Из истории отопительных систем

    Наличие систем отопления для современного человека входит в перечень минимальных требований комфорта. Прототипы современных радиаторов отопления и систем следует искать еще в древние века, когда люди не только осваивали окружающую среду, но инстинктивно уже стремились к физическому и психологическому комфорту. Так, в каменном веке древние люди разводили открытый очаг в середине пещеры. Костер служил как для обогрева и освещения, так и для приготовления пищи.

Цивилизации древнего мира внесли огромный вклад в развитие человеческих достижений во всех сферах, и отопительная область не стала исключением. Прототип современной отопительной системы, основанной на принципе циркуляции горячей воды по трубам, уходит своими корнями в Древний Египет. Городская баня служила котельной, в полу бани по всему периметру делались отверстия, через которые теплая вода уходила в общий водосток, а затем распространялась по всей системе сточных труб.

Знаменательной вехой в развитии отопления явилось устройство «хюпокаустум», что в переводе с греческого значит «снизу согретый». Сведения об этой системе мы находим в сочинении «Об архитектуре», написанном Марком Витрувием, в I веке до н.э. Древние римляне с помощью этой системы отапливали дома и бани. Отопительное сооружение состояло из очага, находящегося снаружи дома, подпольной камеры и нескольких керамических шахт. Сжигался уголь, что приводило к накаливанию камней подпольной камеры, затем через нее пропускали наружный воздух. Внутри камеры теплоноситель нагревался и затем расходился через керамические внутристенные шахты по всем помещениям здания. С помощью глиняных плит дозировали поступление холодного воздуха, и таким образом регулировали интенсивность прогрева подполья и обогрева отапливаемого помещения.

 Именно римские инженеры заложили основы современной системы центрального отопления и теплого пола. Необходимо отметить, что печное отопление, возникшее гораздо позже, является вертикальной модификацией хюпокаустума. В обоих случаях тепло отдает внешняя поверхность нагретого дымохода.

Русские печи появились в начале XV в. и поначалу топились «по-черному», т.к. не имели дымовых труб. Эти печи получили название «курных». Название не было случайным — печь действительно курилась — большой огонь в ней разводить было нельзя, т.к. был риск возгорания деревянного подпечья. Дым заполнял все помещение и выходил наружу через верхний притвор приоткрытых входных дверей. В середине XV в. стали делать небольшие отверстия в стенах для выхода дыма. После топки печи эти отверстия закрывали деревянными заслонками. Топили печи и «по-серому» — дым выпускали на чердак, откуда газы постепенно уходили через неплотности кровли.

Вместе с развитием человечества развивалась и система отопления, так, во второй половине XIX в. в Санкт-Петербурге был изобретен первый отопительный радиатор. Изобретателем отопительного устройства стал Франц Карлович Сан-Галли, российский инженер итальяно-немецкого происхождения (1824–1908 гг.). Изобретение, появившееся на свет в Санкт-Петербурге, представляло собой коробку с толстыми трубами и вертикальными дисками, сам Франц Карлович назвал свое изобретение «хайцкерпер», что означало «горячая коробка». Русское название — батарея, Франц Карлович Сан-Галли также придумал сам.

 История потолочного отопления началась позже, чем история развития системы центрального отопления. В 1907 г. в Англии был зарегистрирован первый патент на отопление с помощью инфракрасного излучения. Год спустя, в Лондоне уже было налажено производство потолочных панелей лучистого отопления, и пусть это был первый примитивный вариант, но он стал огромным прорывом в сфере потолочного отопления.

Изобретатели всех этих великих достижений человечества скорее всего и не подозревали, что спустя не один десяток лет их изобретения будут модернизироваться, усовершенствоваться и использоваться по сей день, создавая комфорт и уют у нас в домах.

