Проект отопления и вентиляции Московской консерватории: 1901 год

Предлагаем читателям выдержки из записки к проекту отопления и вентиляции Московской консерватории, разработанному в 1901 году военным инженером генерал-лейтенантом Г. С. Войницким. Этот уникальный документ представляет большой интерес для специалистов. Принципиальные проектные решения, изложенные в записке, позволяют уже более 120 лет обеспечивать комфортные условия в важнейшем культурном учреждении столицы. Большинство положений документа актуальны и по сей день и демонстрируют блестящий профессиональный уровень русских инженеров. Отметим некоторые актуальные положения.

• Требуемые расчетные условия микроклимата близки к современным, включая температуру, относительную влажность, подвижность воздуха, уровень шума.
• В учебных и административных помещениях предусмотрено увлажнение воздуха до 50 %, что по современным данным обеспечивает комфортные условия при минимальной концентрации вирусов.
• Выполнено многовариантное проектирование. Рассмотрены четыре возможных способа отопления и вентиляции помещений, проведено их сравнение по первоначальным и эксплуатационным затратам, энергоэффективности, а также удобству при монтаже и эксплуатации систем.
• Предлагается технико-экономическое обоснование устройства автономного источника выработки электроэнергии для привода вентиляторов.
• Предложен оригинальный способ воздушного отопления большого зала консерватории (БЗК), имеющего большую высоту и 14 больших окон, расположенных в верхней части зала. Для обогрева зала и борьбы с ниспадающими конвективными потоками нагретый до температуры 60–70 °С воздух подается в промежуток между зимними и летними переплетами и затем поступает в верхнюю зону помещения. Как указывает автор, подобный способ был применен в Зимнем дворце Санкт-Петербурга и показал свою эффективность.
• Для вентиляции БЗК во время проведения концертов применена подача приточного воздуха под кресла через отверстия в полу со скоростью выпуска не более 2 футов в секунду (0,6 м/с). Расход приточного воздуха на каждого присутствующего в концертном зале принят от 2,5 до 3 кубических саженей в час (24–29 м³/ч), что не противоречит современным нормативам.

А. С. Стронгин, канд. техн. наук, НИИСФ РААСН

Пояснительная записка к проекту отопления и вентиляции Московской консерватории

Условия, которым должны удовлетворять устройства отопления и вентиляции Московской консерватории

При составлении настоящего проекта отопления и вентиляции приняты к руководству следующие условия.

1. При всякой наружной температуре от –32 до +18 °С температура помещений консерватории должна быть:
а) в классах и административных помещениях консерватории – днем во время занятий от 17 до 19 °С; в нескольких многолюдных (хоровых) классах допускается повышение температуры против вышеназначенной на один и два градуса;
б) в концертных залах во время концертов и репетиций, в партере и в ложах от 17 до 20 °С, в галереях и балконах допускается повышение температуры до 27 °С;
в) в сенях, вестибюлях и комнатах для хранения верхнего платья во время занятий и концертов от 15 до 18 °С;
г) на лестницах, фойе, гостиных, коридорах, уборных, курительных и других помещениях, посещаемых временно публикой и артистами, во время занятий и концертов от 17 до 19 °С;
[…]
е) в кладовых и музее днем от 16 до 18 °С;
ж) во всех вышепоименованных помещениях вне занятий и концертов температура может понижаться до 13 и 12 °С.

2. Приборы для отопления должны быть рассчитаны на разность температур в 50 °С (от –32 до +18 °С).

3. Вентиляция должна доставлять возобновление воздуха в помещениях в 1 часть при всякой наружной температуре от –22 до +18 °С:
а) в классах во время занятий по нормальному числу учеников от двух до трех куб. саж.; в особенно многолюдных хоровых классах – от одного до двух куб. саж. на человека.

Примечание. Если в учебных и административных помещениях будет принято пневматическое отопление, связанное с вентиляцией, в таком случае размер вентиляции будет зависеть от охлаждения помещения и определяется расчетом;
б) в концертных залах во время концертов и театральных представлений от 2,5 до 3 куб. саж. на наибольшее число людей по числу мест, а именно:

• в большом зале: в креслах 1000 человек, в ложах и балконах – 570, в верхней галерее – 400 и на музыкальной эстраде 350 человек – всего в большом зале 2500 человек;
• в малом зале: в креслах – 320 человек, на балконе – 180, на музыкальной эстраде 30 человек – всего 550 человек;

[…]
равный от половины до всей емкости этих помещений;
г) в курительных и в.-клозетах вентиляция должна быть усиленная, производя преимущественно вытягивание воздуха в размере не менее пяти объемов вместимости этих помещений в час.

