Вентиляция

К сознанию необходимости вентилирования своих жилищ и общественных зданий человечество пришло значительно позднее, чем это было в отношении их отопления.

После римских хюпокаустов и подпольно-канальных систем, которые совмещали в себе как системы отопления, так и системы для ввода в помещения подогретого наружного воздуха, - дело вентилирования совершенно заглохло. Только уже в 1792 г., хотя и неудачными попытками упоминавшегося германского профессора Молитор и почти одновременно в Англии в 1793 г. Джоном Гойль, с их воздушными системами отопления, работавшими подачей наружного подогретого воздуха и осуществившими таким образом ивентилирование, было положено вновь начало организованного вентилирования помещений. Позднее (1821 г.) Мейснер (Германия) своей усиленной пропагандой и распространением воздушной системы отопления, тоже с притоком наружного воздуха, упрочил положение вентиляционных устройств.

Уже в 1845-1847 гг. здание английского парламента в Лондоне (еще в 1790 г. отапливавшееся угольными жаровнями) получило организованную напорную (приточную) систему вентиляции, работавшую с помощью нагнетающих вентиляторов и построенную по схеме подачи и удаления (подпором) воздуха «снизу вверх». Но вскоре эта система неприятного ощущения дутья была заменена одной вытяжной системой. В начале XX века в зале английского парламента функционировала одна из наиболее совершенных систем вентиляции, работающая опять по схеме «снизу вверх».

Во Франции в 1843 г. была организована правительственная комиссия по сооружению и последующему испытанию вентиляционной системы в намеченном постройкой здании Мазасской тюрьмы в Париже. В эту комиссию входил и знаменитый французский физик Пекле. Эта комиссия уже тогда постановила исчислять объемы вентиляционного воздуха для камер заключения по количеству выделяемой человеком углекислоты. По окончании сооружения этой вентиляционной системы в 1849 г. та же комиссия испытывала ее уже с помощью анемометров.

В вышедшем в 1860 г. 3-м томе (уже третьим изданием) своего труда «Traite de la chaleur» («Трактат о теплоте») Пекле описывает и приводит результаты обследования большого числа вентиляционных и отопительных систем, выполненных в залах собраний, дворцах, театрах, церквях, тюрьмах, больницах, школах, казармах и в других зданиях. В этих описаниях Пекле отмечает уже и экономические достижения, состоящие в том, что отработавший пар паровых машин, приводивших в движение вентиляторы вентиляционных систем, использовался для отопления тех же зданий.

В 1856 г. француз Грасси публикует свою исследовательскую работу, посвященную сравнению двух систем отопления и вентиляции, выполненных в больнице Ларибуазье. Далее французский артиллерийский генерал Морен, много работавший на пользу развития техники вентилирования, издал в 1861 г. книгу «Etudes sur laventilation» («Исследования в области вентиляции»). В дальнейшем инициатива и импульс к совершенствованию техники вентилирования на научной основе переходит к Германии, где знаменитый гигиенист профессор Петтенкоффер кладет прочное начало научной и экспериментальной гигиены. Благодаря трудам Петтенкоффера,многие положения и результаты исследований которого и сейчас являются руководящими и авторитетными, дело развития и совершенствования санитарной техники вообще, а отопительно-вентиляционного в частности, идет быстрыми шагами вперед. 

Районированное теплоснабжение

Первая групповая система отопления (паром высокого давления) возникла в 1818 г. в Англии для нескольких оранжерей. Но полное и ясное сознание весьма больших технических и экономических выгод, проистекающих от укрупнения котельного хозяйства как для силовых, так и для отопительных нужд, раньше всего пробудилось в Соединенных Штатах Америки. Там, в г. Локпорт, в штате Нью-Йорк, уже в 1878 г. возникла первая районная теплоцентраль городского масштаба, снабжавшая по подземным трубопроводам своих абонентов паром.

Городок Локпорт насчитывал в то время всего лишь 20 тысяч жителей, и первоначальная длина паропроводов составляла 2 км. Далее такие мелкие районные теплоснабжающие станции стали возникать быстро, так как в американских городах были очень распространены мелкие электростанции, домовые и квартальные, оборудованные машинами в 150-500 кВт, работавшими на выхлоп. Этот отработавший пар и стал применяться для районного теплоснабжения. С развитием крупных электростанций положение изменилось. Чтобы парализовать мелкие электростанции, являвшиеся одновременно и теплоснабжающими центрами, этим новым крупным станциям надо было предложить своим будущим абонентам не только электрическую, но и тепловую энергию, так как только в этом случае абоненты смогли бы упразднить у себя свои котельные.

Таким образом и возникли в Америке коммерческо-принудительным порядком крупные внутригородские теплоэлектроцентрали с протяжением подземных сетей в несколько десятков километров.

В дальнейшем, с переводом электростанций далеко за черты городов, непосредственно к местам нахождения угля и других видов природного топлива (и с возникновением транспорта электроэнергии на многие сотни километров), снабжение городов тепловой энергией от столь удаленных паросиловых станций стало невозможным. Это дало импульс, с одной стороны, к сооружению в городах Америки центральных мощных просто тепловых станций (паровых котельных), с другой стороны - к использованию котельных установок ликвидированных внутригородских электростанций для снабжения потребителей готовой тепловой энергией.

