2.7 Зачатки водяного отопления

Первые элементы централизованного отопления нашли свое выражение в водяной системе. Вернее, это элементы не системы отопления, а принципа ее действия, легшего в основу много веков спустя изобретенной водяной системы отопления. Эти первичные элементы найдены при археологических раскопках римского города Помпеи, погибшего рядом с городом Геркуланеум от извержения Везувия. Здесь идет речь о найденном в одной из отрытых вилл циркуляционном водогрейном устройстве для столь излюбленных римлянами горячих ванн. В этом устройстве мы встречаем все главнейшие элементы циркуляционной водяной системы.

У римлян существовали, впрочем, и водяные системы отопления, но построенные по совершенно иному принципу. В них использовалась вода природных горячих источников, пропускавшаяся протоком по каналам из пустотелых кирпичей. Этим способом римляне отапливали, видимо, только свои бани, доказательства чего найдены как в Италии, так и в районе бывшей римской колонии в Англии. Но далее, на протяжении многих веков, мы не встречаем никаких признаков развития водяной системы отопления. Она была совершенно забыта и родилась вновь позднее воздушной и паровой систем высокого давления лишь в 1777 г. во Франции.

2. 8 Дымо-трубная система отопления

Первой по времени возникновения действительно централизованной системой отопления была дымо-трубная система. Дата и изобретатель ее неизвестны, но все литературные источники, упоминающие о начале применения ее в разных странах Европы, указывают на то, что туда она была перенесена из Англии; поэтому Англия является, видимо, родиной этой дымо-трубной системы. Идея ее состоит в следующем. От обычной печи, дровяной или каменноугольной, часто чугунной, продукты горения отводились длинными, горизонтальными железными трубами, проложенными по отапливаемым помещениям, в выводящий вертикальный дымоход. Несмотря на значительную опасность этой системы в отношении возникновения пожара, действительно и уничтожившего, как указывают литературные источники, большое число зданий, она получила в начале XIX века весьма широкое распространение, особенно в Англии, где ею, согласно сведениям, напечатанным в одной лондонской газете в 1829 г., отапливалось, например, четырехэтажное здание ситцевой фабрики. В этой системе от одной печи, расположенной в первом этаже, железные рукава были протянуты последовательно зигзагообразно через все четыре этажа здания и проходили у полов отапливавшихся ими помещений. Последние упоминания об этой системе мы находим в одной немецкой газете в 1847 г., заметка в которой говорит о том, что все же большая пожарная опасность вывела систему из употребления.

2.9 Воздушная система отопления

Следующей по времени возникновения была воздушная система отопления, отличавшаяся от тоже воздушных систем римских хюпокаустов и германских огнекаменных печей тем, что здесь воздух, согреваемый и подаваемый в отапливаемые помещения, омывал внешние поверхности специальной воздухонагревательной печи, не приходя в соприкосновения с теми поверхностями печи, которые омывались продуктами горения топлива. Такая система представляла не только гигиенический, но и значительный технический прогресс, так как она давала возможность отапливать помещения и во время периода сжигания топлива. Но в своем прообразе эта система являлась непосредственным отпрыском огнекаменных печей, так как печь воздушной системы устанавливалась тоже непосредственно под полом отапливаемого помещения, но в окружающем ее кожухе, перекрытием которого служил пол помещения. Воздух, согревавшийся в пространстве между стенками кожуха и внешней поверхностью печи, выходил через отверстия в полу в отапливаемое помещение. Любопытно, что подвода наружного воздуха в кожух не было; мало того, не было и обратного рециркулярного подвода в кожух канала из помещения.

Иногда вместо отверстий в полу делался просто один канал из кожуха в отапливаемое помещение. В этом канале происходила очень затрудненная циркуляция воздуха и вверх, и вниз. Уроки прошлого, т.е. римские хюпокаусты и подпольно-канальные системы с притоком наружного воздуха, были, видимо, радикально забыты.

