История и эволюция систем отопления

На протяжении многих лет первой отопительной установкой считается костёр, разведённый внутри жилища.

В Древнем Риме в I веке до н. э. уже существовало развитое отопительное устройство «гипокауст», где воздух в помещении получал теплоту от полов, которые нагревались печными дымовыми газами, проходящими в подпольных полостях. Такая система позволяла получать «чистую» теплоту, без контакта человека с продуктами сгорания. Кроме этого, каменный пол, обладая большой тепловой инерцией, долго ещё после потухания огня отдавал теплоту помещению. Гипокауст описывается Марком Витрувием Поллионом в трактате «Об архитектуре». Схожая система, «ондоль», появившаяся предположительно в I в. до н. э. — VII в. н. э., используется до сих пор в Корее. Аналогичная система обогреваемого пола известна и в северных районах Китая, где она известна как «дикан» где обогревалась лишь широкая лежанка, где люди спали, сидели и сушили вещи.

Также ещё в Древнем Риме принял свой современный облик камин. Термин и происходит от латинского «caminus» — открытый очаг. Он устанавливался в центре помещения и максимального окружался теплоаккумулирующими материалами — каменный портал, каменный дымоход, каменная противоложная стена. Таким образом, удавалось избежать перегрева во время топки (камень «впитывал» теплоту) и резкого охлаждения после потухания огня (теперь камень «отдавал» тепло), а благодаря тяге в дымоходе, камин также осуществлял и вентиляцию.

А в средней Европе, судя по археологическим раскопкам, и в IX веке жилища отапливались печами-каменками и курными печами. Печь-каменка представляла собой очаг, сложенный из булыжников и валунов, курная печь — вырытую в земле яму с глиняным сводом. Это было уже большим шагом после костра — такая печь аккумулировала теплоту и продолжала отдавать её долгое время после прогорания топлива, что позволяло тратить меньше дров и сил. Но всё равно эти печи ещё топились «по чёрному» — продукты сгорания выходили сперва прямо в жилище и уже после в атмосферу через специальное отверстие в потолке, а то и вовсе через дверь. В XV веке существовали печи с дымоходными трубами, тогда деревянными — «дымницами».

XV веку система «гипокауста» в Европе была практически утрачена (за исключением Испании, где изменённая версия, называемая «глорией», существовала до начала XX века), а потому появление огневоздушной системы, называемой «русской системой», произвело небольшую революцию. Устройство отопления было такое: холодный воздух через воздухозаборную шахту подводился к установленной на первом или цокольном этаже печи, где, касаясь её раскалённой поверхности, нагревался, а после по горизонтальным и вертикальным кирпичным воздухораспределяющим каналам подводился в обогреваемые помещения. Оттуда через вытяжные каналы отдавший теплоту воздух выводился обратно в атмосферу. За счёт разности плотностей горячего и холодного воздуха циркуляция была естественной. Такая система не только обеспечивала жильё «чистой» теплотой, но и осуществляла вентиляцию. «Русской системой» была оборудована, к примеру, Грановитая палата в Кремле.

Печи в XV—XVIII веках были глиняные, кирпичные или даже изразцовые, что было большой роскошью — изразцовую печь можно было встретить только в богато украшенных дворцовых помещениях и изредка у зажиточных горожан. Также на Тульском заводе выпускались чугунные и стальные нетеплоёмкие печи. В 1709 году по указу Петра I были созданы первые десять «шведских» печей с более дешёвыми изразцами (синяя роспись по гладкому белому основанию). «Шведская» печь популярна и до сих пор, бывает различных конструкций, но по сути представляет собой печь с оснащённой вытяжкой варочной камерой в «теле» печи и «кухонной плитой» на ней. В 1736 году в Петербурге были широко распространены «дровосберегающие» печи, оснащённые горизонтальным змеевиком дымохода, в 1742 её уже успешно вытесняла печь с «колодцами» — вертикальным змеевиком.