4. Вне занятий и концертов для сбережения топлива действие вентиляции может быть вовсе прекращено.

5. Приборы для вентиляции должны быть рассчитаны для наибольшей разности температур (комнатной и наружной) в 40 °С (от –22 до +18 °С). При морозах более –22 °С вентиляция должна производиться в меньшем размере, сообразно с силой нагревательных приборов, рассчитанных для разницы температур в 40 °С.

6. При проектировании вентиляции следует иметь в виду:
а) чтобы приборы, служащие для отопления и вентилирования помещений, не производили шума, чтобы при обмене воздуха не происходило заметных токов его, причиняющих беспокойство присутствующим в помещениях;
б) устранить охлаждение комнатного воздуха от прикосновения к поверхности окон большого концертного зала, расположенных на большой высоте, и происходящее от этого падение вниз охлажденного воздуха;
в) принять меры для устранения по возможности врывания холодного воздуха в сени и вестибюли при частом открывании наружных дверей, особенно при разъездах публики из концертов.

7. В учебных и административных помещениях консерватории иметь приспособления для искусственного увлажнения воздуха до 50 % полного насыщения. В концертных залах и помещениях, их окружающих, нет надобности в таких приспособлениях, но желательно иметь приборы для очищения от пыли свежего вентиляционного воздуха, снабжающего эти помещения.

8. Приборы для центрального отопления и для нагревания вентиляционного воздуха проектировать для топки каменным углем – полуантрацитом, считая нагревательную способность его в 6500 ед. т. Для определения потребности топлива принять в расчет в продолжении зимнего сезона: в большом зале – 50 и в малом – 120. Продолжительность концерта с подготовкой для того помещений считать шесть часов.

9. Вентиляторы для вдувания свежего и извлечения испорченного воздуха принять электрические, приводимые в действие электрическою силою, общею с электрическим освещением здания консерватории. Определить, какое число сил потребуется для приведения в действие вентиляторов, и расход на эксплуатацию их. Для сравнения стоимости сделать соображение на устройство самостоятельной электрической станции для приведения в действие электрических вентиляторов.

10. Устройство отопления и вентиляции должно быть возможно дешевое и вместе с тем выгодное в отношении потребности топлива и расходов на эксплуатацию. Полезное действие паровых котлов должно быть 65 %, а калориферов 70 %.

11. Устройство приборов для отопления и для вентиляции должно быть простое и удобное для осмотра и делания починок. Каналы, приводящие в помещение свежий воздух, должны быть доступны для чистки их от пыли.

12. Желательно, чтобы подвалы под большим и малым концертными залами были свободными ото всяких приборов, дабы можно было отдавать их в наем.

13. Квартиру директора консерватории отопить комнатными печами улучшенной конструкции, делая в ней в двух комнатах второго этажа приспособления для притока воздуха с комнатной температурой из ближайших калориферов и вытягивание воздуха в общую сеть вытяжных каналов.

14. Квартиры лиц, служащих в консерватории, помещенные в особом флигеле по Большой Никитской улице, отопить комнатными печами, общежитие в том же флигеле отопить также комнатными печами с небольшою вентиляцией.

Краткое описание здания консерватории и характеристика заключающихся в нем помещений по отношению к их отоплению и вентиляции

Предполагаемое к построению здание Московской консерватории состоит из четырех групп помещений, связанных между собой непосредственно, но имеющих различные назначения, а именно:

Группа 1-ая: четырехэтажное здание с подвалом – вмещает в себя учебные и административные помещения и квартиру директора консерватории.
Учебные помещения состоят из: 35 класов с разными принадлежностями – рекреационная, сборная, курительная и проч. Из всего числа 35 классов, 27, по отношению к отоплению и вентиляции, можно считать помещениями обыкновенными, т. к. в них на 1 кв. саж. пола приходится от 0,5 до 1 ученика, и теплота, выделяемая этими людьми, не превышает охлаждения этих помещений при средней наружной температуре зимнего времени, и 8 классов многолюдных, хоровых, в которых на 1 кв. саж. пола приходится от 25, до 3,3 человек. Теплота, выделяемая таким числом людей, значительно превосходит охлаждение этих помещений. Классы эти не сгруппированны в одном месте, а по удобству их расположения разбросаны в различных местах здания, что еще больше затрудняет устройство их отопления и вентиляции.
Административные помещения и квартира директора не представляют из себя никаких особенностей.