Примеры таких систем встречались в большом числе в середине ХУЛ в. в России, и система эта в странах Западной Европы (в Германии и Австрии) называлась «русской системой». Образец ее имеется в Грановитой палате в московском Кремле. Палата эта построена в 1487-1492 гг. итальянскими зодчими. Но была ли описываемая воздушная система отопления сооружена одновременно со зданием - неизвестно.

Несмотря на свою крайнюю примитивность, эта система отопления была перенесена и в Западную Европу, и целый ряд значительных зданий в Вене (Австрия), как то: башня умалишенных, театр и ряд дворцов, распоряжением австрийского императора Иосифа П в 1765-1790 гг. были отоплены ею.

Первая воздушная система отопления с притоком наружного воздуха была осуществлена в 1792 г. профессором Молитор в его клинике в г. Майнц в Германии. Поверхностью нагрева служила одна фарфоровая труба (к сожалению, ее диаметр и длина неизвестны), уложенная в огневом пространстве печи. Через эту трубу протекал наружный воздух, который согревшись или вернее даже накалившись, отводился каналами в отапливаемые вышележащие помещения.

Громадная нагретая поверхность печи оставалась неиспользованной, а одна фарфоровая труба, хотя и раскаленная, как говорится в литературном источнике, должна была через свои стенки передавать тепло для целой клиники. Результат, как и следовало, ожидать, был неудовлетворительный.

Далее воздушные системы с притоком наружного воздуха появляются в Англии, Франции, причем их огневые печи, уже и тогда называемые калориферами, имели подчас чрезвычайно сложную, хитро, но нерационально придуманную конструкцию с применением железных сферических поверхностей нагрева, разных циркуляционных трубок и других мало помогавших делу теплопередачи устройств.

Но во Франции в 1797 г. возник сконструированный Курандо вполне удовлетворительный калорифер, хотя его прообразом и был неудачный калорифер профессора Молитора с его единственной фарфоровой трубой. Курандо проложил в огневом пространстве печи пучок трубок, и не фарфоровых, а медных, и не горизонтально, а наклонно. Получилась конструкция огневоздушного калорифера, и теперь применяемая. Такой системой Курандо вполне удачно отопил в 1797 г. фарфоровую фабрику в Париже.

Гигиенический недостаток таких огневых с накаленными воздушными трубками калориферов, состоящий в пригорании в трубках пыли, оседающей из воздуха, был осознан уже в конце ХVIII века, когда в 1793 г. некий Джон Гойль взял патент на нагрев воздуха паровыми нагревательными приборами.

Несмотря на весьма широкое распространение в конце XVIII века во многих странах Европы (Россия, Австрия, Германия, Франция и Англия) воздушной системы отопления с притоком свежего воздуха и с распределением его с помощью каналов, строители этих систем не имели никакого представления не только об их расчете, но даже и об истинных явлениях, происходящих в них. Физические законы, на которых базируется воздушная система отопления, были впервые осознаны известным строителем таких систем германским профессором Майснером, который выпустил в 1821 г. книгу «Об отоплении согретым воздухом», повторенную им затем еще в двух изданиях. Но и он еще не нашел правильных способов расчета, что видно из того, что в своих книгах он рекомендует делать каналы сечением 22 «туфли» (понимая, очевидно, в 22 ступни). В другом месте он говорит, что «раньше я полагал, что длинные вертикальные каналы могут пропустить воздуха меньше, чем короткие, но затем на практике я убедился в обратном», теперь это знает каждый школьник.

Но в том же году, в котором вышла книга проф. Майснера, некий Вагенман из г. Берлина опубликовал способы расчета воздушных систем отопления, в которых сечение каналов рассчитывается уже по формуле, в которую входят и разность температур, и высота канала, и даже некоторая процентная скидка на потерю скорости из-за трения воздуха в канале.

В это время уже знали и применяли воздушную систему отопления с рециркуляцией одного и того же воздуха, но в то же время у многих специалистов этого дела очень твердо существовало ложное убеждение в том, что рециркуляционная система требует большего расхода топлива, нежели система, работающая на притоке наружного воздуха.