Российский инженер и архитектор Н. А. Львов в 1795 году издал первую оригинальную русскую работу по отоплению, свою книгу «Русская пиростатика». В издании Львов представил изобретённые им усовершенствования отопительных установок, а также основы конструирования и расчёты систем огневоздушного отопления.

В это время всё больше и больше распространялись многоэтажные здания, поэтому появляется тенденция к централизованному отоплению. Тут и пригодится «русская система», выполняемая раньше в основном для двухэтажных зданий. Тогда же в 1799 году Николай Львов опубликовал свою вторую книгу «Русская пиростатика, или употребленiе испытанныхъ каминовъ и печей», где есть раздел «О духовыхъ печахъ верхнiя или соседственные комнаты нагревающiхъ». Там он предложил конструкцию наподобие калорифера, но малоэффективную.

В 1821 году в Вене была издана книга немецкого профессора Мейснера «Руководство к отоплению зданий гретым воздухом» — также сделавшая значительный вклад в развитие огневоздушного отопления.

Николай Аммосов, обобщив идеи Львова и Мейснера, представил в 1835 году первый в мире эффективный калорифер — свою систему «пневматического» отопления, позже и названную «аммосовской печью». Работала система вполне аналогично «русской» — нагретый печью воздух под действием разности плотностей поднимался по «жаровым» металлическим каналам в парадные залы и жилые комнаты. Представление печи было не простое — её впервые установили в помещениях Императорской Академии художеств, где система хорошо себя показала. В 1838 году, после трёхдневного пожара в Зимнем дворце, печное отопление заменили на аммосовские пневмопечи. К 1841 году «аммосовские печи» были установлены в зданиях Эрмитажа, Придворном Манеже — в общей сложности в 100 крупных зданий в Петербурге и других крупных городах России, насчитывалось в общей сложности свыше 420 «больших и малых пневматических печей».

И только теперь стали заметны существенные недостатки. То, что система издавала низкий гул при топке, пересушивала воздух, потрескивала во время грозы, было заметно сразу и терпимо (впрочем, именно поэтому Александр II в 1860-х добавил ей «в помощь» локальные системы водяного отопления, но главный недостаток заключался в раскалённых «жаровых» воздуховодах, которые перегревали оказавшиеся рядом стены, уничтожая драгоценные росписи, а пыль на них пригорала, издавая неприятный запах, или, что еще хуже, взлетала и покрывала понемногу сажей стены, картины — словом, весь интерьер.

Паровая система отопления

Грядущий XIX век дал широкое распространение водяным и паровым системам отопления. Собственно, толчок паровым системам отопления дало повсеместное применение паровых машин. Промышленные помещения были велики, и отапливать их было сложно, так что отработанный пар пришёлся кстати.

В 1802 году в Российской империи впервые появились статьи о возможности отопления паром, а в 1816 г. в Петербурге уже существовала теплица, отапливаемая таким способом.

В отличие от водяной или огневоздушной систем отопления, теплоносителем является водяной пар. Иногда в быту водяное отопление зданий неправильно называют «паровым», хотя в жилых и общественных зданиях применение парового отопления сейчас запрещено строительными нормами и правилами.

Водяная система отопления

В 1777 году французский инженер М. Боннеман изобрёл и применил для обогрева инкубаторов первую водную систему отопления с естественной циркуляцией, основные принципы и инженерные решения которой нашли применение в отоплении жилищ тогда и применяются до сих пор.

В 1834 первой в России системой водяного отопления с естественной циркуляцией стала система горного инженера, профессора П. Г. Соболевского. В 1875 году появилась первая не только в России, но и в Западной Европе квартира с отдельной системой водяного отопления с использованием плоских отопительных приборов, сделанных в виде пилястр. Подогрев воды происходил в небольшом нагревателе, установленном в кухонном очаге.

XX век дал начало системам отопления с принудительной циркуляцией, осуществляемой с помощью насосов. Это осуществилось с промышленным выпуском электродвигателей.

