История развития тепловых сетей Москвы. История развития техники отопления

История и развитие отопления

Отопление – это принудительный обогрев помещения с целью возобновления тепловых затрат и поддержания требуемого уровня температуры в помещении. Первое отопление известно нам еще со времен каменного века, теплоносителем тогда служил воздух. Водяное отопление используется уже более 3 тысяч лет. В древнем Египте для отопления использовали бани. Нагретая вода в городской бани по стокам в полу собиралась в резервуарах, а из него подавалась к жилым помещениям - прототип централизованного отопления.

Первая известная автономная система отопления найдена на территории современной Турции в г. Ефес. Еще в 10 в. до н. э. инженеры Римской империи разработали несложную систему отопления из труб и котла, которые находились в подвалах зданий. Основным топливом на тот момент были дрова, использование жидкого топлива и газа началось лишь с 19 в. н. э.

История развития систем отопления характеризуется не только изобретением новых систем, но и возвратом к применению старых систем, которые использовались ранее. Применение ранее забытых и считавшихся устаревшими систем связано с тем, что создается новые оборудования, материалы, изменяются условия эксплуатации.

На начальном этапе развития систем отопления применялись гравитационные однотрубные системы отопления с верхней разводкой. После изобретения насосов удалось перейти от гравитационных систем к насосным однотрубным и двухтрубным системам.

Во время периода интенсивного развития индивидуального жилищного строительства произошло увеличение потребности отопительного оборудования.

Появился большой выбор импортных котлов для теплоснабжения объектов индивидуального жилищного строительства, а также котлы отечественных производителей.

По прошествии некоторого времени были созданы автоматические устройства по регулированию теплоотдачи нагревательных приборов, а также трубы на основе полиэтилена. Появление вышеперечисленных факторов позволило перейти к применению двухтрубных систем отопления.

Использование пластиковых труб является причиной повышенного интереса к низкотемпературным системам панельно-лучистого отопления (НСПЛО).

Напольное отопление, панельное отопление, подпольное отопление, теплые полы - эти словосочетания подразумевают систему отопления с использованием теплых полов. Системы водяной или электрической, с нагревательными элементами, встроенными в пол. Так кратко определяет ее нормативный документ СНиП 2.04.05-91 «ОТОПЛЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ».

Интересен факт, что описание печного отопления в данном документе занимает значимо больше места, чем сам теплый пол.

Две тысячи лет назад нормативных документов не было, а теплый пол уже был.

Это подтверждают археологические и исторические исследования на территориях европейских государств. Нагретый воздух проходил по специальным каналам в каменном полу, нагревая пол и обогревая помещения.

Полагают, что такое отопление было изобретено в Греции, поскольку названо оно было греческим словом hypokauston, примерный перевод которого означает "отопление снизу". В Италии это отопление было широко распространено, и поэтому его еще называют "римским отоплением". В III в. н.э. в Римской империи насчитывалось около 800 общественных и небольших частных терм - бань с греющими полами. Таким отоплением были оборудованы также жилые дома в северных провинциях Италии и за ее пределами.

Следует отметить, что до начала ХХ века теплоносителем в теплых полах являлся исключительно нагретый воздух, позднее начали появляться теплые полы с использованием нагретой воды.

В нашей стране начало использования нагретых поверхностей для отопления помещений было положено военным инженером М. Фроловым, по проекту которого в 1874 г. была сооружена система отопления помещений крепостных сооружений. Пороховые склады и жилые казематы отапливались с помощью циркуляции нагретого воздуха в промежутке стеновых панелей.

1900—1903 гг. были периодом широкой изобретательской деятельности в области панельного отопления. Активное участие в этой работе принимали виднейшие специалисты отопительной техники нашей страны — В. М. Чаплин, В. Г. Залесский, Б. К. Правдин, В. Л. Максимович и др.

Большим вкладом в дело развития панельного отопления явилась разработанная и предложенная в 1905 г. инженером В. А. Яхимовичем «паро - и водобетонная» система отопления. Это панельное отопление с греющими металлическими трубами, устроенными в бетонный слой полов, стен, потолков, пилястр, колонн, лестничных перил. Впоследствии по этой системе (1905— 1914 гг.) было смонтировано более 70 установок отопления в Ленинграде, Москве, Киеве, Ростове и других городах. В последующие 10 лет насчитывалось уже более 100 зданий, оборудованных панельным отоплением системы инженера Яхимовича.

Позднее такой способ обогрева зданий стал использоваться и в зарубежных странах, где его назвали лучистым отоплением.

Таким образом, зародившись в древние времена, как система комфорта, подогрев пола стал развиваться, как полноценная и самостоятельная система отопления, только с начала прошлого века. Позднее, применение этих систем отопления активизировалось, благодаря появлению пластиковых труб, развитию систем контроля и автоматизации управления температурой, широкому применению источников тепла на возобновляемых ресурсах.

С 60-х годов ХХ века в Скандинавии теплый пол начал стремительно вытеснять традиционные (прежде всего, радиаторные) системы отопления, и уже сегодня, в Швеции, например, является самой распространенной отопительной системой (более 85% нового жилья строятся именно с такими системами отопления).

Благодаря многочисленным техническим и эксплуатационным преимуществам по сравнению с высокотемпературными (воздушные, радиаторы, конвекторы и т.п.), системы, построенные на принципах водяного теплого пола все шире применяются и в других областях.

