История печного отопления
Книга о истории печного отопления в России (А.А. Козлов)
Введение:
Глава 1 – Откуда пошли печи на Руси (стр. 10)
Глава 2 – Фурнология приходит в Россию (стр. 26)
Глава 3 – Русские печи первой половины 19 века (стр. 57)
Глава 4 – Инженеры по печной части (стр. 97)
Глава 5 Печное отопление в послереволюционной России (стр. 126)
Библиография (стр. 155)
Указатель имён (стр. 162)
Вопросам печного отопления во все времена уделялось, на удивление, мало внимания, хотя до XX-го века печи были, по сути, основными средствами обогрева жилищ во всех странах, где климат не позволял эту необходимость игнорировать. От качества работы и безопасности печей зависело благополучие, здоровье и, часто, жизнь людей. При этом пользователи обычно воспринимали печи как нечто само собой разумеющееся и не особо задумывались над их устройством. И в наше время они редко обращают на это внимание, равно как и на устройство систем центрального отопления.
Не в большом почёте и те, кто печи строит. В старину печные мастера долгое время стояли на одной из самых низких ступенек ремёсел. Не случайно ещё у Плиния читаем, что печами «занимаются нижайшие из рабов».
Несмотря на такое отношение усилиями энтузиастов-изобретателей, а позднее и учёных, печи стали эффективным отопительным устройством. В наше время их роль в отоплении помещений и зданий существенно сократилась, но их продолжают строить во всех странах так называемой печной отопительной традиции, к каким относится и Россия. Основным вехам развития печного отопления в этой самой большой печной стране мира посвящена эта книга. Она предназначена как для людей, работающих в печной индустрии, так и для всех, кому так или иначе интересна история русского печного искусства.
В наши дни фурнологию и каминологию не рассматривают в качестве самостоятельных наук. Печи и камины включаются в предмет изучения теплотехники – науки, изучающей методы получения и использования теплоты, а также конструкцию и принципы работы устройств, её генерирующих. С этим не все соглашаются, считая эти две дисциплины самостоятельными науками. Вопрос о том, к какой науке относить знания об открытых и закрытых очагах, безусловно представляет для нас интерес, но не имеет принципиального значения. Так или иначе, история приборов, генерирующих тепло, уходит в те далёкие времена, когда человек стал использовать огонь для обогрева своих жилищ и приготовления пищи. Это отправная точка, с которой начинается история печного искусства.
Первые очаги были открытыми и имели центральное расположение. Практически это были обычные костры, которые разводили в центре жилища. Несколько позднее к ним присоединяется ещё один вид открытого очага — мобильная жаровня. Недостатком всех открытых очагов было то, что их теплоотдача состояла лишь из лучистой теплоты, идущей непосредственно от огня. В открытых очагах огонь требовалось поддерживать постоянно, чтобы теплоотдача не прекращалась. Это неудобство подвигло к изобретению разных приспособлений, дающих возможность тепло накапливать, чтобы теплоотдача продолжалась и после того, как в очаге прогорало топливо. Роль первых теплоаккумуляторов играли обычные камни. Из них вокруг площадок, на которых разводился огонь, стали возводить стенки. Так появились первые печи, вернее, их подобие, поскольку они ещё недалеко ушли от примитивных открытых очагов. Первые же попытки создания печей в современном понимании будут предприняты лишь незадолго до начала нашей эры. На Дальнем Востоке появится кан, а в Европе гипокауст. Последний представляет для нас больший интерес, так как с него начиналось европейское печное искусство. Гипокауст изначально был теплонакопительной печью, но впоследствии эволюционировал в систему центрального воздушного отопления. Он представлял собой печь, подключённую к системе воздушных каналов. По ним в отапливаемые помещения шёл нагретый этой печью воздух, который выступал в роли теплоносителя. Гипокауст изобрели в середине первого тысячелетия до н.э. греки. У них эта отопительная система работала в основном по принципу «тёплого пола». Кем были её создатели, нам неизвестно. Впервые гипокауст описал Витрувий, а авторство его римской версии (вернее, одной из них) обычно приписывают Каю Сержио Орате, который жил в 140-91 до н.э. Именно римский гипокауст, а не греческий, строили также в конвекционном варианте. Он пережил империю и послужил вдохновением для изобретателей печей вплоть до XIX века. В средние века его переняли германцы, создав собственный вариант – германский гипокауст. Он получает распространение в X веке и используется в качестве отопительной системы вплоть до начала широкого применения комнатных печей с дымоходами. Именно тогда он теряет своё главное преимущество перед комнатными печами, которое заключалось в том, что гипокауст практически исключал попадание продуктов горения в отапливаемый объём.
