Прирученное тепло: история радиаторов

Первые предтечи нынешних систем отопления появились еще в богатых домах Древнего Рима. Назывались они «гипокаусты» и обогревали жилище благодаря сети специальных каналов, размещенных под полом и в стенах, по которым пропускались горячие дымовые газы из печи. То есть теплоносителем в них был воздух.

Однако благодаря трудам Геродота, Плиния и Сенеки известно, что римские термы обогревались иначе – с помощью горячей воды, протекавшей по медным трубам. А это уже был прототип водяной системы отопления, получившей развитие много позже, в эпоху промышленной революции. 

В Средние века для обогрева больших зданий, например, церквей и дворцов, использовалась воздушная схема. Установлено, что так отапливались русские царские хоромы XVI-XVII веков - например, Грановитая палата Московского Кремля.

Источником тепла в те времена были печи и камины – вначале глиняные и кирпичные, а затем – и металлические. Любопытно, что большой вклад в развитие печей внес Бенджамин Франклин, один из отцов-основателей США. Совершенствуя традиционный камин, он сконструировал автономную печку (которая впоследствии стала назваться печью Франклина), для стенок которой использовал чугун, обладающий большой теплоемкостью. Если рассуждать в современных терминах, то печь одновременно была и котлом (топка - камера, где сжигалось топливо), и радиатором (стенки печи, излучающие тепло и нагревающие помещение).

Разделение этих двух функций произошло только в XVII веке благодаря развитию технологий обработки металлов.  В 1675 году английским инженером Евелином для обогрева оранжереи была впервые сконструирована система водяного отопления, в которой вода нагревалась в котле и затем циркулировала по стальным трубам, постепенно отдавая тепло.

С начала XVIII века на волне интереса к новейшим техническим разработкам из Европы водяные системы начали разрабатываться и русскими инженерами. Самым ярким примером успехов отечественных мастеров стала система отопления Летнего дворца Петра I, построенного в 1714 году в Санкт-Петербурге. В целом, в течение XVIII века в Европе разного рода водяные и паровые отопительные системы чаще всего применялись для обогрева оранжерей и зимних садов, и только начиная с 30-х годов XIX века водяное отопление начало все шире применяться для обогрева жилых помещений.

Первые водяные системы отопления использовали так называемую гравитационную схему (с естественным побуждением циркуляции). Теплоноситель в замкнутом контуре труб циркулировал благодаря разной плотности горячей и холодной воды. Для того, чтобы система работала, требовалось использовать трубы большого диаметра, да и в целом она была очень инерционной, то есть медленно нагревалась и столь же медленно остывала. Сейчас такую схему еще изредка используют для отопления небольших частных домов.

Поначалу теплоотдача в водяных отопительных системах осуществлялась через обычные или оребренные трубы. Из-за сравнительно небольшой площади контакта с воздухом они не отличались большой эффективностью. И именно в России, а точнее, в Санкт-Петербурге, был изобретен принципиально новый обогревательный прибор – чугунный радиатор, представлявший собой несколько толстых труб с вертикальными дисками. Создал его обрусевший немец итальянского происхождения Франц Карлович Сан-Галли в 1855 году, назвав свое изобретение «хайцкёрпер» (горячая коробка), или, более привычно для русского уха, «батарея».

Такие батареи скоро стали популярны по всему миру, причем использовались не только в водяных системах, но и в параллельно развивавшемся паровом отоплении, где температура перегретого пара достигала 150-200oС, а давление составляло несколько атмосфер. По сравнению с нынешними чугунными радиаторами, они были более громоздки и богато украшались орнаментом. Кстати, самой старейшей из ныне действующих батарей отопления - 108 лет. Она находится в Царском селе на даче Великого князя Бориса Владимировича.

 

Новый век - новые технологии

К концу XIX века водяные системы отопления с гравитационной схемой циркуляции теплоносителя получили самое широкое распространение. Но уже в то время были видны все их недостатки – неэффективность распределения тепла, ограничения на отапливаемую площадь, инертность и высокая стоимость. Поэтому усилия инженеров привели к созданию систем с искусственным побуждением. Для этого пробовали использовать перегретый пар или воздух, но наиболее рациональным оказалось применение насосов. Именно водяное отопление с насосным побуждением впоследствии прижилось повсеместно благодаря ее универсальности и эффективности.