Это системы снеготаяния с разнообразным спектром применения (открытые площадки, кровли, подъездные путы, автостоянки, автомобильные дороги, спортивные площадки и прочее. Это системы подогрева грунта футбольных полей с натуральным травяным покрытием, подогрева грунта в теплицах, оранжереях и прочее.

Учитывая стремительное развитие рынка систем отопления с применением водяных теплых полов в ХХI веке можно с уверенностью утверждать, что сегодня история развития систем отопления водяной теплый пол дополняется своими лучшими страницами.

Источник: © rinnai.net.ua – современные инженерные системы: водоснабжение, отопление. Александр Логинов, 2011 г. Данный материал охраняется Законом об авторских правах. При перепубликации обязательно сохранять исходный текст и гиперссылку на автора

www.oborudweb.ru

История отопления | Блог инженера теплоэнергетика

Здраствуйте, уважаемые друзья! Сегодня решил открыть новую рубрику на своем сайте — «История теплотехники». В этой рубрике я буду писать про историю открытий в теплотехнике, про становление и развитие отопительной техники. А также про ярких, неординарных личностей, которые совершали открытия и изобретения, и остались в памяти людей. И сегодня первая статья про историю отопления.

Первые системы отопления, которые можно назвать таковыми, появились в Древнем Риме. Называлась она «гипокауст». Это значит «снизу согретый». Это можно сказать, аналог современных «теплых полов» и «теплых стен». Воздух с улицы поступал в здание и прогревался в особых каналах. Каналы располагались в полу и стенах здания и прогревались от печи, которая располагалась в подвале здания. Но такое отопление в основном было в богатых домах. У людей победнее отопление осуществлялось с помощью обычных печей, которые топились по «черному», то есть без отвода печных дымовых газов. И такая картина наблюдалась в течение многих веков.

Лишь в XV веке, впервые кстати в России, печь стали топить по «белому», то есть появились дополнительные трубы, которые отводили уходящие дымовые газы в атмосферу. Эта система получила в Европе название «русской» и действовала вкратце так: холодный наружный воздух подводился к находящейся чаще в подвальном помещении печи, нагревался от нее, отапливал помещения здания и удалялся через через вытяжные каналы. Циркуляция происходила естественным путем, за счет разности плотностей холодного и теплого воздуха. Дымовые же газы в этой системе, как я уже писал выше, удалялись наружу через дымовую трубу, и не попадали в помещение. Такая система совмещала отопление с вентиляцией и была революционной для того времени.

В XVIII веке появилось паровое и водяное отопление (в Англии и Франции). В России интенсивнее стало развиваться водяное отопление (паровое использовалось преимущественно для производства, промышленности). В 90х г.г. XIX века появилось центральное водяное отопление. В качестве нагревательных приборов использовались чугунные радиаторы, которые были соединены трубами с котлом. В котле топливом служил уголь, циркулирующая вода нагревалась и самотеком поступала к чугунным радиаторам. После отдачи тепла через стенки радиатора, вода вновь направлялась в котел для последующего нагрева.

В 1903 году произошло знаковое для последующей истории отопления в России событие, профессором В.М.Чаплиным был запатентован водоструйный насос для систем отопления, получивший название гидравлического элеватора. Элеваторная схема подключения внутренних систем отопления очень широко использовалась в советское время при строительстве многоквартирных домов.

После Октябрьской революции, в советское время, теплоснабжение стало развиваться в сторону применения систем отопления с насосным побуждением циркуляции воды. Также повсеместно строились крупные источники теплоснабжение — ТЭЦ (теплоэлектроцентрали). Где то до середины XX века в строительстве при монтаже внутренних систем отопления применялась в основном двухтрубная система отопления.

С развитием массового крупнопанельного строительства в основном стала применяться вертикальная однотрубная система. За счет этого обеспечивалась высокая степень механизации работ, снижение трудозатрат при монтаже отопления. Тогда это было оправдано. И такая вертикальная однотрубная система (чаще с нижней разводкой) досталась современной стране от советских времен. Сейчас теплоснабжение в основном развивается в сторону все большего применения всевозможных методов автоматизации и регулирования расхода теплопотребления.

Буду рад комментариям к статье.

teplosniks.ru

История отопления

Отопле́ние - обогрев помещений с целью возмещения в них теплопотерь и поддержания на заданном уровне температуры, отвечающей условиям теплового комфорта и(или) требованиям заказчика.

В наше время уже невозможно представить себе комфортного существования без сложных отопительных приборов, обогревающих наши дома и рабочие места в прохладную погоду.

Первичные «отопительные системы» появились еще и в каменном веке. Древние люди разводили в своих жилищах костры, которые согревали их в непогоду (а заодно и служили «плитой» для приготовления пищиJ )

С развитием человеческого общества эволюционировали и приспособления для обеспечения его комфортного существования. Так примерно за пару веков до нашей эры появились первые отопительные печи с дымовыми трубами для отвода продуктов горения. Эти печи используются и по сей день, претерпевая различные усовершенствования, направленные на увеличение их эффективности. К примеру, классическая двухъярусная русская печь имела самый высокий КПД среди своих «сестер» - 60-80%, то есть была близка по КПД к современным котлам.

Большой вклад в «ото др рим теп пол пительную историю» человечества внесли инженеры Древнего Рима. Там имелись свои аналоги «теплого» пола - сети специальных каналов, проходящая в стенах и под полом, через которые пропускались горения от печи.