Появление печей разделило европейский континент на два «отопительных лагеря» – страны каминной традиции и страны печной традиции. К последним относятся практически все страны Центральной, Северной и Восточной Европы.
Печи, бытовавшие в этом регионе, в странах каминной традиции называли часто северными печами или печами северных стран.
Теплонакопительные печи строились из разных материалов: керамики, металла, дикого камня, кирпича, но самым перспективным оказался кафель. Появление кафельных печей связывают с альпийским немецкоязычным регионом. Первоначально они представляли собой так называемые горшечные (или горшковые) печи: глинобитные с вмурованными в стенки специальными горшками. Горшки были позаимствованы из римских печей (в том числе производственных).
Со временем печные горшки (или примитивный сосудовидный кафель) превращаются в привычную нам печную керамику – кафли в виде плитки с анкером (румпой) на обратной стороне. Соответственно меняют свой облик и кафельные печи.
В X веке появляются дымоходы и дымосборники, хотя широкое распространение они получат только к XIII-XV векам. Появление систем дымоудаления, сокращающих до минимума или полностью исключающих попадание продуктов горения в помещения, трудно переоценить. А размещение дымоходов в стенах или за ними (оно было обусловлено появлением многоэтажных зданий) позволило переместить открытый очаг из центра помещения к стене. Так появился пристенный очаг с дымосборником и дымоходом, то есть камин начал приобретать привычный нам вид.
Проходит время, домашние очаги меняются ещё больше. Меняются и материалы, из которых их изготавливают. В конце XV века появляются металлические печи (вернее, возвращаются, ведь таковыми справедливо было бы считать и древнеримские закрытые металлические жаровни). А в конце XVI века печи начинают снабжать ходами (дымоборотами). Точное время появления циркуляционных печей неизвестно. Но первое изображение таковой мы находим в увраже Шикхардта, изданном в 1596-м году. XVI век был отмечен в печном искусстве не только появлением дымооборотов. В это время печи начинают оснащать конвекционными камерами, предусматривают в них тонкие разделки и внешние стенки.
В XVII веке печное искусство становится наукой, вернее, почти наукой, поскольку опирается она пока исключительно на знания, полученные эмпирическим путём. В свет выходят первые труды, посвящённые фурнологии и каминологии. Их главная цель — создание высокоэкономичных нагревательных приборов, лишённых такого существенного недостатка как поддымливание. Первая работа, посвящённая печам, была написана алхимиком Францем Кесслером в 1618-м году. Кесслер не был изобретателем печей, конструкции которых он описал в своей книге. Но именно его принято считать основоположником фурнологии, хотя и до него выходили работы, в которых описывались конструкции отопительных печей. Мы уже упомянули выше увраж Шикхардта. Работа каминов освещалась в знаменитой «Архитектуре частного домостроения во Франции» Луи Саво, вышедшей в 1624-м году. В ней впервые была опубликована схема конвекционного открытого камина, построенного Саво в Лувре.
Поворотным в истории фурнологии и каминологии стал XVIII век. В это время мы наблюдаем первые попытки при конструировании каминов и печей применить научную теорию. Вдохновение фурнологи того времени черпали в достижениях физики, которые связаны с именами Ньютона, Эйлера, Бернулли, Шееле, Вильке, Ломоносова и других учёных.
Наиболее заметными фигурами в фурнологии XVIII века были Мельхиор де Полиньяк, Бенджамин Франклин, Марк Рене де Монталамбер и Бенджамин фон Рамфорд. В 1713-м году выходит в свет «Механика огня» кардинала де Полиньяка, который возвращается к идее конвекционного камина. Эта книга повлияла на многих изобретателей той эпохи, свои версии этого устройства будут предложены Лейтманом и Франклином. Последний в 1742-м году завершает первый вариант своей печи (пенсильванский камин) 10 и спустя два года публикует памфлет с её описанием. При разработке печи Франклин пользовался идеями, почерпнутыми в работах Кесслера, Саво, де Полиньяка, Далезма, а потому патентовать её отказался, сделав всеобщим достоянием. В 1766-м году Маркиз де Монталамбер делает во Французской академии доклад, в котором даёт подробное описание изобретённой им каминопечи (французской печи), призванной заменить традиционные открытые камины. Граф фон Рамфорд, занимавшийся проблемами измерения теплоёмкости твёрдых тел активно работает на поприще усовершенствования каминов и промышленных печей. Он изобретает камин ныне носящий его имя и произвёдший в Европе настоящую сенсацию (граф предложил уменьшить размер топочного проёма и тем самым усилить тягу, развернул боковые стенки топливника, усилив отражение тепла из топочной камеры в комнату и наконец оборудовал дымосборник сужением, что позволило улучшить работу больших каминов.
