История центрального отопления

Министерство  образования и науки России

МГАКХИС

Кафедра истории, философии и социологии

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа по курсу «История развития ТГВ»

на тему:

«История  центрального отопления»

 

 

 

 

 

 

 

Студент Титов  С.Г.

Шифр ТВ 11062

Преподаватель:

Доцент Гусев  Алексей

Юрьевич

 

 

 

Москва 2012

 

Отопление - это  искусственное обогревание помещений  и зданий с возмещением тепловых потерь для поддержания в них  температуры на заданном уровне. Температура  определяется комфортом находящихся  в помещениях людей и требованиями протекающего технологического процесса. Для отопления предусматривают отопительную установку.

Первые отопительные системы - костры, разведенные непосредственно  в жилище, были известны еще в  каменном веке.

Нечто похожее  на центральное отопление было широко использовано еще в Древнем Риме в XII веке до нашей эры. Римская империя славилась своими банями (термами). Умные люди, жившие в этой стране, быстро смекнули, что пар из банных труб уходит в небо, не принося империи никакой пользы. Тогда и было принято решение пустить его в дело.  
В Римской Империи зародились системы центрального отопления и теплого пола. Системы центрального отопления и теплого пола работали благодаря сети специальных каналов, размещенных под полом и в стенах, по которым пропускались горячие дымовые газы из печи. Вместо того, чтобы строить печь для каждого отдельного помещения, римские инженеры использовали одно специализированное помещение и сеть каналов. Древние римляне называли эту систему отопления «гипокауст». Теплый воздух поднимался вверх по каналам из центральной топки, нагревая внутреннюю поверхность пола.¹

Римские архитекторы  разработали эффективную систему  центрального отопления с подогревом пола и стен в термах. В термах с помощью все тех же печей (praefurnium) нагревались вода и воздух, которые затем циркулировали под полом и в полостях стен. При этом использовались двойные покрытия, чтобы пол не был очень горячим. А после революционного изобретения древними римлянами трубопроводов центральное отопление стало более доступным и стало широко использоваться и для обогрева жилища знатных жителей.

При строительстве нового дома знатного человека устанавливали сваи, между которыми и проводили трубы, по которым в дальнейшем должна была проходить теплая вода или пар. Поверх укладывались кирпичи, которые обладают отличной теплопроводностью. В римских домах подобным способом отапливались полы, а в некоторых даже стены жилищ, между которыми были также проложены трубы.

Устройство  такого отопления было делом дорогостоящим, и его могли позволить себе лишь обеспеченные люди.

Но разработка и применение систем обеспечения населения теплом не стояли на месте. В конце I века до н. э. римский архитектор и инженер Витрувий подробно описал систему воздушного отопления, получившую широкое распространение на территории Древнего Рима. Это была первая система искусственного отопления городских помещений при помощи горячих газов. Для обогрева римских терм и жилых помещений применялся гипокауст – отопительное устройство, состоявшее из печи, расположенной вне отапливаемого помещения, и системы труб, проводящих нагретый воздух. Наружный воздух, поступающий в гипокауст, нагревался горячими газами и по системе труб и каналов под полом здания поступал в отапливаемое помещение. ²

По такому же принципу отапливались и средневековые замки Европы. Более того, достаточно продолжительное время такое отопление оставалось основным видом отопления в средневековых городах, пока в XV веке не появилось печное отопление в том виде, в котором мы его знаем, и не определило характер обогрева жилых помещений еще на несколько столетий вперед. При печном отоплении воздух в помещении нагревался при соприкосновении с поверхностями горячей печи, расположенной внутри отапливаемого помещения, а продукты сгорания топлива отводились наружу через специально сделанные дымовые трубы.

Есть другое мнение, что напольное отопление  было изобретено и не в Древнем  Риме, а на территории современной  Швеции - уже в каменном веке, 6000 лет  назад. В Воуллериме были найдены  остатки примитивной системы  обогрева пола, в которой теплый воздух поднимался по каналам к поверхности земли туда, где спали люди.³

В Древней Руси широко применялся курной очаг (без  дымовой трубы). В России лишь в XV - XVI вв. печи в жилых помещениях были дополнены трубами и стали  называться «белыми" или "русскими». Первоначально дымовые трубы, которые назывались дымницами, выполняли из древесины в виде толстого теса, что было пожароопасным. В период интенсивного развития городов в XVI-XVII вв. русская техника достигла высокого уровня. Основным центром печного искусства и выучки мастеров печных дел в период со времени создания Русского государства и до второй половины XVII в. была Москва. Здесь зарождались прогрессивные конструкции и новые архитектурные формы отопительных печей, разрабатывалась технология изготовления печных изразцов, строились кирпичные заводы и чугунолитейные фабрики, изготовляющие печные приборы.