Так же именно римляне придумали центральное отопление. Они не стали строить печки в каждом помещении, а сделали в отдельном, специализированном помещении, печь, от которой и пускали сеть каналов. К слову сказать, это было настоящим прорывом и важным этапом в истории отопления. Сейчас, конечно, эта система, имеющая звучное название «гипокауст», утрачена в Европе (в Испании она называлась «глория» и сохранялась вплоть до ХХ века).

Интересно, что именно в Древнем Риме приобрел свой современный вид и камин (от лат. Caminus - открытый очаг), который устанавливался в центре помещения и максимально окружался теплоаккумулирующими материалами (каменный портал, каменный дымоход, каменная противоположная стена), что предотвращало как перегрев во время топки, так и быстрое потухание огня. Камин имел и еще одну немаловажную функцию - вентиляционную, она осуществлялась за счет тяги в дымоходе.

камин Своеобразную революцию произвело изобретение огневоздушной системы отопления, получившей название, безусловно, ласкающее слух всем русским людям, «русская система». Смысл ее был в том, что холодный воздух через воздухозаборную шахту подводился к печи, нагревался, касаясь ее раскаленной поверхности, и по вертикальным и горизонтальным воздухораспределяющим каналам проходил в обогреваемые помещения. Оттуда отдавший теплоту воздух по вытяжным каналам отдавался обратно в атмосферу. В этой системе циркуляция воздуха была естественной благодаря разности плотности горячего и холодного. Эта система так же помимо обогрева помещения осуществляла его вентиляцию.

В XV-XVIII веках были распространены глиняные и кирпичные печи, в богатых домах, правда, можно было встретить изразцовые, считавшиеся большой роскошью, а на Тульском заводе изготавливали чугунные и стальные нетеплоемкие печи.

Первые «шведские» печи (они представляли собой печь, оснащенную вытяжной камерой и «кухонной плитой») с более доступными изразцами были изготовлены по указу Петра I в 1706 году, они, кстати, имеют несколько видов конструкций и популярны до сих пор. Широкое распространение в Петербурге в 30х годах того времени получили «дровосберегающие» печи с горизонтальным змеевиком дымохода, однако уже после 1742 года люди отдали свое предпочтение печи с «колодцами» (вертикальным змеевиком).

Наряду с огневоздушным отоплением, которое применялось в вышеназванных печах, в XVIII веке стало развиваться и водяное отопление. В 1777 году была изобретена водная система отопления с естественной циркуляцией. Свою новаторскую идею французский инженер М. Боннеман применил для обогрева инкубаторов. Здесь следует отметить, что в дальнейшем основные принципы и инженерные решения этой системы нашли свое применения в отоплении жилых помещений и используются и в наши дни.

Первой оригинальной русской работой по отоплению стала книга «Русская пиростатика», написанная Н.А. Львовым в 1795 году. В ней автор раскритиковал увлечение весьма неэффективными иностранными фигурными печами и предложил изобретенные им усовершенствования отопительных установок, а так же основы конструирования и расчеты систем огневоздушного отопления. Так как в этот период распространились многоэтажные здания, появилась необходимость в централизованном отоплении. Здесь пришлась как нельзя кстати «русская система», используемая ранее для двухэтажных сооружений. В 1799 году Львов выпускает свое второе «детище» - книгу «Русская пиростатика или употребленiе испытанныхъ каминовъ и печей», в одном из разделов которой он предложил конструкцию, напоминающую калорифер, к несчастью, оказавшуюся недостаточно эффективной.

Инженерная мысль не стояла на месте, в XIX веке началось широкое распространение водяных и паровых систем отопления. Собственно, толчком для появления последних стало повсеместное использование паровых машин. Промышленные помещения было тяжело отапливать из-за их большой площади, поэтому отработанный пар пришелся как нельзя кстати.

Уже в 1802 году в прессе Российской империи появились заметки о возможности использования пара для отопления помещений, а в 1816 году в г. Петербурге уже существовала теплица, в которой данная идея была реализована.

Значительный вклад в развитие огневоздушного отопления сделал немецкий профессор Мейснер, написавший книгу «Руководство к отоплению зданий гретым воздухом»

В XIX веке появляется еще одно изобретение из разряда «огневоздушных», популярность которого вспыхнула и погасла быстро, подобно звезде - печь Уттермарка. В оригинальном своем варианте она была круглой и плотно выкладывалась особым кирпичом, сделанным по лекалам, в своей конструкции она так же имела медные трубы с коленами, проходя через которые нагревался комнатный воздух. Печь была довольно дорогостоящей, поэтому появился «удешевленный» ее вариант (кстати, именно он и вызвал ажиотаж среди потребителей): печь была сделана из обычного кирпича и имела металлическую «рубашку». Почему же люди разочаровались ней? Это произошло из-за плохих санитарно-гигиенических характеристик: контактируя с раскаленной поверхностью печки воздушная пыль пригорала и плохо пахла).

В 1834 году в России появляется первая система водяного отопления с естественной циркуляцией профессора П.Г.Соболевского, а уже в 1875 году - первая не только в России, но и в Западной Европе квартира, имевшая отдельную систему водяного отопления с использованием плоских отопительных приборов, которые были сделаны в виде пилястр. В этой системе вода подогревалась в небольшом нагревателе, который устанавливался в кухонном очаге.

