История воздушного отопления

История отопления жилищ насчитывает тысячелетия. Пропустим эру костров и пещер и перейдем сразу к этапу развития человечества, когда появились первые дома – рукотворные пещеры.

Во время археологических раскопок стоянки Alvnaset на территории Лапландии поблизости шведского городка Воуллерим (IV тысячелетие до н. э.) и в степном Зауралье (Челябинская обл., Россия) при исследовании городища Аркаим (III—II тысячелетие до н.э.) были обнаружены первые инженерные системы отопления жилищ, которые включали в себя: яму, в которой разводился костер, воздуховод в земле для подачи свежего воздуха, дымоход для удаления большей части дымовых газов и системы воздуховодов для распределения тепла по жилищу.

Первое письменное описание системы отопления сделал в конце 1 века до н.э. римский архитектор и инженер Витрувий. Он подробно описал устройство гипокауста. Это была система искусственного обогрева римских терм и жилых помещений при помощи горячих газов. Отопительное устройство состояло из печи, расположенной вне отапливаемого помещения, и системы труб и полостей, проводящих нагретый воздух.

Витрувий (Vitruvius) – римский архитектор и инженер второй половины 1 в. до н. э. Автор трактата "Десять книг об архитектуре", где рассмотрены градостроительные, инженерно-технические и художественные вопросы, обобщен опыт греческого и римского зодчества.

Гипокауст лат hypocaustum от греч hypoacute – под, внизу и kaustoacutes – нагретый, раскалённый. - Отопительное устройство для обогрева бань и жилых помещений.

Процесс отопления разбивался на два этапа. На первом – в печи рядом с домом разводился огонь, и дымовые газы, проходя под полом и по каналам в стенах, нагревали строительные конструкции. После того как процесс горения прекращался, дымовые трубы закрывались и открывались специальные люки и задвижки в подпольных каналах. Наружный воздух, проходя через печь гипокауста, нагревался в этих каналах и поступал в отапливаемые помещения. Таким образом, гипокауст был одновременно системой приточной вентиляции с подогревом приточного воздуха и системой теплых полов.

Следует отметить, что гипокаусты использовались не только в Риме, но и в Древней Греции, Египте, а также в Китае и Корее (они там назывались ондоль - "теплые полости"). А Вы думали, почему вся жизнь в восточной Азии проходит на полу?

Гипокаусты использовались на протяжении многих веков в разных странах. В частности, отопление главного комплекса Соловецкого монастыря было реализовано с помощью гипокауста.

Строительство гипокауста и его эксплуатация были очень дорогостоящими. Поэтому они применялись только в общественных зданиях и домах знати.

В XV веке была разработана русская печь. В «русской системе» отопления впервые воздух нагревался через непосредственный контакт воздушной массы с раскаленной поверхностью печи, исключая возможность попадания продуктов сгорания в помещения. Продукты сгорания удалялись через дымовую трубу, а сама печь располагалась внутри отапливаемого помещения. Благодаря тому, что печь находилась внутри дома, тепло нагретой печи расходовалось очень экономно. А за счет оригинальной конструкции удалось добиться КПД печи более 60% (как у современных печей). Да и стоимость русской печи не шла ни в какое сравнение с гипокаустом.

В отличие от гипокауста русскую печь нельзя назвать системой воздушного отопления, поскольку в чистом виде русская печь не предусматривает транспортировку тепла в несколько помещений. Но на базе её создавались системы воздушного отопления. К примеру, отопление Грановитой палаты в Московском Кремле.

С различными модификациями этот способ отопления дошел до наших дней в виде различного вида кирпичных (русская, шведка, голландка и т.д.), металлических печей (различного вида буржуйки, Булерьян, Профессор Бутаков и т.п.) и закрытых каминов.

