Как в первобытные времена решались проблемы вентиляции?
Человекообразных обезьян никак не волновали проблемы вентиляции по простой причине: обезьяны не строили себе домов. Вентиляция жилища — проблема цивилизованного человека. Она появилась во времена, когда примат научился добывать огонь и когда принёс этот огонь в своё логово. Собственно, вентиляция нужна была для того, чтобы поддерживать горение, которое невозможно без кислорода, и для того, чтобы отводить из жилища дым. То есть с доисторических времён проблемы вентиляции были тесно связаны с проблемами отопления.
В первобытных жилищах каркасного типа (шатёр, юрта, вигвам) огонь разводили в центре и дым отводился через отверстие в верхней части сооружения. Но эволюция человека была и эволюцией всего, чем человек пользовался, в чём испытывал потребность. Совершенствовались одежда, обувь, орудия труда и охоты, потребляемые блюда и, конечно же, жилища. Ключевым моментом в эволюции построек стала их герметичность. Научившись создавать жильё, надёжно укрывающее от ненастья и долго хранящее тепло, люди остро ощутили потребность в притоке свежего воздуха.
Анубис — бог вентиляции?
Древние египтяне подарили человечеству наиболее известное чудо света — пирамиду Хеопса. В это трудно поверить, но в ней изначально были спроектированы воздушные каналы. Обнаружив отверстия во внутренних стенах покоев фараонов, учёные долго не могли выяснить их назначение. В конце ХХ века к исследованиям этих отверстий подключили небольших роботов, передвигавшихся на колёсах и оснащённых видеокамерами. С их помощью обнаружилось, что отверстия в стенах — это проходы ведущих наружу длинных шахт шириной от 20 до 25 см. Исследовав шахты, египтологи пришли к выводу, что они были созданы для обеспечения внутренних пространств пирамиды воздухом. Но зачем свежий воздух усопшим фараонам?
Начальная гипотеза строилась на том, что древние египтяне верили в загробную жизнь. А значит, могли думать, что в этой загробной жизни почитаемым царям понадобится и воздух. При дальнейших исследованиях шахт выяснилось, что в некоторых местах они перекрываются дверцами с иероглифами. И это заставило учёных усомниться в начальной гипотезе: если канал создан для притока воздуха, то зачем он перекрыт дверцей?.. Расшифровав иероглифы на дверцах и сопоставив их с известной информацией о верованиях египтян, учёные выдвинули новую гипотезу, которая на сегодняшний день является наиболее правдоподобной. Бог погребений Анубис, изображавшийся с головой собаки, по представлениям египтян, провожал души фараонов после смерти в райское царство Осириса. Шахты, ведущие наружу, были не чем иным, как выходами из пирамиды для душ умерших.
Да, обнаруженные каналы служили не для вентиляции. Но! Их проектирование и создание были важным опытом для человечества в области конструктивных нюансов архитектуры.
И это не единственный опыт египтян, связанный с вентиляцией. В Древнем Египте было множество каменотёсов. Они всю жизнь занимались тем, что обрабатывали каменные глыбы, превращая их в строительные блоки. В какой-то момент каменотёсы стали замечать, что те из них, кто работает в помещениях, больше подвержены дыхательным болезням, чем те, кто работает «на свежем воздухе». Египтяне сделали верный вывод: кашель, затруднённое дыхание, слезящиеся глаза — все эти неприятности вызваны пылью, обильно наполняющей помещение при обработке камней. И каменотёсы стали устраивать свои мастерские так, чтобы они естественным образом хорошо проветривались.
Подпольная вентиляция древних римлян
Само слово «вентиляция» старше многих современных стран, поскольку возникло оно в латыни. Обозначает ventilatio примерно то же, что возникает у нас в голове при произнесении, — приток свежего воздуха. Вентиляция становилась тем актуальнее, чем более комфортным становилось жильё.
Что для нас комфорт? Приятные бытовые ощущения. Первая характеристика, приходящая на ум при слове «комфорт», — тепло. А тепло напрямую зависит от степени герметичности помещения: когда нет щелей, нагретый воздух не выветривается, а сохраняется. Но человек ценит не только тёплый воздух, но и свежий. Как быть? Пристально взглянув на историю с древних времён, мы обнаружим, что вопросы вентиляции всегда были очень тесно связаны с вопросами отопления жилища.
Древние римляне были отчаянными любителями комфорта и удовольствий. Они умудрились не только создать самый передовой по меркам Античности водопровод, но и усовершенствовать древнегреческое изобретение — гипокауст. Так называлась система отопления жилья зажиточных граждан в прохладных местностях Греции и северных провинциях Рима. Система напоминала современные «тёплые полы», с той разницей, что пол в наших квартирах нагревается за счёт горячей воды в трубках, а пол древнеримской виллы был приподнят над грунтом, и в «подпольное» пространство по специальным воздуховодам подавался дым. В более усовершенствованном варианте гипокауста дым нагревал специальные каменные воздуховоды и тёплый воздух из них поступал в жилище через отверстия в полу. Сама печь при этом находилась вне помещения, и поэтому воздух в нём оставался чистым. Нагретый воздух поднимался от пола и циркулировал по помещению. А поскольку стёкол в окнах в то время ещё не было, тёплый воздух смешивался с прохладным уличным, и в помещении создавался комфортный микроклимат. Так гипокауст, призванный согревать жилище, оказал влияние на развитие систем отопления и вентиляции.