1835 год знаменуется появлением «амоссовской» печи - первого в мире калорифера, представленного ученым Н.А. Амосовым, который для своего изобретения обобщил идеи Львова и Мейснера. Работала эта система «пневматического» отопления довольно схоже с «русской» системой - нагретый воздух под действием разности плотностей поднимался по «жаровым» металлическим каналам в помещение. Впервые это нововведение было установлено в Императорской Академии художеств. Там оно себя хорошо зарекомендовало и к 1841 году в России насчитывалось уже свыше 420 «больших и малых пневматических печей», установленных в крупнейших зданиях, таких как Эрмитаж, Зимний дворец, Придворный Манеж. Как и любая система, «амоссовская» печь помимо достоинств имела свои недостатки, многие из которых были весьма незначительны: система издавала низкий гул при топке, пересушивала воздух, а так же потрескивала во время грозы. Однако, самым крупным недостатком ее были раскаленные «жаровые» воздуховоды, перегревавшие стены, которые оказывались рядом, уничтожая драгоценные росписи, а пыль на них пригорала, издавая неприятный запах, или, что еще хуже, взлетала, покрывая сажей весь интерьер комнаты. Конечно, сам изобретатель никак не соглашался с нареканиями в адрес своего «детища» и списывал все проблемы с печью на «лень и неряшество истопников».

В XX веке появились системы отопления с принудительной циркуляцией, которая осуществлялась с помощью насосов. Это стало возможным благодаря началу промышленного выпуска электродвигателей.

Сегодняшние передовые технологии позволяют сохранять тепло наших домов без создания какого-либо дискомфорта. Современные ученые успешно используют наработки своих предшественников, с каждым днем совершенствуя технологии обогрева жилищ и рабочих мест населения всего земного шара. Самым лучшим видом отопления в настоящее время является газовое отопление в силу того, что природный газ является наиболее эффективным, экономичным, экологически чистым и безопасным видом топлива.

ventaplus.ru

История развития тепловых сетей Москвы

2.1 Угольная жаровня

У нас нет каких-либо документальных данных о том, когда именно человек стал переходить к сколько-нибудь организованным методам отопления своего жилища и возникавших уже тех или иных общественных зданий.

Указания и вещественные доказательства более совершенных способов отопления относятся к сравнительно близким нам эпохам.

Этими доказательствами являются найденные в довольно значительном числе и в самых разнообразных странах древесно-угольные жаровни. Не имея, конечно, никакого представления о химических реакциях горения и о химическом составе продуктов сгорания, древний человек чисто опытным путем убедился в безвредности сжигания древесного угля непосредственно в отапливаемом помещении с выпуском продуктов сгорания прямо в это последнее.

И действительно, как мы это знаем теперь достоверно, при равномерном притоке воздуха к тонкому слою тлеющих, хорошо предварительно выжженных, древесных углей продуктом сгорания является только относительно безвредный и не обладающий запахом угольный ангидрид (углекислота, СО2). Крайне любопытно то, что этот, с нашей точки зрения, первобытный способ отопления имел такой коэффициент полезного действия, о котором мы в наших современных системах отопления можем только мечтать, ибо у древесно-угольной жаровни, в которой полностью использовалась вся теплотворная способность угля, КПД был равен 1, - в отношении, конечно, древесного угля, а не того дерева, из которого этот уголь был получен.

Этот метод отопления помещений получил весьма широкое и крайне длительно удержавшееся распространение, охватив, видимо, весь европейский материк и далекую Азию с Китаем и Японией. По крайней мере, найденные в этих странах угольные жаровни свидетельствуют об этом.

Являясь внутрикомнатным прибором отопления, отапливая, конечно, и помещения богатых сановников и вельмож, эти жаровни достигли высокой степени художественного совершенства: изготовлялись они из лучшей бронзы. Об этом свидетельствуют бронзовые жаровни, найденные в Помпее. Так, римской бронзовой треножной жаровней, имеющей диаметр 500 мм, глубину 120 мм и высоту 1000 мм можно было отапливать помещение с теплопотерями около 10 ккал/ч, т.е. кубатурой примерно в 1000 м3.

Насколько прочно удерживался этот способ отопления, свидетельствует тот факт, что, зародившись, видимо, задолго до нашей эры, - он встречался в Англии еще в ХУШ в. Где в 1790 г. парламентские залы в Лондоне отапливались угольными жаровнями, т.е. тогда, когда уже существовали довольно совершенные воздушные и паровые централизованные системы отопления, колыбелью последней из которых была та же самая Англия.

2.2 Хюпокаусты

Первые признаки более организованного отопления зданий мы встречаем примерно за 2200 лет назад, т.е. в последних столетиях до нашей эры.

Археологические раскопки на территориях современных Италии, Франции, Швейцарии, Германии и Англии открывают перед нами картину довольно значительных в те времена достижений в области отопления, и даже вентилирования зданий. Это - огневые системы отопления подпольными камерами, изобретенные, несомненно, римлянами за несколько столетий до нашей эры. Несмотря на римское изобретение, эти системы отопления носят греческое название «хюпокаустум», обозначающее «снизу согретый».

Об этой системе отопления очень подробно пишет в своем сочинении «Об архитектуре» (de Archictura) военный инженер времен римских императоров Цезаря и Августа знаменитый Марк Витрувий Поллио (конец 1 века до н.э.).