В отличие от паровой системы отопления, вода находится в жидком состоянии, а значит, имеет более низкую температуру. Благодаря этому, водяное отопление более безопасно. Однако радиаторы для водяного отопления имеют большие габариты, чем для парового.

В системах водяного отопления циркуляция воды может быть как естественной, так и искусственной (с использованием водяного насоса, который гонит теплоноситель от котла к радиаторам и обратно от радиаторов к котлу). Системы с естественной циркуляцией воды просты и относительно надёжны, но имеют невысокую эффективность, которая зависит от правильного проектирования системы. Системы же с принудительной циркуляцией теплоносителя более современны, эффективны и к настоящему времени более популярны.

Водяная система отопления является самой распространенной на сегодняшний день в мире. Как и раньше вода (теплоноситель) подогревается в нагревателе (котле) и посредством циркуляционного насоса гонится по всей системе, доходя до отопительных приборов (радиаторов), происходит теплоотдача, и уже остывший теплоноситель (вода или антифриз на водяной основе) возвращается обратно в нагреватель (котел) и процесс повторяется снова и снова.

Узнать более подробно о видах и типах водяных систем отопления можно обратившись к другому разделу нашего сайта «Система отопления»

Большой энциклопедический словарь

Большая Советская энциклопедия

Белоусов В. В. Отопление и вентиляция, ч. 1 Отопление. — Москва, 1967.

Андреевский А. К. Отопление. — Минск, 1982

Леонид Большаков Комментарий к дневнику Т. Шевченко. — Оренбург, 1993.

Как появилось центральное отопление?

Первым средством отопления у людей был костер в пещере. В наше время отопление бывает как индивидуальным — на один деревенский дом (печное, электрическое, газовое), так и центральным — на весь дом в сотню квартир или на весь район в сотню тысяч квартир. Как же появилось центральное отопление?

Первое центральное отопление зданий придумали примерно 3000 лет назад. Обнаружили его при раскопках в городе Эфесе. Этот город построили хетты. После заката хеттской цивилизации его заселили греки-ионийцы из Афин. При хеттах город назывался Апаса, это название потом было было переделано в Эфес. В домах существовала система труб, по которым зимой подавалась горячая вода из котлов, находящихся в подвале.

Вслед за хеттами и древними греками начали развивать системы отопления древние римляне. Они использовали систему отопления «хюпокаустум», или «согретый снизу». В подвале разводили огонь, горячие газы согревали воздух в отопительных трубах, разогретый воздух создавал тягу, устремляясь вверх, и там, проходя по подпольным каналам, согревал пол в помещениях.

Закончился век древних цивилизаций — и закончились их достижения, забылись их умения, люди снова начали отапливаться кострами, а освещаться лучинами и факелами. Только в XVIII веке в Англии появились системы парового и водяного отопления. Вначале — для согрева теплиц и оранжерей. А в XIX веке системы отопления начали согревать жилые здания.

Пришел век газа и электричества. Во многих жилых домах разных городов на разных континентах стоит центральное водяное отопление. Причем в разных странах методика отопления разная. В южных странах централизованного городского отопления нет.

В Турции, в Стамбуле, например, отопление у каждого дома свое. Есть автоматический электрический котел (в Стамбуле только последние лет 20 дома обладают подводкой газовых труб), который нагревает воду для отопления. Зимой в определенное время суток он на несколько часов нагревает в доме батареи. Как правило, батареи включают вечером и утром. Ночью надо спать, а когда ты под теплым одеялом, тебе не важно, насколько прохладен воздух в комнате. В Турции у каждого дома свое отопление
Фото: Depositphotos

В Италии зимой тоже включают отопление на несколько часов в день, в другое время надо или спать, или одеваться потеплее. Да и сколько той зимы, если в море купаться заканчивают в декабре, а снова начинают уже в апреле!

В северных городах топить приходится всю зиму, точнее — весь отопительный сезон. У нас, в Питере, это с октября-ноября по апрель, причем круглосуточно.