Техника огневоздушного отопления совершенствовалась. В конце XVIII в. архитектор Н. А. Львов опубликовал правила конструирования и расчета системы огневоздушного отопления. В начале XIX в. немецкий профессор Мейснер описал физические закономерности воздушного отопления, а русский инженер Н. А. Аммосов применил огневой калорифер с металлическими трубами для нагревания воздуха в здании, что по силе своего действия было эквивалентно трем десяткам обычных печей. Такая технология использовалась в общественных зданиях на протяжении нескольких десятков лет.

Кстати, батареи водяного и парового отопления были изобретены приблизительно в 1855 г. российским инженером итальяно-немецкого происхождения Францом Карловичем Сан-Гали. Поначалу он назвал их по-немецки – «хайцкёрпер» (горячая коробка), а потом придумал и русское название — батарея. По началу батарея была неказистая и представляла собой систему труб с вертикальными дисками. Современные батареи и кассеты водяных теплообменников имеют тот же принцип работы – максимум площади теплосъема при минимуме объема воды.

До конца XIX века движение воды в трубах водяного отопления и воздуха в системах воздушного отопления осуществлялось за счет естественных сил природы. Развитие техники привело к появлению водяных насосов и вентиляторов, что кардинально повлияло на системы отопления. Появилась возможность создания тепловых узлов, которые обслуживали один или несколько домов от одного теплогенератора, уменьшить диаметры труб водяного и воздушного отопления, более точно дозировать количество тепла, которое надо подать в каждое из помещений. А это в свою очередь привело к сокращению затрат на отопление.

Современные системы воздушного отопления (СВО) используют принудительную циркуляцию воздуха за счет канального вентилятора. Обычно вентилятор устанавливается в одном блоке с теплообменником.

Первые системы воздушного отопления современного типа, предназначенные в основном для отопления индивидуальных домов, создали в начале прошлого века после того, как на одном из машиностроительных предприятий Германии стали выпускать простейшие модели газовых воздухонагревателей. Позднее более совершенные газовые воздухонагреватели стали делать в Северной Америке.

Настоящий бум внедрения СВО начался в США и Канаде в 40-60-х годах XX века, когда в технологии производства газовых воздухонагревателей произошел “прорыв” – коэффициент использования тепла при сгорании топлива достиг 80%. В настоящее время подавляющее большинство индивидуальных домов США и Канады оснащены этими системами.

В простейшем случае система воздушного отопления выполняет функцию отопления, механической очистки (от пыли) и приточной вентиляции (как в автомобиле – ведь там воздушная система отопления). А если добавить все опции, то получим тонкую очистку воздуха (электростатический и угольный фильтр), увлажнение воздуха, охлаждение (в жаркое время) и бактериологическую очистку воздуха (УФ-стерилизатор), температурное зонирование и программирование по времени суток и по дням недели параметров воздуха в зонах, удаленное мониторирование и управление климатом, т.е. систему климат-контроля дома.

Замечу, что, вообще говоря, под термином кондиционирование подразумевается поддержание определенных параметров воздуха, а не его охлаждение, как думают многие.

В России системы воздушного отопления в индивидуальных домах начали устанавливать с середины 90-х годов прошлого века, используя импортные воздухонагреватели Goodman, Lennox и т.д.

В настоящее время начато производство Российских воздухонагревателей «АТМ Климат», которые по большей части параметров превосходят западные воздухонагреватели и учитывают российскую специфику – отсутствие стабильного электроснабжения, отсутствие газа еще во многих населенных пунктах, разрешительную систему, временное проживание в загородных домах, разрыв между временем отделки дома, и когда подведут газ и т.д.

Медленно, но, верно, современные системы воздушного отопления пробивают себе дорогу на Российских просторах. Этому способствуют и люди, волею судьбы пожившие в США и Канаде, и туристы, ездящие на горнолыжные курорты Альп и Финляндии, и народная молва: «Сосед поставил – интересно, батарей нет, а в доме тепло, воздух свежий, и сухости нет и сквозняков, дети не болеют.

А я о чем думал, когда ставил батареи?»