Отопление и вентиляция

Отопление жилищ человека сопутствовало всему его существованию, причем отопительные печи, применявшиеся с незапамятных времен, обеспечивали не только отопление, но и вентиляцию. Они извлекали воздух из помещения, где установлены, который вместе с дымовыми газами, уходящими от печи, выбрасывался в атмосферу.

Наиболее полно и систематизированно вопросы отопления и вентиляции отражены В. Соболыциковым в книге «Что надо делать в домах против холода, сырости и духоты» изд. 1872 г. где указывается, что необходимое количество воздуха, которое должно обеспечиваться вентиляцией (ее называли тогда «проветриванием») составляет 30 м³ в час на одного человека.

Для обеспечения вентиляции применялись «рассеиватели» (цинковый лист с мелкими отверстиями) и «вентиляторы», представлявшие собой вертушки без двигателя, вращающиеся в отверстиях вследствие естественного движения в них воздуха. Однако тогда же применение этих устройств называли «нелепым заблуждением».

В 1880-х годах Академия наук России занималась вопросами отопления и вентиляции (приложение к 1 тому «Записок Академии наук» №5, 1884 г.). В конце 19-го и начале 20-го века отопление большинства зданий производилось с помощью отопительных печей, причем в России они в основном работали на твердом, в частности, дровяном топливе.

Заготовка дров, их доставка в города и хранение, особенно и тех случаях, когда они использовались в верхних этажах зданий, составляв большие трудности. Вырубка лесов наносила ущерб природе.

Топка печей на твердом топливе, особенно в морозную погоду, когда наиболее распространенные печи периодического действия приходится топить два раза в сутки, отнимает много времени и создает неудобства. К тому же работа отопительных печей часто является причиной пожаров.

Вопросом печного отопления в начале XX века уделялось много внимания.

Имеется огромное количество отопительных печей разных конструкций. Особенно много их в нашей стране, имеющей, как указывалось выше, сравнительно холодный климат. Это печи, имеющие только отопительные функции и в комбинации с пищеприготовительными функциями; печи и камины, работающие на различных видах топлива; печи периодического и длительного горения; печи кирпичные и из других материалов, в том числе из блоков, собираемых на месте строительства; печи с разной отделкой их теплоотдающей поверхности, в том числе художественной; печи, работающие для отопления одной и нескольких комнат, для отопления помещений, находящихся на одном этаже и в двух, а иногда и в трех этажах и, наконец, печи с водяным теплоаккумулирующим массивом. Различаются печи, присоединяемые для отвода уходящих газов к коренным (расположенным отдельно, рядом с печью, часто в стене) и насадным (расположенным над печью) трубам; печи могут располагаться на собственном фундаменте и (при сравнительно небольшом весе) на перекрытиях, в том числе на чистом полу. Различаются также печи по принципу движения в них дымовых газов: колпаковые; многоканальные; многооборотные; с нижним прогревом и с верхним прогревом. Имеются также печи повышенного прогрева, с более высокой температурой теплоотдающей поверхности, которые, как правило, предназначены для отопления одной комнаты, как и легкие печи из листовой стали для временного отопления.

На рис. 6 представлена улучшенная русская печь Московского губернского ведомства (1915 г.).

В этой выполненной из кирпича печи, являющейся к тому же лежанкой, дымовые газы из шестка могут быть направлены или непосредственно в дымовую трубу (летняя топка) или в дымообороты, расположенные в вертикальной стенке печи. Печь имеет нижний обогрев, что благоприятно для установления хорошего распределения температур в отапливаемом помещении.

В целях индустриализации печного строительства в 1930 г. Институтом норм, стандартов строительной промышленности был объявлен конкурс, на который поступило 53 проекта. Для практического применения в результате этого конкурса была рекомендована Всесоюзным Советом Народного Хозяйства (ВСНХ) блочно-сборная печь, изображенная на рис. 7.

Интересная конструкция блочно-сборной печи была разработана в 1948 г. А. Г. Ухановым (см. рис. 8).