В других северных странах отопление производится по-разному.

В Исландии 96% домов отапливаются централизованно при помощи геотермального тепла.
Французы стараются одеваться потеплее и укрываться оодеялом
Фото: Depositphotos

В Дании дома в основном в индивидуальном порядке отапливаются электричеством.

Норвегия вырабатывает огромное количество электричества с помощью ГЭС, что позволяет сделать индивидуальное электрическое отопление каждому дому в отдельности.

А вот в Стокгольме три крупных ТЭЦ и одна крупная станция теплоснабжения обеспечивают тепло большей части города, а остальные дома имеют индивидуальное отопление, и в них режим нагрева квартир (сколько часов в день и до какой температуры) решают кондоминиумы.

Кроме того, шведы очень экономно относятся к получаемому теплу. Так, к централизованной сети отопления подключены местные дата-центры, выделяемое их процессорами тепло (а по мощности это десятки, если не сотни, мегаватт) тоже идет для отопления близлежащих домов. Даже местный крематорий вносит свой вклад в теплоснабжение города: подсчитано, что он дает в год 1800 мегаватт-часов, и эта энергия уже несколько лет греет дома Стокгольма. Так сказать, предельно утилитарная полезность — использовать для отопления огонь крематория.

Французская модель отопления типична для стран Евросоюза. Морозов тут не бывает, ну, а все прочее можно и перетерпеть. В домах, построенных в послевоенный период, как правило, есть котельная, одна на весь дом. По осени на собрании членов кондоминиума решается, как этой зимой будут топить и на сколько это потянет для жильцов. Большинство европейцев считают, что мороз можно перетерпеть
Фото: Depositphotos

В старых домах центрального отопления обычно не бывает, тут, как правило, используют индивидуальные электрические нагревательные приборы (или печи). Электричество дорого, потому дешевле может оказаться получше одеваться, ложась в кровать, на голову надевать теплый колпак и укрываться теплым одеялом. А вечерком шарахнуть стакан горячего глинтвейна для пущего сугреву.

В Китае в городах на севере есть централизованное отопление. Остальные жители Поднебесной греют помещения печурками на угле или дереве. В кровати широко применяются электроодеяла.

В России центральное отопление, сегодня столь хорошо знакомое всем, начало массово появляться с 50-х годов прошлого века. До этого дома в основном отапливались печками. У моих деда с бабкой в углу их комнаты в коммуналке стояла печка-голландка, дом подключили к центральному городскому отоплению только в 60-е, а они там жили с послевоенных лет.

Хотя центральное отопление в Ленинграде существовало и намного раньше, в 1924 году к ТЭЦ-3 было подключено отопление дома на набережной Фонтанки, а в 1925 году к ней были подключены Обуховская больница, общественные бани и еще несколько домов. А в России люди привыкли к теплу в квартирах
Фото: Depositphotos

Сегодня в Питере большинство домов отапливаются централизованно — от ТЭЦ, хотя в центре города полно мелких котельных, отапливающих один или несколько домов по соседству. Так сказать, реликты прошлого. В конце прошлого века в северных районах города три крупные ТЭЦ отапливали 95% домов. А еще было около 300 котельных на мазуте, на угле, на газе. Они отапливали остальные 5% домов и давали 98% всего экологического вреда, ядовитых газов, сажи и прочего.

Как выгоднее отапливаться? Тут надо смотреть и много считать. С одной стороны, при массовом производстве тепла отопление отдельно взятого дома обходится дешевле, чем если иметь бойлер в каждом доме (ведь необходимо учитывать и обслуживание систем отопления). А с другой стороны, если экономить на отоплении жилья, как делают в развитых странах, то можно его включать пореже, чтобы у жильцов даже мысли о проветривании комнат не возникало. Да и всегда найдутся люди, которым комфортно при +15. Они просто тепло одеваются и пьют много горячего чая. Или глинтвейна.