Остатки такой системы отопления найдены в бывшей римской колонии, в нынешней Германии (Тюрингии), в городе Заальбурге. Как по описаниям Витрувия, так и при раскопках было видно, что отапливаемое «хюпокаустами» помещение имело подполье, перекрытое по столбикам из камня или гончарных труб гончарными же плитами толщиной 50 мм, поверх которых сделана сплошная смазка толщиной 150 мм. В этой конструкции был лаз, очевидно для прочистки и ремонта, закрывавшийся песчаниковой плитой. Подполье это служило сплошным дымоходом для очага, находившегося вне здания в углублении в грунте. В стенке этого углубления помещалась топка для сжигания древесного угля. Подземный канал, подводивший горячие продукты сгорания угля в подполье, выходил в последнее до первого ряда кирпичных столбиков. Форма этого канала в плане своеобразна, так как она имеет последовательно расположенные два расширения и сужения. В первом из них, ближайшем к топочному углублению, очевидно, сжигался уголь. Есть основания полагать, что такой формой канала римляне стремились оградить от лучистой теплоты подпольную конструкцию, оберегая ее этим от разрушения. Продукты сгорания угля, омыв и обогрев перекрытие, столбики и стенки подполья, выходили наружу по гончарным вертикальным дымоходам. По прекращении горения угля, эти дымоходы перекрывались, видимо, глиняными плитками, а отверстия открывались снятием с них таких же плиток. Наружный воздух проходил по тому же пути, по которому раньше шли продукты горения, но выходил, согревшись в подполье, в отапливаемое помещение. Последнее и объясняет необходимость пользования древесным углем как топливом, в целях сохранения в возможной чистоте поверхностей конструкции подполья. При сжигании в топке дров они покрывались бы налетом сажи и смол, что портило бы качество выпускаемого в помещение воздуха.

Для регулировки интенсивности прогрева подполья и обогрева самого отапливаемого помещения служило наружное воздухозаборное отверстие. Наружный воздух проходил через него в подпольное помещение и отсюда через отверстие в самый хюпокаустум. Здесь он отклонялся отбоем в целях, очевидно, лучшего смешения с горячими газами, приходящими из угольной топки. Отверстие заслонялось глиняной плитой в целях регулировки притока наружного воздуха. Это же устройство совместно с каминообразным хайлом и идущими от него керамическими каналами, выходившими, видимо (стена сохранилась лишь на высоту 1 м), сверх кровли, служило приточно-вытяжной системой вентиляции после того, как прекращалось горение угля в топке. Подобными системами римляне отапливали как на своей родине, так и в более северных странах, своих колониях, как то: в теперешних Франции, Швейцарии, Германии, Англии, как жилые, гражданские, так и разного рода военные постройки своих военных поселений и крепостей («кастеллум»).

Археологические раскопки древнего города Геркуланеум (у подножия горы Везувия, в 7,5 км от современного Неаполя) показали, что хюпокаусты применялись даже для отопления двухэтажных зданий. Так, в одной вилле, открытой в Геркуланеум, найдена такая установка, подводившая согретый воздух из подполья по гончарным трубам в кладке стен в комнату второго этажа. Выходные душниковые отверстия в этой комнате обработаны львиными головами, в пастях которых были затворы.

studfiles.net

Кафельные печи

Применение кафельных печей из керамических материалов значительно улучшило использование теплоты.

В 1763 г. Фридрих Великий — вследствие первого дефицита топлива — в то время, прежде всего, древесины начал применять меры по улучшению использования источников отопительной энергии. Результатом стало создание прототипа берлинской печи, который был оборудован несколькими дымоходами.

Применение каменного и бурого угля в качестве топлива привело к дальнейшему повышению тепловой мощности.

С развитием металлургической промышленности примерно в конце XVIII в., настало время железных печей.

Наряду с развитием индивидуального печного отопления в это время стали обдумывать и возможность создания центрального отопления.

Швед Мартин Тривальд считается изобретателем первого центрального водяного отопления (1716).

Пар

В конце XVIII в. с появлением паровой машины была исследована возможность применения пара в качестве теплоносителя.

В 1770 г. Джеймс Ватт применил пар для отопления здания своей фабрики, при этом он использовал секционные радиаторы в качестве нагревательных приборов.

В это же время в Англии появились первые чугунные котлы.

Первые патенты на систему парового отопления были получены в 1791 и 1793 гг., при этом система отопления воздухом уже была запатентована.

Несмотря на это, индивидуальное отопление повсеместно доминировало, так как оно было существенно дешевле.

Паровое отопление низкого давления

В течение XIX в. с развитием техники паровое отопление низкого давления получило самое широкое практическое применение как способ центрального отопления.

В 1831 г. Перкинс получил первый патент на систему отопления горячей водой. Он также выполнил исследования с расширительными баками для компенсации изменения объема воды из-за теплового расширения.

1.3 Центральное отопление теплой водой

Центральное водяное отопление было разработано в 1833 г. англичанином Палькомом. Его система состояла из котла с очень длинным трубопроводом, радиатором также был трубопровод. Предложенная конструкция представляла собой полностью закрытую систему.

Первая система центрального отопления из серийно изготовленных деталей была построена в 1860 г. в США. В это же время началось производство чугунных котлов и радиаторов.

Закон о паровых котлах

В 1870 г. чугунные котлы и радиаторы появились и в Германии. В 1871 г. был издан первый закон о паровых котлах, который содержал в том числе и стандарты безопасности трубопроводов.

1.4 Литые котлы

В 1875 г. Кёртинг освоил производство первых немецких чугунных котлов. В 1898 г. Будерус начал серийное производство чугунных котлов по собственному патенту.