Группа II состоит из большого концерного зала и принадлежностей к нему – фойе, гостиных, сборных, курительных и проч., занимаемых только во время концертов и театральных представлений, и частью при репетициях; исключение состовляет помещение музея, которое может быть посещаемо ежедневно днем. Концертный зал по своему размеру и по числу вмещаемой публики принадлежит к числу самых больших помещений такого рода.

Группа III – четырехэтажный флигель, выходящий на Б. Никитскую ул. В нем помещаются: малый концерный зал с принадлежногстями и два особых помещения: библиотека (2-й эт.) и магазин (1-й эт.), предполагаемый к отдаче в наем.

Группа IV – состоит из двух флигелей А и Б. Флигель А примыкает к главному зданию и вмещает в себя некоторые помещения, составляющие принадлежность главного здания – сборную мужского хора (2-й эт.) и хранение декорация (4-й эт.). Помещения эти для отопления и вентиляции включены в состав II группы и имеют общее с ней отопление, остальные же помещения флигеля А. а также весь флигель Б состоят из квартир лиц, служащих при консерватории и небольшого общежития студентов. Помещения эти не представляют ничего особенного; их полагается отопаливать обыкновенными комнатными печами с вентиляцией небольшого размера собственно в помещениях общежития.

Выбор способа отопления и вентиляции

Лучший способ отопления для рассматриваемого здания консерватории есть местное водяное или пароводяное отопление, приспособленное для регулирования температуры каждого отдельного помещения, и вентиляция, независимая от отопления с притоком свежего воздуха, нагретого до комнатной температуры в водяных или паровых калориферах. Действие вентиляции производится при помощи механической силы, а именно6 вдувание свежего и вытягивание испорченного воздуха. Такое устройство представляет следующие выгоды: а) дает возможность держать в каждом помещении требуемую температуру и изменять ее смотря по надобности; б) при местных водяных нагревателях, располагаемых обыкновенно у наружных стен и окон, помещения нагреваются более равномерно, чем при воздушном отоплении, и движение охлажденного воздуха от окон в значительной степени отстраняется; в) при отоплении, независимо от вентиляции, потребность топлива меньше, чем на воздушное отопление, связанное с вентиляцией, т. к. в первом случае вне концертов и учебных занятий, вентиляция может быть совершенно прекращена, а во втором ее необходимо поддерживать, хотя в меньшей степени для отопления помещений; г) вместе с этим в первом случае механическая вентиляция действует только во время концертов и учебных занятий, а во втором действие вентиляторов, хотя в меньшей степени, должно продолжаться и вне концертов для вдувания в помещение нагретого воздуха для их отопления; д) при механической вентиляции приток свежего воздуха происходит в требуемом размере независимо от изменений наружной температуры, чего нельзя достигнуть при вентиляции, действующей на основании разницы температур (par appel.).

Полагая сделать сравнение нескольких способов отопления и вентиляции, пригодных для настоящего случая и принимая во внимание п. 10-й принятых к руководству условий, по которому требуется – чтобы устройство было по возможности дешево – для сделания правильного выбора составлено прилагаемое исчисление с перечнем нескольких способов устройства, с указанием их стоимости и расходов на эксплуатацию. Вышесказанный способ устройства отопления и вентиляции, как самый лучший, назван в исчислении № 1 с служит для сравнения с другими способами.

Из рассмотрения предлагаемых способов оказывается, что способ № 1, несмотря на его высокие достоинства, не может быть принят к исполнению в настоящем случае по его высокой стоимости 165.000 руб., поэтому стоит обратиться к другим более дешевым способам.

Способ № 2 должен быть рассмотрен отдельно по группам помещений. В группе 1-й вместо водяного отопления независимо от вентиляции и пароводяных калориферов, для нагревания вентиляционного воздуха положено устроить воздушное отопление, связанное с вентиляцией посредством кирпичных калориферов лучшей конструкции. Приток свежего воздуха, нагреваемого в калориферах, будет происходить частью вследствие разности температур, а частью вследствие искусственного вытягивания воздуха из помещений, производимого механическим действием вентилятора.

Из вышесказанного видно, что способ второй уступает во многом способу первому; но, если при настоящем сравнении принять во внимание с одной стороны: а) что помещение группы 1-й не назначаются для постоянного жилья, а занимаются для учебных занятий, только днем, в продолжении 7–8 часов; б) что отопление предлагаемыми калориферами можно считать для настоящего случая удовлетворительным и в) что вентиляция, действующая по преимуществу в холодное время года, может доставлять также весьма удовлетворительные результаты, а с другой стороны, если взять в соображение, что устройство по способу 2-му значительно дешевле против сп. 1-го, а именно стоимость по 1-му сп. 39 т. рублей, по 2-му – 28 т. рублей, то взвешивая все вышесказанное нельзя не признать, что в настоящем случае недостатки сп. 2-го значительно умаляются и что способ этот можно признать в достаточной степени удовлетворительным для учебных и административных помещений консерватории, а в виду сбережения расхода по группе 1-й (на 11 т. рублей) в настоящем случае ему отдается предпочтение перед сп. 1-м и положено принять его к исполнению.

