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 °Сприм, 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 ½″ 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 90 000 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 12″. 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.

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 °C, 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 55 500 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 16 000 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.