История возникновения труб

    В современном мире мы часто забываем о значении в нашей жизни тех или иных предметов, которые, между тем, продолжают играть не маловажную роль в жизни современных мегаполисов. Именно такие роли отведены трубам. Казалось бы, что может быть проще труб? Мы ведь так к ним уже привыкли. Привыкли, легонько повернув кран получать воду, а не таскать ее ведрами с ближайших колодцев, привыкли не топить печь, чтоб согреться в зимние месяцы, теперь тепло в дом несут батареи, теперь нам костры заменяют газовые плиты, да и много всего принесли в нашу жизнь тубы.

В этой статье мы решили, подобно машине времени, перенести вас в этот чудный и удивительный мир развития труб да и металлургии в целом.

Трубы представляют собой один из старейших конструктивных элементов, идея которого была заимствована у природы, ведь именно она подарила человеку первые бесшовные трубы- ими являются полые стебли растений — тростника, бамбука и др. Теперь точное время первого использования трубы установить невозможно. Известно, что тростниковые трубочки служили музыкальными инструментами, помогали первым подводным путешественникам и были первыми оружейными стволами для направления в противника стрел.

Наиболее древняя металлическая труба, сохранившаяся до наших дней, изготовлена из меди. Найдена она было в Египте. Это часть водостока древнеегипетского храма. Ее точно установленный возраст составляет 4700 лет, и храниться она в Городском музее Западного Берлина. Она изготовлена из кованного медного листа. Кромки соединены между собой в нахлестку кузнечной сваркой. Для защиты тонкостенной трубы от механических повреждений ее уложили в вырубленный в камне желоб и сверху залили известковым мертелем. Трубы изготавливали и в древнем Риме. Римляне применяли литые трубы из бронзы и трубы из металлического листа с паяным швом. Из литых металлических листов формовали трубы диаметром от 25 до 300мм. И что интересно, римляне уже тогда применяли своего рода стандартизацию, которую использовали для регламентации ширины металлического листа. Продольный шов выполняли различными способами. Чаще всего трубы грушевидного сечения накрывали U-образной свинцовой полосой и затем запаивали оловянно-свинцовым припоем. Иногда встречались паяные соединения встык или внахлестку, и даже стыки с желобчатым изгибом кромок, уплотненные смазкой. Однако такие трубы затем замуровывали в каменную кладку, чтобы сохранить их герметичность.

Шло время, к середине века все технические знания, по изготовлению труб, были утеряны и снова открыты уже в связи с изготовлением стволов огнестрельного оружия методами литья и ковки. Важнейшим стимулом для развития производства стала необходимость в дальнейшем совершенствовании артиллерийских орудий и удешевлении их производства. Королевские литейщики Генриха VIII совершили прорыв, в результате которого чугун стал главным металлом цивилизации. Последствия военных программ Генриха VIII оказались чрезвычайно важными для развития техники и, прежде всего, металлургии. В 1541 г. перед королевскими литейщиками была поставлена конкретная задача по разработке технологии отливки пушечных стволов из чугуна. В процессе ее решения была совершена революция чугунного литья. Как попутный продукт процесса плавки железной руды в «высоких горнах» — штюкофенах чугун стали получать, по-видимому, в XII-XIII вв. Активное применение литья металлургических шлаков для производства артиллерийских снарядов привело к быстрому раскрытию литейных свойств чугуна, который сначала и принимали за тяжелый шлак. Однако овладеть технологией изготовления сложных отливок из нового металла было чрезвычайно сложно. Напомним, что для изобретения «пушечной бронзы» из сплавов, с которыми цивилизация была знакома пять тысячелетий, потребовалось почти 100 лет! Что уж тут говорить о совершенно новом металле, состав и свойства которого, к тому же, существенным образом зависят от состава исходной руды и технологии плавки.