XVIII век был ознаменован не только попытками усовершенствования каминов. Проблема нехватки дров стояла столь остро практически во всех странах и требовала улучшения всех существовавших тогда нагревательных приборов, в том числе и печей. В странах Северной Европы (прежде всего в Северной Германии, России и Швеции) начинают широко применять экономичные печи с ходами. Этому периоду обязаны своим появлением знаменитые берлинка, шведка и русская голландка, которые на долгое время становятся самыми распространёнными нагревательными приборами Северной Европы.
В XVIII веке фурнология приходит и в Россию. Петербург фактически превратился в европейский печной полигон. Съехавшиеся сюда со всех концов Европы специалисты из разных областей строительства, науки и техники проявляли к печам большой интерес. Суровые климатические условия подталкивали их к попыткам усовершенствовать бытовавшие тогда в России печи. Они много экспериментировали. Благо заказчики не жалели тратить на новые печи денег. В ходе этих экспериментов формируется национальная фурнологическая школа. Её первыми представителями были Иоганн Шрётер (автор «Примечаний о причинах холода в жилых покоях, и о печах, дрова сберегающих» – первой книги, посвящённой российскому печному искусству), Николай Львов (автор «Русской Пиростатики») и Франц-Людвиг фон Канкрин — автор «Подробного трактата о русских печах и каминах в Российской империи».
В XVIII веке у печного и каминного отопления появляется конкурент – системы центрального воздушного отопления (его массовое применение начинается в 90-е годы), которые даже в это время можно считать довольно совершенными отопительными системами. Они, в отличие от германского гипокауста, уже исключали контакт нагреваемого воздуха с продуктами горения. Система Мангера, устройства Жозефа Дезарно и Уильяма Стратта были первыми известными нагревательными приборами такого типа. В России Николай Львов на основе работ Франклина создаёт свою систему конвекционного отопления.
XVIII век был отмечен ещё одним новшеством. В конце столетия промышленная революция затрагивает и печное дело. Печные мануфактуры становятся фабриками. В Европе налаживается промышленное производство готовых комплектов печей. Это позволяет сократить их стоимость и повысить качество сборки. Благодаря этому печное отопление оказывается конкурентоспособным и оказывает сопротивление даже водяному отоплению вплоть до второй половины XX века.
XIX век ознаменовался дальнейшим развитием теоретической физики и оформлением теплотехники в науку. Большую роль здесь сыграли работы Фурье, Блэка, Кирхгофа и др. учёных. В области отопления в это время наиболее интересные работы принадлежат Пекле и Шинцу, которые ввели в обиход расчёт потребностей отапливаемых помещений в теплоте, теплоотдачи от нагреваемых поверхностей печей, а также расчёты конструкций печей.
В 1823-м году Пауль Майсснер публикует работу, описывающую принципы действия центрального воздушного отопления, которые актуальны по сей день. На основе работы Майсснера Николай Аммосов и Василий Карелин создают свою систему воздушного отопления, одну из первых в России систем, предусматривавших рециркуляцию воздуха. Параллельно с ними появляются первые системы парового и водяного отопления.
В России в XIX веке фурнологические изыскания в основном направлены на усовершенствование керамических комнатных печей. Наиболее значимой работой явилась печь в металлическом футляре Утермарка. Она намного опередила своё время и стала первой двухконтурной печью в России. Это также была первая попытка создания компактных печей заводской готовности в нашей стране. Печь Утермарка надолго переживёт автора и будет широко строиться вплоть до середины XX века. Помимо Утермарка в первой половине XIX века над усовершенствованием печей работало много изобретателей. Среди них наиболее заметными фигурами были архитекторы Собольщиков и Свиязев. Последний первым в России предложил конструкцию шпальтовой печи.
Развитие фурнологии во второй половине XIX века связано с людьми инженерных профессий. Им архитекторы и строители уступают своё место в развитии печного отопления. Эта общеевропейская тенденция коснулась и России. В этот период печное дело в нашей стране тесно связано пержде всего с именами инженеров Лукашевича, Степанова, Войницкого, Пересвет-Солтана, Стаценко и Веденяпина. Им отечественная фурнология обязана целым рядом курсов отопления и вентиляции, а также книгами по печному делу. Их работы, в частности, послужили базой для создания в стране норм в области печного отопления.