В помещениях групп II и III при способе 2-м остается все тоже, что и при сп.1-м, т.е. отопление всех помещений, окружающих концертные залы, пароводяное, независимо от вентиляции. В таком составе устройство отопления и вентиляции всего здания консерватории представляется вполне целесообразным и наиболее выгодным относительно расхода топлива и вообще расходов по эксплуатации. Электрические вентиляторы приводятся в действие только во время концертов и учебных занятий, остальное же врямя они находятся в покое, что без сомнения увеличивает время их служения. Уход за приборами отпления и вентиляции проще, чем в следующих способах, и требует меньшего числа прислуги.

Стоимость устройства в зависимости от электрич. станц. От 153 т. до 145 т. руб., а расходы на эксплуатацию в зависимотси от стоимости электрической силы, от 9.600 руб. до 11.000 рублей.

Для уменьшения стоимости первоначального устройства и расходов на эксплуатацию, можно достигнуть еще некоторого сбережения, если, оставляя все устройства в таком же виде и размере, как при способе 2-м, уменьшить лишь размеры вентиляции и во время концертов, вместо 2,5 куб. саж. в 1 часть на человека до 1,5 куб. саж. и соответственно с этим уменьшить размеры паровых котлов и калориферов, служащих для нагревания вентиляционного воздуха. Уменьшение это не лишает возможности, впоследствии, если найдутся средства, перейти к нормальному размеру вентиляции 3,5 куб. саж. на человека.

При таком сокращении стоимость всего устройства, в зависимости от электрической станции, будет от 141 т. до 133 т., а стоимость эксплуатации от 9 т. до 10 т. рублей.

Способ 2-й при полном размере вентиляции и при сокращении его, признается составителем настоящего проекта наиболее целесообразным и рекомендуется к выполнению.

Способ 3-й. В помещениях группы 1-й полагается тоже устройство, что и при способе 2-м, т.е. отопление, связанное с вентиляцией, с кирпичными калориферами. В группе же II и III водяное отопление всех помещений, окружающих концертные залы, заменяется воздушным отоплением, связанным с вентиляцией.

По этому способу полагается отопление всех помещений II и III групп, за весьма небольшим исключением, производить такими же калориферами, которые служат для нагревания вентиляционного воздуха, не увеличивая для этого их размеров.

Возобновления воздуха в помещениях будет производится посредством механического вдувания и вытягивания воздуха, как во время концертов, так и вне их, с той разницей, что во время концертов в эти залы и в окружающие их помещения будет впускаться свежий воздух в объемах, назначенных условиями, с комнатною температурой 17–18 °С; а вне концертов в эти помещения будет поступать воздух в меньшем количестве, но нагреты до более высокой температуры.

Из сказаного выше видно, что сп. 3-й уступает предыдущим по отношению к отоплению помещений, окружающих концертные залы. Главные неудобства его применения состоят в том, что вентиляторы, служащие для вдувания нагретого воздуха, должны действовать не только для вентиляции во время концертов, но и вне концертов постоянно с небольшими перерывами для отопления помещений. К этому неудобству следует прибавить еще заьтруднение в уходе за действием отопления и вентиляции, происходящее от того, что при отоплении, связаном с вентиляцией, через одни и те же камеры и каналы приходится при вентиляции во время концертов посылать большие объемы воздуха, нагретого до комнатной температуры 17–18 °С, а вне концертов для отопления значительно меньше воздуха, но с более высокой температурой. Переход от одного положения к другому вызывает ряд подготовительных действий, в которых нет надобности при вентиляции, независимой от отопления, при которой по каналам проходит воздух всегда с одинаковой комнатной температурой и приблизительно в одинаковом объеме.

Указанные неудобства представляют затруднения только в уходе за отоплением, но не лишают этот способ способности доставлять отоапливаемым помещениям и надлежащую температуру и вентиляцию такую же, как и при вышерассмотренных способах.
Так как при этом способе большая часть (почти ¾) отопления производится калориферами, назначенными для вентиляции, то стоимость его первоначального устройства меньше других, а именно, от 133 т. руб. до 125 т. руб. Но за то стоимость эксплуатации вследствие более продолжительного действия вентиляторов больше, от 10 840 руб. до 15 880 рублей.