Тем не менее, попытки отливки орудий из чугуна предпринимались уже во второй половине XIV века. Известно, например, что чугунные орудия были отлиты в 1370 г. в Тюрингии, а спустя 10 лет — во Фрайберге. Однако успешными эти опыты не стали. Долгое время чугунные стволы разрывались после первого же выстрела. Это было следствием многих причин: пороков отлитого металла, неправильного режима отливки, изменений литейной формы. Мастера, привыкшие к работе с бронзой, не могли их устранить. В те годы было введено суровое, но мудрое правило: первый выстрел из орудия делает изготовивший его мастер. Это служило некоторой гарантией безопасности для орудийной прислуги. Понятно, что при таком условии мастера-литейщики очень осторожно подходили к выбору нового материала для орудий. Поэтому сначала чугун при изготовлении пушек нашел лишь частичное применение: в XV в. из него изредка отливали только казенную часть орудия. Значительно более успешным стало применение чугуна для литья артиллерийских снарядов.

Возможно, первые цельночугунные орудия были изготовлены в 1445 г. в германском городе Зигене. Есть сведения о том, что их было 30 штук, и вместе они весили около 7500 кг. Видимо, речь идет о небольших ручных орудиях массой около 250 кг каждое. В это же время уже отливались осадные орудия из бронзы массой свыше 10 т.

Таким образом, вплоть до эпохи Генриха VIII проблема разработки чугунного пушечного литья оставалась неразрешимой. К успеху могла привести только «обширная оборонная программа». Ее руководителем стал мастер-литейщик Питер Боуде** (Пьер Боде), приглашенный Генрихом VIII из Франции. В результате напряженных двухлетних экспериментов в королевской литейной мастерской в городе Бакстеде графства Суссекс удалось получить цельночугунное орудие, полностью удовлетворяющее требованиям артиллерийской техники. Разработанная технология оказалась настолько успешной, что в 1546 г. только в королевском арсенале в Тауэре находилось уже 351 чугунное орудие.

Вскоре в Англии, а затем в Швеции началось изготовление тяжелых корабельных пушек из чугуна, который был намного дешевле бронзы. Таким образом, во второй половине XVI в. сложилась традиция изготовления орудийных стволов, просуществовавшая до середины XIX в.: орудия для крепостной, осадной и корабельной артиллерии стали изготавливать из чугуна, а легкие полевые орудия отливать из бронзы. Однако последствия работы английских литейщиков периода «малой промышленной революции» оказались гораздо более серьезными: вскоре чугунолитейное производство освоило технологию изготовления производства труб для водопроводов и канализации, решеток бытового (главным образом для каминов) и строительного назначения.

С развитием металлургии стали появляться и стальные трубы. Так 125 лет назад А. Пенспен изготовил первую стальную трубу. Вначале это были трубы, полученные кузнечной сваркой.

А уже спустя несколько десятилетий были созданы промежуточные производства стальных бесшовных труб. Так Братья Маннесман (Германия) в 1886 г. при обкатке стальных прутков в валках со смещенными осями (винтовая прокатка) получили внутри прутков, в сердцевине рыхлость, а за тем и полость, что позволило им запатентовать оригинальный высокопроизводительный способ производства бесшовных труб — гильз. Позднее ими же были созданы станы для дальнейшей раскатки полученных полых гильз в трубы требуемого сечения. Это изобретение великий американский изобретатель Т. Эдисон назвал самым удивительным изобретением XIX века, показанным на Всемирной Парижской выставке. Бесшовные трубы, изготовленные по способу, созданному братьями Маннесман, получили широкое применение в оружейном производстве, при изготовлении котлов и трубопроводов высокого давления, химического оборудования.

Сегодня уже нельзя представить себе мир без стальных труб. Это и магистральные трубопроводы для нефти, газа, воды, и городские сети трубопроводов различного назначения (отопление, канализация) и другое.

В соответствии с разносторонними возможностями стали, как конструктивного материала можно изготовить стальные трубы для различных специфических требований, например для работы при высоких и низких температурах, в агрессивных средах или в качестве строительных элементов с особо высокой прочностью.