В России новый тип отопления было впервые осуществлен в 1909 году в здании петербургского Михайловского театра. Автором проекта стал инженер Н.П. Мельников. После этого удачного опыта насосно-водяное отопление сразу же нашло применение и во многих других крупных зданиях Петербурга: в Мариинском театре, в здании Эрмитажа, в новых корпусах Института инженеров путей сообщения, в корпусах Орудийного завода и др.

Поскольку для работы насосов требовалось электричество, распространение систем отопления с насосным побуждением тормозилось недостаточной электрификацией страны. По сути, только с приходом советской власти и началом реализации плана ГОЭЛРО в 1920 году стало возможным развитие подобных систем. С 20-х годов началась и история отечественного централизованного теплоснабжения. Строились первые ТЭЦ, где использовался метод когенерации тепла и электричества как наиболее экономически оправданный, прокладывались первые теплотрассы. И к началу 40-х годов чугунные радиаторы-гармошки, подключенные к системам централизованного теплоснабжения, появились не только в госучреждениях, но и во многих жилых домах.

Решающим моментом для водяного отопления стало изобретение в 1928 году известным немецким инженером Вильгельмом Оплендером первого циркуляционного насоса с мокрым ротором. Эти агрегаты быстро стали незаменимым элементом централизованных и автономных систем теплоснабжения, позволяя максимально эффективно использовать тепло, вырабатываемое отопительным котлом. Для таких систем чугунные радиаторы уже не казались оптимальным решением – здесь стала проявляться высокая тепловая инерционность чугуна, затруднявшая регуляцию теплоотдачи. Так что если с момента своего изобретения в середине XIX века чугунный радиатор занимал практически монопольное положение, то ближе к середине XX века ему пришлось потесниться. Развитие систем отопления с применением циркуляционных насосов стало стимулом к разработке радиаторов из новых материалов.

Так, в 1930 году швейцарец Роберт Цендер, используя принцип охлаждающей системы мотоцикла, создал первый в мире трубчатый стальной радиатор Zehnder Charleston. Новый прибор отличался от своих чугунных предшественников более лёгким весом, лучшей теплоотдачей, меньшими затратами на производство, при этом обладая ещё и привлекательным дизайном. С этого времени стальные радиаторы получили широкое распространение во всем мире.

Тремя десятилетиями позже начались попытки использовать в конструкции приборов отопления алюминий, который обладает гораздо большей теплопроводностью, чем сталь.  Первыми шагами в этом направлении стала разработка в Италии в 1961 году биметаллических радиаторов. Они состояли из стальной трубы-сердечника, по которой движется теплоноситель, и плотно прилегающего алюминиевого корпуса. Предполагалось, что стальная труба будет обеспечивать прочность прибора, а алюминиевые секции – хорошую теплоотдачу. Но фактически радиаторы такой конструкции не получили широкого распространения.

А вот появившиеся практически в это же время алюминиевые радиаторы довольно быстро нашли свою нишу на рынке, которую прочно занимают и по сей день. Полностью алюминиевые радиаторы оказались гораздо дешевле и надежнее, и нашли самое широкое применение в централизованных и автономных системах теплоснабжения. Хотя точной даты изобретения алюминиевого радиатора сегодня назвать мало кто сможет, данные разнятся. Так по одной из версий, в середине 60-х годов итальянец Гаэтано Группьони. разработал методику отливки радиаторов из алюминия. По другим сведениям, в 1965 году основатель компании FARAL, г-н Коррадини, впервые использовал алюминий в качестве материала для радиаторов. Сегодня, спустя годы и десятилетия, начало изготовления алюминиевых радиаторов в истории компании значится как поворотный момент, открывшей компании путь к успеху.

Алюминиевые радиаторы выпускаются сейчас в двух вариантах: во-первых, это литые приборы, где каждая секция отливается целиком, и, во-вторых, сборные экструзионные приборы, каждая секция которых состоит из трех элементов, соединенных друг с другом.