В начале XX в. прогресс ускорился: во-первых, повысились требования к комфорту; во-вторых, были разработаны научные основы для расчета систем водяного отопления или парового отопления низкого давления. Профессор Герман Ритшель стал очень известным после выпуска своего «Руководства по расчету устройств отопления и вентиляции».

Первые предписания по расчету систем отопления появились в 1926 г. с выходом стандарта DIN 4701 «Правила для расчета теплопотребления зданий».

В 1901 г. в Дрездене была построена первая в Европе районная паровая отопительная котельная.

В 1906 г. Тихельман построил первую районную водяную отопительную котельную, которая работала на принципе естественной циркуляции.

studfiles.net

Краткий исторический обзор развития науки и техники отопления. — КиберПедия

Предмет курса.

Отопление – обогрев помещений с целью возмещения в них тепловых потерь и поддержания устанавливаемой нормами или другими требованиями температуры воздушной среды.

Отопление – один из видов инженерного оборудования здания и в тоже время отрасль строительной техники, т.к. монтаж стационарной отопительной установки производится по мере возведения здания и ее элементыувязываются со строительными конструкциями и сочетаются с интерьеромпомещения.

Научные основы отопительной техники базируются на положенияхфизики, химии, гидравлики, аэродинамики, термодинамики, тепломассообмена.

Отопление как курс связан с дисциплинами:вентиляцией, кондиционированием воздуха, теплоснабжением, теплогенерирующими установками, газоснабжением, общестроительной техникой ит.д. Причем развитие общестроительной техники оказывает определяющеевлияние на развитие отопления. Можно привести такой пример: в 60-х годах прошлого столетия стали строиться здания со сплошным остеклением,в которых отсутствовали проемы между окнами. В этих проемах обычно

прокладывались стояки распространенных в то время вертикальных систем водяного отопления. Отопительная техника отреагировала на изменение в архитектурно-строительной части здания следующим образом: взданиях со сплошным остеклением стали устраивать горизонтальные системы водяного отопления, которые до этого применялись для отоплениятолько одноэтажных зданий.

Значение отопления в климатических условиях Республики Беларусьочень велико. Одним из показателей степени суровости климата являетсязначение градусо-суток, т.е. произведение числа суток действия отопленияна разность внутренней и наружной температур, среднее в течение этоговремени. Это число для г. Полоцка равно 4100 градусо-суткам, а для Туркмении – 850.

Перспективы развития отопительной техники в РБ.

Перспективное развитие отопительной техники связано с развитиемэнергетики.

Ведущие специалисты в области отопления в СССР считали, что вбудущем широкое распространение получит электрическое отопление. Но возниклиопределенные проблемы, связанные с аварией на Чернобыльской АЭС, повреждением Армянской АЭС в результате землетрясения в 1988 г. Послеаварии на ЧАЭС развернулись протесты населения против строительстваатомных электростанций.При строительстве мощных ГЭС происходит затопление большойплощади пахотных земель, наблюдается гибель рыбы.ТЭЦ в процессе работы выбрасывают большое количество вредныхдымовых газов, загрязняющих окружающую среду.Поэтому в перспективе возможны и другие пути развития отопительной техники.

В настоящее время Республика Беларусь по разным оценкам удовлетворяет потребность в топливе за счет собственных источников лишь на15 – 20 % (бурый уголь, торф, дрова). Чтобы снизить количество импортируемого топлива в стране осуществляются следующие мероприятия:

- активное энергосбережение во всех отраслях промышленности,сельском хозяйстве

- использование нетрадиционных и возобновляемых источников

энергии(использование энергии Солнца )

Второй источник нетрадиционной энергии – подземные горячие воды. В стране имеются запасы геотермальных вод в Брестской, Гомельскойобластях и Оршанской впадине. Пробурено большое количество скважин,оценены запасы этих вод. Они являются перспективными. В настоящеевремя уже началось использование этого источника энергии. Принято решение о строительстве первой в Беларуси станции геотермального теплоснабжения в Брестской области.

Следующий нетрадиционный источник энергии – ветер. Для работыветродвигателя считается, что среднегодовая скорость ветра должна быть впределах от 8 до 20 м/с. Среднегодовая скорость ветра на высоте 10 м отповерхности Земли для г. Минска составляет 3,6 м/с. В районе окружнойдороги г. Минска построена ветроустановка роторного типа мощностью100 кВт.

Тепловой баланс помещения.

Составить тепловой баланспомещения – это значит выявить всестатьи расхода теплоты (теплопотери) и теплопоступления (тепловыделения).

Система отопления должна компенсировать следующие статьи расхода теплоты:

а) теплопотери через ограждения;

б) расход теплоты на нагревание холодного наружного воздуха, поступающего в помещение через неплотности в строительных огражденияхза счет инфильтрации;

в) расход теплоты на нагревание холодных материалов, оборудования и транспортных средств.

Тепловой баланс помещения может быть записан в виде уравнения.

Пусть в условном помещении будут следующие статьи расхода теплоты и теплопоступления: потери теплоты через ограждения Q, Вт; расходтеплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха Qi, Вт; теплопоступления от людей Qл, Вт; теплопоступления от источников искусственного освещения Qо, Вт.

При составлении уравнения теплового баланса условно считается, что

статьи расхода теплоты отрицательны, а теплопоступления положительны.