Эта печь, в отличие от предшествующих (периодического горения), имеет непрерывное (длительное) горение топлива. В печах этого типа топливо (в основном сортированный уголь или брикеты) загружается в имеющийся в конструкции печи бункер и постепенно опускается на колосниковую решетку в топку, горя несколько часов.

Многое сделал в области развития печного отопления и теоретического исследования совместного действия печей периодического действия (наиболее распространенные конструкции) с ограждениями отапливаемого помещения на его микроклимат Л. А. Семенов. Им разработано много конструкций отопительных печей, в частности, повышенного прогрева: с периодической топкой, повышенной температурой теплоотдающих поверхностей, но малых габаритов и веса. На рис. 9 показан процесс изготовления таких печей с асбофанерной облицовкой, транспортируемых на место строительства в готовом состоянии.

Существенное значение для определения (выбора) отопительных печей имеет вид топлива. Печи длительного горения имеют преимущества: создают постоянную температуру в отапливаемых помещениях, имеют меньшие размеры и вес, но работают только на некоторых не часто встречающихся видах топлива. В большинстве случаев для любых видов топлива приходится использовать печи периодического действия (горения). Они топятся один или два раза в сутки (при низких наружных температурах), аккумулируют за время топки тепло, отдавая его в перерывах. В таких печах очень важна величина теплоаккумуляции.

Все твердые материалы, из которых изготовлялись отдельные печи: кирпич, жаростойкий бетон и другие подобные материалы, имеют теплоемкость не более 0,2-0,25 ккал/м³°С (0,23-0,29 Вт*ч/м³К), в четыре-пять раз меньшую, чем у воды. Поэтому безусловный интерес представляют печи с водяным теплоаккумулирующим массивом. Они могут изготовляться на заводе (в мастерских), завозиться на строительство в готовом виде и заполняться на месте водой. При этом к такой печи могут присоединяться отопительные приборы в комнатах, которые не обогреваются печью. Не исключена и возможность использования горячей воды из печи для других нужд. Опытный образец печи с водяным теплоаккумулирующим массивом расчетной теплопроизводительностью 3000 ккал/час (3400 Вт) прошел теплотехнические испытания и в течение нескольких лет (1950-1952 гг.) эксплуатировался для отопления квартиры с установкой присоединенного в одной из ее комнат отопительного прибора. См. рис. 10.

По имеющимся данным в нашей стране в 1970 г. на теплоснабжение жилых и гражданских зданий (в городах и преимущественно сельских населенных пунктах) выработано тепла от всего расхода на эти здания в отопительных печах 43%. В 1976 г. на эксплуатацию отопительных печей расходовалось более 400 млн человеко-дней.

Оценивая уровень развития печного отопления на 2000 г., следует учитывать произошедшее дальнейшее развитие центрального отопления и централизованного теплоснабжения, а также начавшееся применение электрического теплоснабжения. В связи с этим значение вопроса устройства новых печей и эксплуатации существующих, особенно в городах, сократится. Однако, имея в виду сельские населенные пункты и, в частности, развивающееся коттеджное строительство, оно по-прежнему остается актуальным. При этом надо учитывать, что в будущем доля твердого топлива в общем его потреблении будет возрастать.

Во время начала интенсивного развития газоснабжения страны 19451950 гг. даже существующие отопительные печи, работавшие на дровах, стали переводить на газ. Однако устраивать заново отопительные печи, работающие на газе, нецелесообразно. Для этого существуют специальные газовые отопительные приборы.

Один из таких приборов, «Огонек», представляет собой выполненный из металла подоконный отопительный прибор, для нагрева которого сжигается газ. Нагревая наружные стенки прибора, соприкасающиеся с воздухом помещения, и отдавая также теплоту лучеиспусканием, он возмещает теплопотери. Уходящие газы выходят после охлаждения через отверстие в наружной стене. Подобные приборы находили распространение за рубежом, например, в Венгрии. У нас они широкого распространения не получили.