Применяя и к этому способу сокращению, состоящее в уменьшении размеров вентиляции во время концертов, вместо 2,5 куб. саж. до 1,5 куб. саж. в 1 ч. на человека, получаем стоимость устройства от 122 т. до 114 т. руб., а стоимость эксплуатации от 9940 до 13 760 рублей.

При обсуждении вопроса о выборе способов отопления и вентиляции Московской консерватории, совместно с Его Превосходительством Директором Консерватории и имея в виду, что применение менее совершенного способа отопления касается только помещений, окружающих концерные залы, которые посещаются публикой только короткое время во время концертов, что некоторые из этих помещений, служащие для дневных занятий, как баблиотека, касса, музей, магазин и другие, получают добавочное отопление местными паровыми нагревателями и, наконец, принимая во внимание, что стоимость устройства по способу 3-му на 20 т. руб. дешевле способа 2-го положено разработать в подробности проект по способу 3-му, с тем, что, ежели окажутся средства на выполнение устройства по способу 2-му, то составителем настоящего проекта будут дополнены чертежи  и сделаны надлежащие по этому предмету указания.

Подробное описание проекта, принятого к исполнению

Отопление и вентиляция административных и учебных помещений

Группа 1-я. Отопление этих помещений сделано воздушное, связанное с вентиляцией посредством кирпичных калориферов. При расположении калориферов принято во внимание, что здание 1 группы 4-этажное и что при воздушном отоплении многоэтажных зданий посредством калориферов, общих для всех этажей, вследствие значительно большего напора воздуха в верхние этажи против нижних может происходить, что воздух из нижних этажей будет попадать в помещения верхнего этажа. Для предупреждения этого недостатка и для правильного рапределения воздуха по помещениям всех этажей в настоящем случае положено устраивать особые калориферы для отопления двух нижних и для двух верхних этажей. Воздух из камер калориферов будет разведен по помещениям в каменных стенах каналами, обложенными гончарными внутри глазурованными трубами. Во всех помещениях этой группы, за исключением хоровых классов, вентиляционный воздух будет впускаться в комнаты посредством отверстий, прикрытых душниками. В хоровых же классах, куда пускаются большие объемы воздуха и с низкой комнатной температурой, впускаемый воздух должен быть разбит на мелкие струи, причем он не производит неприятного ощущения на присутствующих. Для этого воздух из вертикальных каналов поступает в горизонтальную трубу, расположенную в комнате у потолка, подделанную под вид карниза. В нижней части этой трубы устраивается узкая щель шириною в 1–2 дюйма, из которой воздух выходит в помещения.

Калориферы положено устроить кирпичные, они проектированы для топки преимущественно дровами. Калориферы для воздушного отопления лучше топить дровами, т. к. при этом в дымоходах не получается никакого осадка, причем только раз в год, в летнее время, нужно вынести из них небольшой слой пепла.
[…]
…низ трубы внутри, принимающий удар воздуха от вентилятора, обивается железом, а снаружи вся труба обивается также обыкновенным железом для безопасности ее в пожарном отношении. Верх трубы покрывается крышей, а выходные отверстия для воздуха делаются с боков и прикрываются жалюзи, для того чтобы дождь и снег не падали внутрь трубы.

Размер трубы делают для скорости удаляемого воздуха в 8' в 1 секунду (2000×343)/(3600×8) = 24 кв. фут. или 5×5 = 25 кв. фут. Высота трубы 3 сажени.

Механическому вытягиванию отдано предпочтение против вытяжной трубы с подогреванием вследствие значительно меньшей стоимости устройства, а именно: электрический вентилятор с динамомашиной и всеми приспособлениями и с вытяжной трубой обходится не более 1700 рублей. Вытяжная же труба, подогреваемая паровым нагревательным прибором, расходующим в 1 час до 230 т. ед. т., обойдется около 6000 рублей.

При действии собственно отопления, когда в помещениях группы 1 нет вовсе людей, вытяжной вентилятор можно приостанавливать, причем воздух, нагретый в калориферах, будет двигаться по каналам вследствие разности температуры.