Древнегреческий гипокауст можно считать предком не только современных теплых полов, но и системой вентиляции с подогревом воздуха.Интересный факт
Куда так топили русичи?
Не в трубу — в форточку. Точнее, в специальное оконце. Именно так выходил из избы дым, когда на Руси топили по-чёрному. Более известный современному человеку способ отопления с помощью печи — по-белому. Для такого способа печка выкладывается с трубой, предназначенной для вывода дыма на улицу. У печей по-чёрному трубы не было. В горнило такой печи закладывали дрова, и из горнила же выходил дым. Поскольку дым горячий, он сразу поднимался вверх и стелился по потолку избы. Под самым потолком находилось волоковое оконце, через которое дым выходил наружу.
Традиция топить по-чёрному сохранялась у русских и других северных народов примерно до XVI века. Дело в том, что у такого способа отопления было очень серьёзное преимущество по сравнению с отоплением по-белому: жильё прогревалось гораздо эффективнее. При топке по-чёрному тепло отдаёт не только печь, но ещё и дым, который распространяется ковром по потолку, равномерно и быстро прогревая избу. При отоплении по-белому весь дым уходит в трубу, а прогрев помещения происходит лишь за счёт нагрева самой печи, что требует большего количества дров.
Избы, топившиеся по-чёрному, назывались курными. Печь в них была относительно небольшой и находилась в углу при входе. Тяга создавалась, вероятно, за счёт специальных отверстий, в которые поступал более холодный воздух. То есть через входную дверь, находившуюся рядом с печью, в жильё поступал свежий воздух, необходимый и для горения, и для вентиляции. Таким образом, мы снова можем убедиться, что вентиляция и отопление сопутствуют друг другу.
Казалось бы, стены и предметы в курной избе должна была покрывать сажа, но такое случалось только у неопытных хозяек. При бывалом же истопнике закопчённым, как правило, оставался лишь потолок и примерно 20 см стены под ним. В этом и заключалось мастерство создания тяги. В топке по-чёрному уже виден прообраз современных систем приточной вентиляции, при которых воздух поступает в помещение снаружи, нагревается, а дальше проходит через помещение и вытесняет несвежий воздух в вытяжку.
Высокий потолок Европы
У средневековой европейской аристократии были другие проблемы, нежели в холодных землях Руси. Знать жила в масштабных замках, обогреть которые было крайне трудно. Температура в них редко поднималась выше +17 ˚С. Грелись аристократы у каминов, располагавшихся в залах, но часто попросту проводили время в постелях. Даже гостей принимали в спальнях. Вентиляция в таких условиях не являлась первоочередной необходимостью.
Со временем европейские замки и поместья совершенствовались, лучше обогревались, и, естественно, вопрос вентиляции становился более актуальным. Важным конструктивным элементом в строительстве стали цокольные этажи — этажи, большая часть которых находилась в земле. Обычно этот этаж выполнял хозяйственную функцию: там хранили всякий хлам или запасы. Но также цоколь создавал теплоизоляцию. А раз появился цокольный этаж, значит, на нём можно было расположить что-то вроде котельной. И европейцы взяли на вооружение античный гипокауст. На цокольном этаже устанавливалась печь, которая нагревала каменные воздуховоды, и тёплый воздух через отверстия в полу поднимался в комнаты. С одной стороны, это позволяло экономить на каминах, а с другой — обеспечивало циркуляцию воздуха.
В домах европейских простолюдинов в Средневековье зачастую вообще не было ни печек, ни каминов. Обогревались эти дома с помощью продолговатых жаровен. Над жаровней располагали такой же по форме купол с подобием воздухоотвода, через который дым выводился на улицу. Несовершенство таких способов отопления и вентиляции приводило к частым отравлениям и смертям от угарного газа. Тогда этот газ ещё не получил своего названия, но граждане уже подозревали, что в несчастных случаях определённо повинны жаровни.
Важный для развития вентиляционных систем эксперимент провели догадливые алхимики. Они помещали мышь под небольшой стеклянный колпак и зажигали под ним же свечу. Через какое-то время свечу гасили. Половина подопытных мышей погибала при уже погашенной свече. Так европейцы пришли к выводу, что при горении выделяются ядовитые вещества.