Для условного помещения уравнение теплового баланса можно записать в следующем виде:

где ΔQ – результирующая теплового баланса, Вт.

Если ΔQ получается со знаком «+», считают, что тепловой баланспомещения положителен, и отопление его предусматривать не следует,если со знаком «–» – тепловой баланс отрицателен, и необходимо отопление.

Тепловой баланс составляется для трех расчетных периодов: холодного, переходного, теплого.

Расчетной температурой наружного воздуха для холодного периодагода является средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92; для переходного – +8 оС.

Добавочные потери теплоты.

Добавочные потери теплоты учитывают влияние на теплопотерифакторов, которые не были учтены формулой для подсчета основных теплопотерь через ограждение. Добавочные потери теплоты исчисляются вдолях единицы.

Различают следующие виды добавочныхтеплопотерь:

а) на ориентацию ограждения по сторонам света, учитывающую интенсивность облучения Солнцем ограждений, имеющих разную ориентацию по сторонам света. Принимаются при расчете теплопотерь в помещениях любого назначения: через наружные вертикальные и наклонные (вертикальная проекция) стены, двери и окна, обращенные на север, восток,

северо-восток и северо-запад – 0,1, на юго-восток и запад – 0,05, на юг июго-запад – 0;

б) на наличие в помещение двух или более наружных стен, имеющихразную ориентацию по сторонам света, которые учитывают понижение радиационной температуры в помещениях с развитой поверхностью наружных ограждений. В общественных, административных, бытовых и производственных помещениях при расчете теплопотерь через наружные вертикальные и наклонные (вертикальная проекция) стены, двери и окна – 0,05;

в) на нагревание холодного воздуха, поступающего через наружныедвери, не оборудованные воздушными или воздушно-тепловыми завесами,при высоте зданий Н, м, от средней планировочной отметки земли до верхакарниза, центра вытяжных отверстий фонаря или устья шахты:

0,2Н – для тройных дверей с двумя тамбурами между ними;

0,27Н – двойных дверей с тамбуром между ними;

0,34Н – двойных дверей без тамбура;

0,22Н – одинарных дверей;

г) на нагревание холодного воздуха, поступающего через наружныеворота, не оборудованные воздушными и воздушно-тепловыми завесами:при отсутствии тамбура – 3, при наличии тамбура у ворот – 1;

д) в помещениях (при типовом проектировании) через стены, дверии окна, обращенные на любую из сторон света: при одной наружной стене– 0,08; в угловых помещениях – 0,13, во всех жилых помещениях – 0,13 независимо от количества наружных стен.

Дежурное отопление.

Под дежурным отоплениемпонимается отопление, устраиваемое впомещениях, когда они не используются и в нерабочий период. Необходимость поддерживать в помещении некоторые положительные температурывызвано, главным образом, наличием гидравлического хозяйства, т.е. водопровода, который может замерзнуть.

При дежурном отоплении в помещении поддерживается температуравоздуха 5 оС. При обосновании эта температура может быть и выше. Нормируемая температура должна быть восстановлена к началу использованияпомещения или началу работы.

В качестве системы дежурного отопления рекомендуется использовать основные, т.е. функционирующие в рабочий период, системы отопления при уменьшении их теплопередачи тем или иным способом.

Самостоятельные системы дежурного отопления допускается проектировать при экономическом обосновании.

В неотапливаемых зданиях для поддержания температуры воздуха,соответствующей технологическим требованиям, в отдельных помещениях, а также на временных рабочих местах при наладке и ремонте оборудования следует предусматривать местное отопление.

Предмет курса.

Краткий исторический обзор развития науки и техники отопления.

Возникновение отопительной техники в ее наиболее примитивной форме уходит корнями в далекое прошлое.

Первые печи, сделанные из глины иливыложенные из булыжника, появились еще в каменном веке. Топились онипо-черному. Такие«обогреватели» существовали в течение многих тысячелетий.

Предвестником более организованных методов отопления была обыкновенная древесно-угольная жаровня, представлявшая собой металлический сосуд, в котором сжигался древесный уголь.Подобный методполучил широкое распространение иочень долго служил людям.

Более организованный способ отопления зданий существовал в последних столетиях до нашей эры. Это огневоздушные системы отопления сподпольными каналами, изобретенные, видимо, римлянами. Такие системы носили греческое название «хюпокаустум», т.е. снизу согретый. Хюпокаустум представляла собой сеть подпольных каналов, имевших вне помещения топливник, в котором сжигался древесный уголь. Продукты сгорания поступали в отапливаемые помещения.

Позднее появилась система подпольно-канального отопления. Посуществу, ее и следует считать прообразом современного печного отопления. При таком способе впервые использовалась нагретая поверхность дымохода. Появление каминов и отопительных печей с дымовымитрубами – еще один шаг к улучшению санитарно-гигиенических показателей печного отопления.

В 1487 – 1491 гг. Грановитая Палата Московского Кремля былаоборудована воздушно-панельной системой отопления. В помещенияхнижнего этажа ставились кирпичные или изразцовые печи с насаднымитрубами и железным затвором на чердаке или под потолком помещенияверхнего этажа. Ниже затвора устраивался «душник», который открывался после окончания топки. Воздушно-панельное отопление получилоширокое распространение в странах Западной Европы. Здесь его называли «Русская система».

