Сегодня для обогрева квартиры достаточно дождаться начала отопительного сезона или включить котёл. Дрова, зола и дым остались за пределами повседневных забот большинства горожан. Но к этому пришли разными путями: одни народы согревали пол, другие — лежанку, третьи собирались возле печи. А когда тепло научились передавать по трубам, один источник смог обслуживать сразу несколько зданий.
В истории отопления особенно интересно смотреть на устройство самих систем. Как тепло попадало в комнату? Где разводили огонь и куда уходил дым? Эти вопросы связывают римские бани, русскую избу и современную теплотрассу.
Как отапливали дома в древности
Рим: горячие газы под полом
В римских банях использовали гипокауст. Пол опирался на невысокие столбики, а под ним оставалось свободное пространство, связанное с топкой. Горячие газы проходили под полом и нагревали его. Люди находились в помещении сверху, отдельно от огня и продуктов горения.
Такую конструкцию можно увидеть в сохранившихся банях Биллингсгейт в Лондоне. По описанию Historic England, банный комплекс пристроили в III веке нашей эры. В двух его комнатах остались опоры гипокауста, местами — плиты перекрытия, рядом — следы топки. Здесь были тёплое, горячее и неотапливаемое помещения: температура зависела от назначения комнаты. Описание археологического памятника.
Китай и Корея: тёплая лежанка и тёплый пол
В северном Китае распространение получил кан — массивная лежанка с дымовыми каналами внутри. Топку использовали для приготовления пищи, а проходящий дым прогревал кладку. На нагретой поверхности сидели и спали; накопленное тепло продолжало поступать в комнату после окончания топки. Устройство традиционного кана описано и в современных исследованиях его теплообмена.
В Корее развивался ондоль. В традиционном варианте горячие газы шли от топки по каналам под каменным полом, затем уходили в дымоход. Постепенно появились конструкции, обогревавшие всю площадь комнаты. Тёплый пол повлиял и на быт: на нём было удобно сидеть, есть и спать. Историю устройства и его сохранившиеся примеры разбирает Национальный институт истории Кореи.
Япония: тепло рядом с человеком
Другой подход — небольшой очаг, возле которого можно согреться. Японский хибати представлял собой жаровню с древесным углём. В историческом описании Смитсоновского института уголь помещён на слой золы в сосуде; рядом перечислены принадлежности для обращения с ним. Такой прибор давал местное тепло. По одному хибати нельзя судить ни об отоплении всех японских домов, ни о расходах их хозяев. Коллекция отопительных приборов, с. 28.
Как отапливали русскую избу
В избе печь занимала значительную часть жилого пространства. В ней готовили, возле неё работали и отдыхали. Массивная кладка накапливала тепло во время топки и постепенно отдавала его после того, как огонь гас.
При топке по-чёрному отдельной дымовой трубы не было: дым выходил из печи в избу, а затем наружу через предусмотренные отверстия. Отсюда название «курная изба». У печи, которую топили по-белому, продукты горения отводились по дымоходу.
Эти способы долго существовали одновременно. В материалах музея «Кижи» о доме Елизарова описана позднейшая переделка отопления по-чёрному с устройством кирпичного дымохода. История отдельного дома хорошо показывает, почему переход к новым печам нельзя свести к одной дате для всей России. Материалы музея о доме Елизарова.
От печи к водяному отоплению и радиаторам
У печи топка и нагреваемая поверхность находятся рядом. В водяной системе их можно разнести: котёл нагревает воду, трубопровод доставляет её к отопительным приборам, а те передают тепло помещениям. Остывшая вода возвращается для повторного нагрева. В паровом отоплении к приборам поступает пар, который при конденсации отдаёт тепло. Это разные устройства системы, хотя внешне в комнате могут стоять похожие батареи. Схемы отопительных систем Министерства энергетики США.
В петербургской истории радиатора заметное место занимает Франц Карлович Сан-Галли — промышленник, чьи мастерские работали на Лиговском проспекте. Разработку его отопительного прибора обычно относят к середине 1850-х годов: например, городской телеканал «Санкт-Петербург» указывает 1855 год. Материал о Сан-Галли.
Когда тепло стали продавать целому району
Следующим шагом стало вынесение источника тепла за пределы отдельного здания. В 1877 году в американском Локпорте заработала паровая система Бердсилла Холли. Одна котельная снабжала группу зданий через изолированные трубопроводы. Количество использованного пара определяли по конденсату и на этой основе рассчитывали плату.
Американское общество инженеров-механиков ASME называет её первой районной паровой системой теплоснабжения в США. В системе Холли уже были общий источник, сеть, потребители и учёт отпущенного тепла — основные участники районного теплоснабжения. Историческая справка ASME.
1924 год: теплотрасса к дому на Фонтанке
Для отечественной теплофикации точкой отсчёта принято считать 25 ноября 1924 года. В Ленинграде от электростанции № 3 проложили теплотрассу к дому № 96 на набережной Фонтанки. По данным Музея истории Мосэнерго, длина линии составляла 600 метров, а тепло получили 72 комнаты.
После успешного начала к системе подключили другие объекты, в том числе бывшую Обуховскую больницу и бани в Казачьем переулке. Хронология Музея истории Мосэнерго.
Радиатор в комнате, отопление целого здания и городская теплосеть появились не одновременно. Дата 1924 года относится к развитию теплофикации — использованию электростанции для снабжения потребителей теплом. Водяные системы и отопительные приборы были известны в России и до этого.
Почему страны не отапливаются одинаково
Печи, индивидуальные котлы, тепловые насосы и районные сети продолжают сосуществовать. Выбор зависит от застройки, доступных источников энергии и уже проложенных коммуникаций. Способ отопления одной квартиры или небольшого посёлка мало говорит обо всей стране.
Например, в Германии есть централизованное теплоснабжение. Берлинский экологический атлас содержит карту его зон и отмечает существенную роль тепловых сетей в обогреве жилых и рабочих помещений. Карта теплоснабжения Берлина.
При этом традиционный корейский тёплый пол тоже изменился: в современных домах вместо дымовых каналов используют трубы с нагретой водой. Привычка жить на тёплом полу сохранилась, а способ его нагрева стал другим. Описание современного ондоля.
Современная теплосеть: тепло нужно ещё и довезти
Когда котельная находится за пределами дома, между ней и радиаторами появляется наружный трубопровод. На этом пути тепло уходит в грунт или воздух. Чем больше такие потери, тем меньше пользы от энергии, затраченной на нагрев воды.
Один из способов уменьшить потери — заводская ППУ-изоляция. Внутри изделия находится стальная труба, вокруг неё — пенополиуретан, снаружи — защитная оболочка. В зависимости от исполнения оболочку делают из полиэтилена или оцинкованной стали. В изоляции предусматривают сигнальные проводники для контроля её состояния. Требования к изделиям приведены в ГОСТ 30732-2020.
На объекте отдельные трубы соединяют в трассу, а места сварки изолируют. Поэтому работа теплосети зависит и от заводского изделия, и от правильно выполненного монтажного стыка. Как устроены трубы, чем отличаются оболочки и что проверять при поставке, разобрали в статье «Трубы в ППУ изоляции: от А до Я».