Борьбу с удушьями начал английский монарх Карл I. В первой половине XVII века он выпустил указ о том, чтобы во вновь возводимых жилых домах потолки располагались на высоте не менее 3 метров от пола. Также предписывалось, чтобы высота окон превосходила их ширину. Всё это должно было сократить концентрацию ядовитых веществ, скапливающихся в жилищах в «отопительный сезон». Это сейчас мы понимаем, что показатели статистики удуший гораздо эффективнее понизил бы указ о вентиляции. Но, увы, принудительная вентиляция в позднем Средневековье могла быть только фантастикой.
Свою норму знаем
Принципы воздушного циркулирования открыл великий Ломоносов. В середине XVIII века, в период своего обучения рудному делу, он разработал теорию «О вольном движении воздуха». Суть её сводилась к тому, что тёплый воздух вытесняется вверх холодным воздухом, который более тяжёл. Эта теория даёт понять, что тяги в понимании «тянуть» не существует. Естественное движение воздуха происходит за счёт разницы давления: более тёплый воздух просто вытесняется более холодным. В дальнейшем это понимание существенно помогло инженерам решать вопросы вентиляции при постройке зданий.
В середине XVIII века французский химик Лавуазье открыл углекислый газ. Также Лавуазье утверждал, что человек испытывает удушье не от недостатка кислорода, а от избытка углекислого газа. Медленно, но неуклонно человечество подошло к выработке правил и стандартов проветривания помещений.
Даже в XIX веке вентиляция ещё сводилась к естественному проветриванию. Но уже тогда потребность в свежем воздухе стала обретать практические черты. В начале XIX столетия английский рудный инженер Томас Тредгольд на основе своих наблюдений в шахтах определил норматив: для нормальной жизнедеятельности на одного человека должно приходиться не менее 7,2 м3 воздуха. Конечно, эта величина была условной, поскольку не учитывала времени нахождения в таком объёме без проветривания.
Новый норматив выдвинули санитары времён Крымской войны (1853–1856). Они заметили, что при большом скоплении раненых в тесной палате те вдруг обретают заболевания, никак с их ранениями не связанные. Санитары верно предположили, что это происходит из-за отсутствия свежего воздуха, и заявили, что норма на одного человека — 50 м3. В дальнейшем и этот объём подвергался пересмотру, но в итоге учёные из разных стран пришли к однозначному выводу о необходимости проветривания помещения любого объёма.
Обуздание ветра
В середине XVIII века математик Леонард Эйлер заложил базовые принципы расчёта систем вентиляции, используемые разработчиками по сей день. И в 1810 году в пригороде Лондона была запущена целая система вентиляции, спроектированная по принципам Эйлера. А ко второй половине ХIХ века передовые умы человечества уже не сомневались, что только качественная вентиляция способна исполнять некоторые жизненно важные для человека функции, как то:
– обеспечение свежим воздухом,
– удаление из помещения болезнетворных частиц и вирусов,
– регулировка температуры в помещении.
Поистине неоценимый вклад в развитие вентиляционных систем внесли российские учёные. Первый центробежный вентилятор был сконструирован русским военным инженером Александром Саблуковым в 1832 году. Детище Саблукова очищало воздух на одном из алтайских рудников, а впоследствии широко применялось для сушки на кожевенном производстве и даже в трюмах кораблей. Другой российский инженер, Иосиф Иванович Флавицкий, разработал приточно-вытяжную вентиляционную систему, в которой воздух ещё и подогревался. Также Флавицкий установил зависимость микроклимата в помещении от температуры воздуха, его влажности, давления и интенсивности движения. В конце XIX века вышли в свет фундаментальные труды российских профессоров Генриха Войницкого и Сильвиуша Лукашевича, посвящённые вентиляции и отоплению помещений. Но настоящим титаном в области вентиляции выступил учёный-механик Николай Жуковский. В начале ХХ века он создал вихревую теорию гребного винта. Теория стала основой для расчёта воздушных и водных винтов, ветряков, компрессоров и турбин. Работа Жуковского намного опередила подобные труды зарубежных специалистов.
Во второй половине ХХ века индустрия уже была неотъемлемой частью цивилизации. Росло количество предприятий, а с ними и города. Строительство жилья развивалось невиданными прежде темпами. Предприятия загрязняли атмосферу — тоже как никогда прежде. Вдобавок автомобиль стал не роскошью, а средством передвижения. И наконец, общеизвестным стало слово «смог», обозначающее массив загрязнённого воздуха над городом. Как следствие, ужесточались требования к жилью, разрабатывались новые нормы, которые бы соответствовали растущим стандартам жизни обычного человека.
Возможности современного человека не только обеспечивают его бо̒льшим комфортом, но и ставят перед ним всё новые вызовы. Одна из самых актуальных бытовых проблем — обеспечение жилища качественной вентиляцией. Если вы цивилизованный человек, то в полной мере эту проблему осознаёте. И вы знаете, к кому обратиться за её решением: компания VENTMACHINE всегда готова помочь.