Но в то же время сам характер роста американских городов, при котором в кратчайший срок одновременно застраивались улицы и целые кварталы, давал возможность приспособлять систему районного теплоснабжения и род теплоносителя (горячая вода, пар) к потребностям потребителей. Этому делу также очень благоприятносодействовало принятое в Америке расчленение городов на зоны жилые, торгово-административные и промышленные. В первых обычно применяются водяные, а в двух последних - паровые системы теплоснабжения.

К 1934 г. в США и в Канаде имелось более 400 установок районного городского теплоснабжения, начиная от крупных городов, как Нью-Йорк, Чикаго, Детройт и др., до очень маленьких включительно, как, например, Брандон и Норд-Батлефорд в Канаде, с числом жителей всего от 5 до 10 тысяч человек.

Следующей передовой страной в области городского районного теплоснабжения была Германия. Там, в отличие от Америки, это дело взяли в руки городские муниципалитеты.

В Германии первая районная теплоснабжающая станция возникла в 1900 г. в городе Дрездене. Ее мощность была 15 гигакалорий в час, а теплоносителем был пар в 8 рабочих атмосфер, подававшийся на расстояние 1050 м к 12 потребителям. Вначале эта станция снабжала лишь правительственные здания и, как исключение, несколько попутно лежавших частных зданий. Теперь эта станция кардинально перестроена на водонасосную.

Начало возникновения в Германии городских районных теплоснабжающих систем с продажей тепловой энергии любому потребителю относится к 1921-22 гг., когда возникли установки в Берлине, Гамбурге, Киле и Бармене. Установки эти имеют теплоносителем частично горячую воду, частично пар, но все они возникали в связи с переоборудованием старых конденсационных электростанций в теплоэлектростанции.

В 30-х годах XX века большое число германских городов уже имеет установки районного теплоснабжения. Также во Франции, Англии, Австрии и в других странах Европы городское районное теплоснабжение получило значительное развитие.

В СССР первые шаги в области городского теплоснабжения относятся к 1924 г. Теплоснабжение групп зданий одного хозяйства из общей котельной или даже теплоэлектроцентрали существовало у нас значительно раньше. Так например, сооруженная по инициативе проф. В.В. Дмитриева в 1913 г. пароводяная система отопления и вентиляции павильонной больницы им. Мечникова в Ленинграде (бывш. больница Петра Великого) работала сразу по ее сооружении от своей теплоэлектроцентрали на отработавшем паре паровой турбины электрогенератора.

Первый городской теплопровод был проложен в Ленинграде в 1924 г. от 3-й гос. электрической станции для снабжения горячей водой соседних бань в Казачьем переулке и для отопления верхнего (6-го) этажа одного, тоже рядом лежащего, жилого здания. В следующем году от той же ГЭС были отоплены корпуса больницы им. проф. Нечаева (бывш. Обуховская больница) по другую сторону Введенского канала.

Вот в самых кратких чертах тот долгий путь, по которому шло развитие дела отопления от угольной жаровни до мощных газифицированных теплоэлектроцентралей. Вначале примитивный бытовой прием, затем простое кустарное ремесло и, наконец, высокоразвитые на исследовательской базе наука и техника отопления ивентилирования и мощная специальная отопительно-вентиляционная индустрия.

Но и это, конечно, только этап на пути дальнейшего развития технического и научного искусства и творчества человеческого гения.

теплоснабжение

Под теплоснабжением понимают систему обеспечения теплом зданий и сооружений. Централизованные системы теплоснабжения, обеспечивающие наиболее экономное использование топлива, имеют наиболее высокие экономические показатели и характеризуется пониженными удельными расходами топлива на выработку тепловой энергии.

Централизованное теплоснабжение базируется на использовании крупных районных котельных, характеризующихся значительно большими КПД, чем мелкие отопительные установки. Теплофикация, т.е централизованное теплоснабжение на базе комбинированной выработки тепла и электроэнергии, является высшей формой централизованного теплоснабжения. Она позволяет сократить расход топлива на 20–25%. Централизованная система теплоснабжения состоит из следующих основных элементов: источника тепла, тепловых сетей и местных систем потребления – систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Для централизованного теплоснабжения используются два типа источников тепла: теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) и районные котельные (РК). На ТЭЦ осуществляется комбинированная выработка тепла и электроэнергии, обеспечивающая существенное снижение удельных расходов топлива при получении электроэнергии. При этом сначала тепло рабочего тела – водяного пара – используется для получения электроэнергии при расширении пара в турбинах, а затем оставшееся тепло отработанного пара используется для нагрева воды в теплообменниках, которые составляют теплофикационное оборудование ТЭЦ. Горячая вода применяется для теплоснабжения. Таким образом , на ТЭЦ тепло высокого потенциала используется для выработки электроэнергии, а тепло низкого потенциала – для теплоснабжения. В этом состоит энергетический смысл комбинированной выработки тепла и электроэнергии. При раздельной их выработке электроэнергию получают на конденсационных станциях (КЭС), а тепло – в котельных.

Системы теплоснабжения на базе ТЭЦ называются «теплофикационными».

Полученное в источнике тепло передают тому или иному теплоносителю (вода, пар), который транспортируют по тепловым сетям к абонентским вводам потребителей.

В зависимости от организации движения теплоносителя системы теплоснабжения могут быть замкнутыми, полузамкнутыми и разомкнутыми.

В зависимости от числа теплопроводов в тепловой сети водяные системы теплоснабжения могут быть однотрубными, двухтрубными, трехтрубными, четырехтрубными и комбинированными, если число труб в тепловой сети не остается постоянным.

Более подробно, виды и структуру систем теплоснабжения, мы рассмотрим в отдельных разделах данной работы.