Существенный  сдвиг в печном деле произошел  во время Петровской эпохи. В 1718 г. указом Петра I было запрещено строительство  в Петербурге домов с курными печами и деревянными трубами, а в 1722 г. этот указ распространился и на Москву (непонятно, как люди жили до этого в своих черных, пропитанных сажей избах). Одновременно расширялись существующие и сооружались новые кирпичные заводы. Были изданы обязательные правила кладки наиболее важных элементов печей. В это же время было развито производство печных отделочных материалов. Вместо рельефных тисненых изразцов в печном деле стали применять гладкие расписные изразцы голландского образца. В связи с этим отечественные отопительные толстостенные печи неправильно стали называть голландскими или «голландками». По документальным источникам установлено, что в XVIII и в начале XIX вв. русское печное искусство занимало ключевые позиции в Европе.

Появились системы  воздушного отопления. Известно, что  в ХV в. такое отопление было устроено в Грановитой палате в Московском Кремле, а затем под названием "русская система" применялось  в Германии и Австрии для отопления  крупных зданий. После опубликования в России в конце 18 века книг Н. А. Львова ("Русская пиростатика", 1795 и 1799 г.) появились системы воздушного топления, совмещенные с вентиляцией. Обобщающий печное отопление труд "Теоретические основания печного дела" был написан И. И. Свиязевым в 1867 г.

С XV в. уже применялось  воздушное отопление с подачей  в помещение горячего воздуха, нагревавшегося при соприкосновении с поверхностями  печи.⁴

В середине XVIII века шведский изобретатель Кристофер  Польгем сделал чертёж отопительной системы с воздушными каналами, расположенными под полом. В 1825 в журнале «Mechanics Magazine» была опубликована статья, повествующая о том, что китайцы начали интересоваться отопительными системами, сходными с древнеримской. Примеры применения водяного пара для обогрева помещений в России приводятся в книге Николая Львова «Русская пиростатика», вышедшей в 1799 году. С начала XIX века пар находит все большее применение как для отопления помещений, так и для обогрева теплиц. Но широкое распространение они находят лишь во второй половине XIX в. В это же время, приблизительно в 1855 году, был изобретен первый отопительный радиатор. Выглядел первый радиатор как прямоугольная коробка из толстых металлических труб с вертикальными дисками. Изобретателем был русский немец итальянского происхождения Франц Карлович Сан-Галли, проживавший в то время в Санкт-Петербурге.

В 20-х годах  прошлого века были обнаружены старинные  британские и французские системы, напоминающие современное водяное  напольное отопление.⁵

В России первая система парового отопления была осуществлена в Петербурге в 1816 г., водяного отопления - в 1834 г. (П. Г. Соболевский). В России паровое отопление высокого давления устраивалось исключительно в производственных зданиях, что свидетельствует о понимании связанных с его применением недостатков. Позднее стали применять системы низкого давления. Водяное же отопление преимущественно распространялось в гражданском строительстве, в первую очередь в больницах.

Остановимся подробнее на истории водяного отопления, широко применяемого в настоящее время. В XIX в. водяное отопление устраивалось с естественной циркуляцией воды. В 50-60-х годах 19 века распространилось более дешевое водяное отопление высокого давления по системе Перкинса (патент 1831 г.). Система составлялась из вертикальных толстостенных трубок (внутренний диаметр 15 мм, наружный 25 мм), со всех сторон замкнутых и заполненных водой. Вода нагревалась в змеевике, помещенном в центральную печь. Такого же рода змеевики («нагревательные спирали»), соединенные одной трубой, размещались в обогреваемых помещениях.

Сейчас подобная связь  отопительных приборов именуется однотрубной. В системе циркулировала вода под значительным давлением (до 7 МПа) , нагреваемая до 260-300оС. В системе  водяного отопления высокого давления кроме змеевиков в помещениях использовались гладкие трубы большого диаметра, а затем и ребристые трубы - первые специальные отопительные приборы. Применялось также водяное отопление повышенного давления (до 0,8 МПа) с отопительными приборами в виде чугунных цилиндрических печей со сквозным внутренним каналом.