Во второй половине XIX века прогрессивная фурнологическая мысль была направлена прежде всего на создание компактных экономичных печей, как кафельных так и металлических, способных конкурировать с системами центрального отопления. Именно в это время мы наблюдаем попытки за счёт длительного горения топлива добиться равномерной и регулируемой теплоотдачи, сократить максимальную температуру на поверхностях печей. Работа в этом направлении проходила весьма успешно. Однако в большей степени улучшения коснулись металлических печей. Их выпуск всё время рос, и они постепенно стали вытеснять кафельные печи. Последние, хотя и имели огромным преимуществом свои теплоаккумулирующие свойства и высокую гигиеничность, каких-либо принципиальных конструктивных улучшений не получают. Более того, в каком-то смысле они регрессируют. Декоративным аспектам уделяется зачастую больше внимания, нежели технологическим: печи строятся громоздкими и высокими с многочисленными выступами, что значительно снижает их эффективность и повышает себестоимость, снижая их конкурентоспособность.
Российское печное отопление, однако, эти тенденции затронули в незначительной степени. Компактные металлические печи разрабатываются, но производятся в небольших количествах. Фактически они были запрещены к использованию в жилых помещениях как негигиеничные. В результате перспективные отечественные разработки экономичных печей длительного горения редки и не находят применения.
В начале XX века в фурнологии происходит своеобразная революция. Исследования немецких учёных Барлаха и Браббе позволят вдохнуть в кафельные печи вторую жизнь. Разрабатываются новые компактные системы печей по габаритам лишь незначительно превосходящие радиаторные батареи. Внедряются пазо-гребневые огнеупоры — печи становятся надёжнее и эффективнее. Всё интенсивнее внедряется шпальтовая технология строительства печей, которая существенно повышает их надёжность и безопасность. Создаются математические модели, позволяющие максимально упростить проектирование печей, а также таблицы для упрощённого расчёта печного отопления.
Россия после 1917-го года оказалась отрезанной от всех этих передовых тенденций. Более того, в стране фактически была разрушена печная индустрия. Почти полностью прекратилось производство печной керамики (кафеля), а попытки его восстановить в 40-е и 50-е годы провалились. Производство огнеупоров и металлической фурнитуры не соответствовало новым реалиям. Оно не смогло даже выйти на тот уровень, что был достигнут в этой области до революции. Разрушение печной производственной базы фактически свело на нет попытки внедрения в отрасль передовых теоретических знаний. Изыскания в области фурнологии формально проводились, но никаких существенных результатов не дали. Советская фурнология практически зашла в тупик и оказалась не в состоянии создать современные методики для проектирования печного отопления. Всё это привело к тому, что уже к 60-м годам прошлого века печное отопление было вытеснено из городов центральным водяным. В сельской местности безраздельно господствовать стала крестьянская пекарно-отопительная печь, причём по большей части далёкая от тех усовершенствованных вариантов, что предлагались в разное время ведущими фурнологами страны.
Начавшийся в начале 90-х годов прошлого века процесс массового загородного домостроения в России позволяет надеяться на возрождение традиций печного строительства. В России уже в доступности практически все производимые в мире современные печные материалы, постепенно возрождается и своё собственное производство печной керамики, повышается качество отечественных огнеупоров и печной фурнитуры. Всё это позволяет надеяться на то, что гигиеничные и полезные для здоровья, благодаря радиационной теплоотдаче, кафельные печи снова станут неотъемлемой частью нашего быта.
В этой книге мы не затрагивали подробно все вопросы истории развития фурнологической мысли. Мы ограничили себя только историей печного отопления в России. Но и это немало. Россия, страна с огромной территорией и разными климатическими зонами, разными отопительными традициями, имеет весьма непростую историю применения отопительных печей. Мы постарались рассказать о ней максимально объективно, без фантастичности и баснословия, к чему призывал историк Сергей Михайлович Строев.
Откуда пошли печи на Руси
Откуда есть пошли печи на Руси
Появление закрытых очагов – Кан – Греко-римские гипокаусты – Германские гипокаусты – Пекарно-отопительные печи – Двоечельные печи – Печи с коменом – Первые системы дымоудаления – Первые кафельные печи.
подробнее в книге…