Увлажнение воздуха. Увлажнение вентиляционного воздуха до требуемых гигиеническими условиями 50–60 % полного насыщения будет производиться посредством испарения воды из сосудов, поставленных в камерах над калориферами. Размеры этих сосудов должны быть рассчитаны для наибольшего количества воды, которая должна из них испариться, а эта последняя соответствует самой низкой наружной температуре – 32–35°, при которой наружный воздух и при полном своем насыщении заключает только 0,01 фунт пара в 1 куб. саж. Между тем воздух комнатной температуры для насыщения до 50–60% требует 0,21 фунта пара в 1 куб. саж. Поэтому при вентиляции во врем больших морозов нужно добавлять на каждую куб. саж. вводимого в помещение воздуха 0,2 или 1/5 фунта пара. Разделяя на 5 число куб. саж., которое должен доставлять в 1 часть калорифер, получим число фунтов воды, которое должно быть испарено в калорифере. Испарение воды из поверхности сосуда находится в большой зависимости от температуры испаряемой воды. При низкой температуре воды, напр. 30° одним квадр. фут. поверхности испаряется 0,3 фунта воды, при 40° испаряется 0,5 фунта воды, а при более высокой температуре, напр. 70° один кв. фут поверхности испаряет 2,5 фунта воды в 1 часть; но в первом случае размеры сосуда должны быть так велики, что займут всю площадь камеры, а во втором случае потребуется сосуд незначительных размеров. Поэтому обыкновенно при устройстве увлажнительных приборов водой в испарительных сосудах (при наибольшем их действии) нагревают до 70–75°. По мере повышения наружной температуры количество испаряемой воды для увлажнения воздуха при том же размере вентиляции будет меньше; а т. к. площадь испарительного сосуда остается той же, то для испарения из него меньшего количества воды нужно уменьшить температуру испаряемой воды. Из этого видно, что в приборе для увлажнения должно быть приспособление для возможности регулирования температуры испаряемой воды.

Нагревание воды для испарения в настоящем случае удобнее всего производить паром, взяв его от паровой трубы, лежащей вдоль всего подвала помещений группы 1-й, приводящей его от паровых котлов к калориферу малого зала. Нагревание воды производится в железных баках высотою 6’, в диаметре 2’, представляющих некоторый запас воды. Вода в этом баке нагревается медной паровой спиралью, в которой посредством особенного так называемого игольчатого клапана (специальность с.-петербургского металлического завода) можно регулировать приток пара, а следовательно и степень нагревания воды в баке. Термометр со втулкой, ввинченной в этот бак, показывает температуру воды в баке. Трубке паровой спирали дана большая длина, так что она отдает теплоту воде бака, – как от пара, так и от конденсационной воды, находящейся в остальной части этой трубки. Оконечность трубки выходит из бака на расстоянии нескольких футов; на оконечности ее ставится игольчатый клапан и под ним раковина, в которую стекает охлажденная конденсационная вода. Бак для нагревания воды сообщается с испарительным сосудом в камере калорифера; одна трубка идет от верхней части бака, а другая от нижней. При нагревании воды в баке произойдет круговое движение воды: нагретая вода будет идти через верхнюю трубку в испарительный сосуд, а охлажденная будет возвращаться по нижней трубке в нижнюю часть бака, и таким образом будет происходит нагревание воды в испарительном сосуде до требуемой температуры. Принадлежность такого прибора для увлажнения составляет еще небольшой сосуд с водой, служащий для пополнения испаренной воды. Сосуд этот сообщен с водопроводом и имеет шаровой кран, удерживающий в нем горизонт воды на одном уровне с испарительным сосудом. Так как в настоящем случае по два калорифера находятся в близком расстоянии друг от друга, то на каждые два калорифера может служить один чан для нагревания воды с разведением от него трубок к испарительным сосудам в калориферах.

Определение размеров кирпичных калориферов

Размеры кирпичных калориферов определяются по количеству ед. т., которое они должны выделять при наибольшем их действии. Величины эти для каждого калорифера показаны в таблицах, где имеются и все данные для этого определения. Вместе с тем принято:

• Нагревательная поверхность калориферов при наибольшей разности температур, для которой они рассчитаны, выделяют одно и тоже количество тепла, как во время отопления здания, так и при вентиляции его в присутствие людей.
• Понижение температуры вентиляционного воздуха вместе с увеличением объема такового достигается примешиванием к горячему воздуху холодного, которое производится в каждом из жаровых каналов в требуемом размере, независимо от остальных, для чего каналы эти имеют следующее устройство описанное выше.
• Определение объема воздуха, впускаемого в помещение при вентиляции их, принимая во внимание количество выделяемой людьми теплоты (см. таблицу) и при соблюдении условия вышеуказанного в §1…

[…]

…по продолжению этих каналов, проводящих его до верха всех 14 окон, где он вступает в промежуток между летними и зимними переплетами окон. Пройдя по промежуткам между переплетами и согрев их, воздух этот через отверстие внизу окон войдет в залу, сохраняя еще высокую температуру, причем она будет иметь стремление вверх, достигнет до потолка, где струи его направятся к ближайшим вытяжным отверстиям, через которые и будут вытянуты из залы.