С 70-x годов 19 столетия с водяным  отоплением высокого давления стало  успешно конкурировать водяное  отопление низкого давления, выполняемое  заводом Сан-Талли в Петербургe по горизонтальной схеме с отопительными приборами из ребристых труб (фасонные части и арматура ввозились из Германии). В последней трети XIX в. водяное отопление низкого давления осуществлялось в различных городах России в виде вертикальных и горизонтальных однотрубных систем. В 1875 Г. К. Лешевич впервые устроил квартирное водяное отопление низкого давления, действующее самостоятельно или во время топки кухонного очага. В 80-x годах около каждого отопительнoгo прибора стали устанавливать регулирующие краны. В 90-х годах появилось двухтрубное водяное отопление, где по одной из параллельно прокладываемых двух вертикальных труб подавалась в отопительные приборы нагретая вода, по другой отводилась охлажденная. Вертикальные трубы отопления прокладывались скрыто в стенах, ребристые трубы закрывались щитами и декоративными решетками. ⁶

Для начала ХХ в. характерно стремление к уменьшению первоначальной стоимости отопительных установок. Водяное отопление устраивается с открытой прокладкой вертикальных труб и открытой установкой отопительных приборов (около 1900 г. появились чугунные радиаторы). Применяются различные решения с целью повышения скорости движения воды для уменьшения диаметра труб. Побуждение циркуляции воды предлагалось осуществлять путем подмешивания к воде в подъемных трубах воздуха, пара, перегретой воды.

В. М. Чаплин разработал и  в 1903 г. впервые применил в Москве паро-водо-водяное отопление с  побуждением циркуляции воды пароструйным инжектором. Для отопления здания устанавливались два котла: паровой  для получения пара под давлением 0,05 - 0,3 МПа (в зависимости от высоты здания) и водогрейный для нагревания воды до температуры от 100 до 150оС, которая, смешиваясь с охлажденной водой, поступала при пониженной температуре (не выше 90 оС) для отопления помещений. Предложенное В. М. Чаплиным эжектирование охлажденной воды при подаче снаружи высокотемпературной воды повсеместно используется до настоящего времени для центрального водяного отопления зданий.

В 1905 г. В. А. Яхимович предложил  и внедрил «трубчатые приборы с рубашкой из бетона» - паробетонные приборы панельно-лучистого отопления, основанного на заделке нагревательных элементов в толщу ограждающих конструкций помещений. В последующие 10 лет было выполнено свыше 100 таких отопительных установок. В те же годы появилось районное отопление: несколько зданий стали снабжаться тепловой энергией из oднoгo центра. При этом в качестве теплоносителя "дальнего действия" использовался пар, в зданиях устанавливались пароводяные теплообменники (бойлеры) и оборудовалось водяное отопление с естественной циркуляцией. Например, таким пароводяным отоплением в 1903 г. были оборудованы 13 корпусов Петербургской детской больницы (А. К. Павловский). ⁷

Начало применения насосов в России для побуждения циркуляции воды с целью не только уменьшения диаметра труб, но и увеличения радиуса действия водяного отопления  относится к 1909 г. Осторожное отношение  к использованию насосов в  водяном отоплении последовало после отрицательного выступления г. Ритшеля на третьем Германском съезде по отоплению и вентиляции в 1901 г. Насосное водяное отопление впервые было осуществлено в Михайловском театре в Петербурге (Н. П. Мельников). В двухтрубной системе отопления каждый радиатор снабжался обходной веткой с переключательным трехходовым краном для возможности использования ее при выключении радиатора. В 1912 г. насосное водяное отопление было запроектировано Н. П. Мельниковым в нескольких крупных зданиях, в том числе в корпусах Института инженеров путей сообщения, где устраивалось впервые районное водо-водяное отопление с радиусом действия около 400 м при давлении, создаваемом насосом, 100 кПа. В здании Эрмитажа пневматическое (воздушное) отопление системы Аммосова было заменено водяным, рассчитанным на поддержание температуры в помещениях с колебанием в пределах 0,5оС.

В общем же в  царской России установок центрального водяного отопления было мало и большинство  их монтировалось в расчете на гравитационную (естественную) циркуляцию воды. Основная масса зданий, даже в столице, имела только печное отопление.⁸

После Октябрьской  революции во всех районах России началось крупное строительство производственных и гражданских здании. Расширялась область применения водяного отопления. Согласно выпущенному Народным Комиссариатом труда ОСТ предлагалось оборудовать центральным отоплением все вновь возводимые жилые здания высотой более трех этажей (в последующем более двух этажей). Сначала водяное отопление выполнялось на базе местных отопительных котельных (в подвалах зданий), а затем с развитием теплофикации при теплоснабжении от ТЭЦ. Повсеместно применялось искусственное (насосное) побуждение циркуляции воды. Паровое отопление сохранялось только в производственных зданиях при наличии пара, предназначенного для технологических нужд.