В 1640 г. в Англии произошла промышленная революция, после которой началось бурное развитие промышленности. Стали строиться здания,большие по площади. Печное отопление перестало удовлетворять требованиям, предъявляемым к отоплению подобных зданий. Первая система водяного отопления с естественной циркуляцией появилась в 1675 г. (Англия),первая система парового отопления – в 1745 г. (Англия), первая система водяного отопления с насосной циркуляцией – в 1831 г. (Англия).

Отопительная техника во время существования СССР получила определенное развитие. Генеральным направлением рационального расходования топлива была выбрана теплофикация – комбинированная выработкаэлектрической и тепловой энергии с развитием централизованного теплоснабжения. В качестве теплоносителя системы централизованного теплоснабжения была принята вода.Одновременно на развитие отопительной техники повлияло развитиеобщестроительной техники. Переход на строительство зданий в 4 – 5 этажейвместо 2 – 3 обусловил необходимость разработки методов расчета однотрубных систем водяного отопления и их применения. В 2 – 3-этажных зданиях монтировались двухтрубные системы водяного отопления, которые

не могли применяться в зданиях большей этажности.

Около 50 % стоимости системы водяного отопления приходится наотопительные приборы. На них расходуется большая часть металла, поэтому были проведены работы по созданию менее металлоемких отопительных приборов – конвекторов и стальных радиаторов – вместо распространенных повсеместно чугунных радиаторов.

cyberpedia.su

1.5 Насосы

В связи с разработкой насосов (В. Оплэндер) в 1930 г. начали внедрять системы насосного отопления.

В 1950 г. были разработаны циркуляционные насосы. При этом значительно расширилось применение систем водяного отопления. Начиная с 1955 г., эти системы совершенно вытеснили в жилищном строительстве системы парового отопления низкого давления. Но внедрение централизованного водяного отопления увеличивалась достаточно медленно.

В качестве отопительных батарей применялись, прежде всего, чугунные или стальные радиаторы. Первые стандарты в этой области появились в 1936— 1938 гг.

1.6 Плоские отопительные батареи

С середины 50-х гг. начали применять плоские отопительные батареи из стали.

Как для изготовления отопительных батарей, так и для производства котлов стало предпочтительным использование стальных конструкций. Это произошло потому, что в качестве основного источника энергии использовалась нефть. С увеличением доли применения газа также выросло значение чугунных котлов.

После первого энергетического кризиса в 1973 г. начались поиски альтернативы ископаемому топливу и возможностей энергосбережения.

Одной из таких альтернатив стали новые источники энергии, например солнечная энергия или теплота окружающей среды; с другой стороны, стали применять меры по уменьшению тепловых потерь. Это привело к значительным изменениям в расчете теплопотребления и разработке новых конструкций отопительных приборов.

Благодаря развитию экологии как науки и осознанию вреда, который наносится окружающей среде при сжигании горючих ископаемых, развитие техники сжигания также стало изменяться в определенном направлении. Например, уменьшилось количество выбросов отработанного газа, оксидов азота при горении, серы. Добыча горючих ископаемых становится все меньше, и это также ведет к появлению новых разработок в области топочной техники.

1.7 Дальнейшее развитие техники центрального отопления

Будущее отопительной техники из-за появления множества различных тенденций спрогнозировать очень трудно.

Важным моментом в рыночных и общих условиях является ожидаемое развитие жилищного фонда.

Увеличение количества нового снабжающего оборудования сопровождается все более строгими законодательными условиями. Несмотря на увеличение количества новостроек, реконструкция старого жилищного фонда будет оказывать большое влияние на изменение отопительной техники.

Введение общих условий, например, требований по повышенной теплозащите зданий, установка терморегуляторов, регулирование приборов и теплоизоляция трубопроводов, ведет к тому, что доля потребления топлива, а вместе с этим и количество вредных выбросов в атмосферу будут увеличиваться, но не в той же мере, как количество новых отопительных приборов. Потребляемая мощность будет постепенно уменьшаться.

Эта тенденция к меньшим, хорошо регулируемым мощностям ведет также к изменениям в применении теплоносителей и к новой структуре отопления, к более централизованной системе отопления и использованию газа в качестве топлива

При этом следует отметить, что изоляция оказывает влияние только на потери теплоты при передаче, а потребность в нагревании воздуха остается неизменной. Из этого следует, что только совместное применение нескольких мер окажется эффективным. Дальнейшее увеличение изоляции принесет лишь незначительную экономию.

На все эти соображения влияют также и финансовые условия владельцев строения, так как спрос на доступные по цене, но надежные отопительные системы постоянно растет.

Решающим фактором является постоянное влияние потребностей покупателя, т.е. тепловой комфорт, простое обслуживание, быстрое введение в эксплуатацию, низкое водопотребление, модульность системы и полный сервис.

Из-за законодательных барьеров или в зависимости от дальнейшего наличия топлива появляются другие ограничения технологических предложений по отопительной технике. С точки зрения сокращения использования топлива и тем самым уменьшения количества вредных выбросов в атмосферу отопительная техника должна быть все больше ориентирована на будущую энергосистему.

Наряду с энергосистемой, использующей горючие ископаемые, применение возобновляемой энергии приобретет все возрастающее значение, так как это повысит экологичность и предоставит возможность использования более дешевых источников альтернативной энергии.

При выборе системы энергоснабжения значительную роль играют стоимость энергии и использование первичной энергии, как

Прогнозы:

На основании вышеперечисленных тенденций можно сделать два прогноза:

studfiles.net