Подобный способ отопления (посредством согревания оконных переплетов) применен был с большим успехом в Петербурге, в Зимнем дворце, в покоях Его Величества Императора Александра III и Ее Величества Императрицы Марии Федоровны.

Определение размеров составных частей отопления большого концертного зала

Полное охлаждение зала при 50° разн. т. 180.000 ед. т.; полагая производить его двумя калориферами на каждый будет 180/2 = 90 т. ед. Ф. ц. или 36 т. ед. К. ц.

Такой нагревательной способности отвечает чугунный калорифер с двойными ребрами, высотой 9’ и сторон. по 3’.

Отопление зала вне концерта будет происходить нагреванием комнатного воздуха при постоянном круговом его движении по залу; полагая, что воздух для отопления, проходящий через камеру калорифера, будет нагреваться в ней до температуры 75 °С = 60 ° Р., нужно пропустить через камеру калорифера объем воздуха Q в 1 часть равный 180.000 / (7,3×[75 – 15]) = 410 куб. саж.; на каждый калорифер 205 куб. саж.

Каналы для притока воздуха должны быть рассчитаны для скорости 3’ в 1’’, причем для каждого калорифера поперечное сечение канала будет 205 × 1,5 = 307,5 кв. вершк., а при двух каналах, в каждом из них 154 кв. верш. (12 × 13 = 156 кв. верш.). Воздух нагретый в камерах от температуры зала 15 до 75° увеличится в объеме, который будет 205. (1 + 0,003665 × 60) = 250 куб. саж. Этот объем воздуха должен быть подведен в равном количестве к семи окнам, к каждому по 250 / 7 = 36 куб. саж. в 1 час или (36 × 343) / 3600 = 3,4 куб. фут. в 1 с.
Скорость течения воздуха по этим каналам будет v = 0,3 √2 × 32,2 × 0,003665 × 60 ×70 = 0,3 √991 = 9 футам.

Поэтому площадь поперечного сечения канала будет 3,4 / 9 = 0,377 кв. фут. или 0,377 × 47 = 18 кв. вершк. (4,5 × 4).

Сечение сборных горизонтальных каналов для отведения воздуха из камеры к отдельным восходящим каналам должно быть рассчитано для скорости 3’ в 1’’, поэтому горизонтальные каналы, отводящие в каждую сторону по 36 × 3 = 108 куб. саж. воздуха, должны иметь сечения по 108 × 1,5 = 162 кв. вершк.

Входное и выходное отверстие в каждом окне должны быть сделаны для скорости 6’ в 1’’, при этом сечение каналов будет 3,4 / 6 = 0,57 кв. фут или 0,57 × 47 = 27 кв. вершк. (5,5 × 5).

Вентиляция большого зала

При выборе способа вентиляции большого концертного зала принято во внимание, что способ возобновления воздуха, движущегося на основании разности температур, успешно применяемый в обыкновенных жилых помещениях, в больших концертных или театральных залах, не дает хороших результатов, особенно при наружных температурах выше 0 °C. В этом случае можно производить надлежащее вытягивание воздуха из помещений посредством подогревания вытяжной трубы до требуемой разности температур в трубе и наружного воздуха; но нет возможности в этом случае впускать в помещение надлежащее количество воздуха, т. к. нельзя нагревать до требуемой разности температур притекающий воздух, который должен входить в помещение с постоянно одинаковой комнатной температурой не выше 17–18 °С. При этом способе вентиляции, в данном случае, трудно достигнуть, чтобы воздух притекал в помещение через назначенное для того отверстие. Извлекаемый из помещения воздух от действия вытяжных труб будет поступать в помещение, вступая в них теми путями, где встретит меньшее сопротивление, а не будет двигаться в достаточной степени теми путями и каналами, которые для этого устроены, если каналы эти представляют большее сопротивление, чем другие посторонние пути, как входные двери, оконные щели и т. п., представляющие нежелательные пути для входа воздуха. Все эти недостатки отстраняются вполне при механической вентиляции, т. е. при вдувании в помещения свежего воздуха и вытягивании из них испорченного воздуха посредством вентиляторов. Только при этом способе можно достигнуть правильного возобновления воздуха, вполне независимого от наружной температуры, можно заставить воздух идти по каналам на дальние расстояния и выходить в те именно отверстия, которые для того назначены. Соблюдение этих условий весьма важно при вентиляции больших концертных залов и театров, почему в настоящем случае и полагается производить вентиляцию большого концертного зала механическим способом.

