграде и др.

В 1930 г. СНК СССР принял специальное постановление о дальнейшем развитии теплофикации в СССР.

В 1934 г. В .В. Дмитриеву за выдающиеся труды по созданию советской теплофикации и за 35 лет его плодотворной научной и педагогической деятельности было присвоено почетное звание заслуженного деятеля науки и техники. До последних дней своей жизни (сентябрь 1946 г.) В.В.Дмитриев неустанно работал в качестве консультанта в научных и проектных организациях и оставил после себя 57 научных работ в области теплоэнергетики.

После первых опытов 1924 г. на ЛГЭС советская теплофикация стала быстро развиваться. В Ленинграде в 1927 г. длина тепловых сетей уже достигла 5 км. В 1928 г. была сооружена первая теплофикационная установка в Москве, осуществившая теплоснабжение промышленных потребителей от теплоэнергоцентрали Всесоюзного теплотехнического института.

Однако до 1930 г. строительство новых ТЭЦ в общей сложности отличалось небольшими масштабами. В 1928 г. по всему СССР было пущено в эксплуатацию семь ТЭЦ; 5 из них - на целлюлозно-бумажных фабриках и 2 - на текстильных; в 1929 г. - 12 ТЭЦ, 10 из них - на целлюлозно-бумажных комбинатах, текстильных фабриках и сахарных заводах и только 2 районного значения (в Ленинграде и Пскове).

В 1930 г. началось строительство уже крупных промышленных теплоэлектроцентралей: на Сталинградском и Харьковском тракторных заводах, на Горьковском автозаводе, в Березниках, Кузнецке, Казани, а также на Краснопресненской трехгорной мануфактуре и Кольчугянском кабельном заводе.

По сравнению с 1929 г. длина тепловых сетей в 1933 г. выросла в 5,25 раза, в 1938 г. - в 24,3 раза и в 1940 г. - в 26,2 раза.

В отличие от практики других стран основным типом в городах СССР являются водяные тепловые сети, протяженность которых достигает 87 % от общей протяженности всех тепловых водяных и паровых сетей. В основном пар как теплоноситель применяется только на промышленных площадках, где это вызывается нуждами самого производства.

Советская теплофикация развивалась по самобытному пути как составная часть общего плана электрификации страны. Естественно, что на первом этапе развития этой новой отрасли техники встречались значительные трудности как в разработке теории, так и в практическом ее освоении. Если первые километры наружных теплопроводов прокладывались в тяжелых железобетонных каналах с дорогостоящей изоляцией самих труб сегментами из пробковой крошки, то уже в третьей пятилетке за основной тип была принята бесканальная прокладка труб с засыпкой их торфом. Если в первой установке расчетные параметры обратной воды от систем отопления у абонентов принималась в 30 °С и вследствие этого в отапливаемых помещениях буквально не хватало стен для размещения нагревательных приборов, то уже через несколько лет расчетный перепад температур греющей воды в абонентских системах отопления стали принимать, как и в наши дни, 95/70 °С. Много труда и творческих исканий было затрачено на выявление наиболее рациональной схемы сети наружных теплопроводов и схемы присоединения абонентов к тепловой сети. В одной из первых работ по теплофикации (Б.М.Аше, Теплофикация городов. Л., 1930) приведено свыше двадцати схем присоединения абонентов, опробованных в первые годы теплофикации Ленинграда. Среди этих схем можно видеть простейшую схему с подогревом воды в помещении абонента при помощи бойлера; несколько схем с подачей воды из городской теплосети через шаровой кран верхнего бачка, питающего систему абонента также без использования напора городской сети; схему с местными насосами и «переливной петлей» на обратной линии абонента, применение которой оказало весьма отрицательное влияние на эксплуатацию внутридомовых систем отопления вследствие подсоса воздуха через эти «переливные петли», и, наконец, схему с применением водо-водяного элеватора и специального предохранительного клапана, заменяющего собой «переливную петлю».

Эта последняя, предложенная проф. В.М.Чаплиным схема присоединения домовой системы отопления к наружным теплопроводам и получила наибольшее распространение в СССР.

Применение водо-водяного элеватора системы проф. Чаплина позволило осуществить на практике центральное регулирование тепловой нагрузки при разнородных потребителях тепла и, кроме того, позволило весьма эффективно использовать свободный напор на вводах теплосети для циркуляции воды в местных системах отопления.

В годы Отечественной войны были внедрены в практику новые способы подогрева воды путем непосредственного подмешивания к воде пара через специальные аппараты смешения. Уже после войны была заново разрешена проблема горячего водоснабжения. Достижения советских химиков по деаэрации подпиточной воды позволили внедрить в практику (по предложению С.Ф.Копьева) непосредственный водоразбор из тепловой и отопительной сети.