День сегодняшний

В наши дни, когда, казалось бы, все уже изобретено, приборы отопления продолжают развиваться. Например, чтобы повысить коррозионную стойкость радиаторов, разрабатываются все новые, более долговечные покрытия. Так, специалистами концерна Zehnder Group был выпущен первый алюминиевый радиатор с циркониевой защитой внутренней поверхности FARAL Green HP.

С 70-х годов также велись разработки двухканальных алюминиевых радиаторов. Но в то время технологии не позволяли наладить выпуск таких приборов. И только в наши дни удалось создать литой алюминиевый радиатор двухканальной конструкции - FARAL Trio HP. Благодаря такому строению удалось добиться впечатляющей прочности: давление на разрыв этого прибора составляет более 60 атм.!

Однако не только совершенствованием технических параметров заняты в наши дни разработчики отопительных приборов. На первый план выходит и вопрос внешнего вида радиаторов. Более того, они становятся  полноправными элементами интерьера жилища, отражающими его дизайнерскую концепцию.

С того момента, как концерн Zehnder в 1980 году изобрел первый полотенцесушитель Universal, а в 1984 году представил рынку первые дизайн-радиаторы Art Deco и Sculptur, отвечающие самым высоким эстетическим запросам, начали появляться все более смелые эксперименты в области форм и функциональности отопительных приборов. Практичными и удобными радиаторами-полотенцесушителями уже никого не удивишь – они стали неотъемлемым элементом современных ванн. Но радиатор-зеркало или радиатор-скамейка пока воспринимаются как стильная экзотика, своего рода воплощение мечты о красивой жизни в шикарных интерьерах.

То, насколько далеко может зайти дизайнерская мысль, продемонстрировал завершившийся в США в феврале 2007 года конкурс на самый необычный радиатор отопления. Первое место было присуждено итальянцу Лео Салзедо. Он сконструировал радиатор в виде мини-стеллажа из шести соединенных вешалок, на которых размещаются четыре рубашки, пять футболок, три жакета, пять банных полотенец, четыре пары брюк и два халата. Исходящее от радиатора тепло разглаживает мелкие складки на одежде, одновременно согревая ее.

А приз зрительских симпатий получил радиатор, выполненный дизайнером Стефано Маркетто в виде венского стула. Горячая вода поступает в одну ножку, обогревает сиденье стула и выходит через противоположную ножку. Радиатор надежно зафиксирован, так что на него можно смело садиться.

Недавно радиатор Zehnder Dualis стал первым в мире прибором отопления, удостоенным премии Plus X Award в номинации «Дизайн». Жюри конкурса отметило, что Dualis «открывает новую главу в дизайне приборов отопления». Он изготовлен из двух материалов: внутренняя конструкция - из стали, передняя панель – из анодированного алюминия. Использование мягкого металла для излучающей поверхности позволило дизайнерам создать панель необычной для радиатора формы.

Даже казалось бы навсегда вытесненные на задворки истории чугунные радиаторы в дизайнерских студиях пережили «второе рождение». В Европе появилось немало компаний, которые специализируются на создании приборов отопления в стиле «ретро». Например, боковые поверхности секций радиаторов Rococo Veniceane методом художественного литья украшаются причудливым орнаментом. Кроме того, на их поверхность наносится бронзовое покрытие. Разумеется, функциональность таких приборов «под старину», подходящих для интерьеров в стиле XIX века, мало отличается от «классической» отечественной модели МС-140-500, со всеми ее достоинствами и недостатками. Однако, как и все эксклюзивное, стоит дизайнерский «чугун» очень недешево.

В каком направлении будут развиваться приборы отопления в будущем, подскажет только время. Новые цвета, новые формы, новые функции – как показывает вся история, у человеческой фантазии нет границ. Став не просто источником тепла, но важным элементом интерьера, радиаторы, по сути, получили вторую жизнь и новый стимул для совершенствования.

Подготовлено пресс-службой российского представительства концерна Zehnder Group