Возобновление воздуха в таких помещениях, как концертные и театральные залы, представляет большие затруднения по той причине, что люди, сидящие на одном месте, наиболее чувствительны к малейшему движению воздуха. Из многолетних опытов дознано, что лучший способ возобновления воздуха в настоящем случае есть впускание свежего воздуха с небольшой скоростью около 2 фут. в 1 секунду и с комнатной температурой 17–18 °С через небольшие отверстия в полу, расположенные под каждым сиденьем, и вытягивание из помещения воздуха – через отверстия в потолке. В самом деле, при этом способе свежий воздух тотчас по выходе в залу лучше всего омывает присутствующих, а выделенный дыханием и испарение уносится вверх и удаляется в атмосферу. При комнатной температуре и небольшой скорости входящего воздуха движение его вовсе незаметно. Так как присутствующие в зале находятся совершенно близко от отверстий, через которые входит свежий воздух, то они получают его чистым, почему в настоящем случае можно довольствоваться меньшим размером вентиляции.

Такой способ возобновления воздуха принять для вентиляции большого концертного зала, – для чего под полом зала оставлено пустое пространство высотою в 1 сажень, из которого подогретый воздух будет поступать в концертный зал.

Для вентиляции большого зала, вмещающего в себя публики с артистами 2500 чел., по 2,5 куб. саж. в 1 час на человека, нужно впустить воздуха 6250 куб. саж. в 1 час, и на помещения, окружающие зал – фойе, гостиная, уборная, вестибюли, сени и проч., – согласно подробному расписанию распределения вентиляционного воздуха, показанному в таблицах, нужно кроме того в 1 час 1850 куб. саж. воздуха; всего 8100 куб. саж. воздуха в 1 час. Для нагревания этого воздуха на разность температур в 40 °C нужно: 8100×7,3×40 = 2 365 200 ед. т.

При воздушном же отоплении циркуляционным способом всех помещений, окружающих этот зал, при нагревании воздуха в камере того же калорифера до 55° нужно пропускать через эту камеру 2180 куб. саж. воздуха каждый час, полагая, что воздух при циркуляционном движении возвратится в камеру калорифера с температурой +10°, нагревание воздуха должно быть произведено на 55° – 10° = 45 °С.

На нагревание 2180 куб. саж. воздуха на 45° нужно 2180×7,3×45 = 716 130 ед. т., откуда видно, что калорифер для нагревания вентиляционного воздуха имеет значительно большую силу, чем требуется для отопления всех помещений, составляющих принадлежность большого зала.
Нагревание вентиляционного воздуха полагается производить паровыми калориферами, которые в настоящем случае надо признать более выгодными, чем водяные, т. к. температура их может быть выше, примерно на 20°, против водяных калориферов, а сообразно с этим размер их может быть меньше.

Расположение составных частей вентиляции следующее: калориферы для нагревания вентиляционного воздуха для большого зала полагается поместить между первым и вторым этажами, под площадкой парадной лестницы и под средним фойе, перед концертным залом.
Калорифер состоит из горизонтальных чугунных труб, с ребрами называемыми батареями. Диаметр труб 5 дюймов, а длина каждой трубы 4 фута.

Батареи соединены между собою от 10–20 штук, составляя отдельные элементы, с особым притоком в них пара и отводом конденсационной воды, так что каждый элемент может быть приведен в действие или выключен из него независимо от других элементов, составляющих калорифер.
Размеры калорифера определяются по следующим данным: 1 пог. фут ребристой трубы, нагретой паром до 101°, при средней температуре камеры в 1° и разн. т. в 100°, выделяет теплоты 2.250 ед., следовательно труба длиной 4’’, выделит 2.250×4 = 9000 ед. т.; потому для выделения 2.365.200 ед. т. нужно батарей: 2.365.200 / 9000 = 263, или с надбавкою 268 штук.

Это число труб полагается соединить в 15 отдельных элементов, а именно:

12 по 20 труб		240 труб
1–12 труб		12 труб
2–8 труб		16 труб
Сумма 268 труб.

Пар для калориферов приготавливается в паровых котлах, расположенных в повале, под местом расположения калориферов. Котлы делаются общие, как для парового калорифера большого зала, так и для малого зала, которые вместе служат для согревания 10.000 куб. саж. воздуха. Для нагревания этого воздуха на 40 ° р. т. нужно:

10.000×7,3×40 = 2.920.000 ед. т.,
А прибавляя 10% на бесполезные потери, паровые котлы должны выделять 3.200.000 ед. т.

Котлы полагается устроить горизонтальные с прогарной трубой и трубами Галловея. Размеры котлов определены ниже по формулам Редтенбахера.