К вопросу об отоплении и вентиляции храмов допетровской Руси
Остатки печного воздуховода-дымохода под полом, Покровский храм г. Елец
Убеждение, что прогресс развивался линейно, представляя собой ровную непрерывную восходящую линию на протяжении всей истории человечества, по меньшей мере, наивно. Что вы скажете, к примеру, о том, что уже зодчие древнего Рима умели устраивать не только водопроводы, но и систему парового отопления?
Мы предполагаем, что некой вещи или умения не существовало в тот или иной период, лишь потому, что не имеем доказательств обратного. Как отапливались древнерусские храмы? Вопрос этот изучен довольно слабо. Церквей старше XVI столетия, имевших систему отопления, до нас не дошло, и исследователи теряются в догадках: неужели наши предки выстаивали многочасовые службы в промерзших помещениях?
Заслуживает доверия версия, что для совершения богослужений в холодное время года использовались отапливаемые деревянные храмы, не сохранившиеся до наших дней. Мы узнаем о том, что они существовали, лишь по упоминаниям, что во многих приходах в общей ограде стояло по две церкви – деревянная и каменная, с одинаковым посвящением. Но было ли это решение единственным.
Но тот же Павел Алеппский описывает службы в других русских храмах, которые не отапливались, и в которых во время богослужений в зимнее время года было настолько холодно, что вещество Святых Даров превращалось в лед. При этом службы были очень длительными. «Мы выходили от обедни только перед закатом, и когда еще мы сидели за столом, начинали уже звонить в вечерне, мы должны были вставать и идти в службе. Какая твердость и какие порядки! Эти люди не скучают, не устают, и им не надоедают беспрерывные службы и поклоны, причем они стоят на ногах с непокрытою головой при таком сильном холоде, не ропща и не скучая продолжительностью служб, которые до крайности длинны».
Древнейшие из отапливаемых храмов, о которых мы имеем точные сведения, относятся к XVI столетию. Это «трапезные» церкви монастырей: Ферапонтова, Пафнутьева-Боровского, Андроникова в Москве, Макарьевского в Калязине и других. Назначение этих палат было двойным: в них не только молились, но и трапезничали, здесь же проходили и собрания братии. Очевидно, что эти помещения – основное место сбора насельников обители – не могли не отапливаться. Во многих местах для этого служила древняя система, известная еще в античности: под храмом устраивали истопную – помещение с мощной печью, от которой шли отопительные каналы, скрытые в стенах. Интересно, что помимо отопительных, в храме устраивали и вентиляционные каналы: это было необходимо, чтобы в помещении не возник угар. Каналы располагались внутри стен таким образом, чтобы прогрев их был равномерным. Это способствовало и сохранности фресок. В подклете под трапезной палатой могла находиться и монастырская кухня. Печь, расположенная в истопной, бывала огромной. Ее топили мощными бревнами, которые тлели по целой неделе, обеспечивая ровное тепло в помещении на протяжении всего этого времени.
В Ново-Афонском монастыре в XIX в. все здания обогревались центральной отопи- тельной системой. В подвальных помеще- ниях каждого корпуса действовали дро- вяные печи. От них шли магистральные воздуховоды, которые представляли собой широкие коридоры с кирпичными арочны- ми сводами. От них отходили боковые воз- духоводы или керамические трубы, проло- женные в толще стен, которые и доставляли теплый воздух в помещения.
В XVII веке подобные системы стали обустраивать и в приходских церквях. В частности, отопительный канал, по которому поднимался горячий воздух, сохранился в храме Рождества Христова в г. Ярославле, построенном в середине XVII столетия. Таким же образом отапливались и светские здания. Древнейшие из известных – Грановитые палаты Великого Новгорода и Москвы, построенные в XV веке.
Другая система отопления была основана на небольших печурках, которые встраивались в стены – и от них, опять же, расходились отопительные каналы.
Каналы для отопления устраивали и в полах. Для того, чтобы они лучше прогревались, в качестве покрытия использовали металлические плиты. Эта система существовала вплоть до самой революции, причем не только в храмах. До наших дней дошли очень красивые узорные плиты из чугуна, которые не только согревали помещение, но и украшали его.
Как в старину отапливались церкви, если дымоходной трубы на крышах храмов не было
Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.
1. Деревянные церкви
Постройки двенадцатого-тринадцатого веков уже могли бы отапливать, но церкви в основном были в сельской местности и строились из дерева «холодными».
Все мы прекрасно понимаем, что дерево – быстро воспламеняющийся строительный материал. Учитывая особенности самого здания, отапливать его было сложно, так как в любой момент оно просто могло загореться. Установить обычную деревенскую печь тоже не получалось, так как дымоход в церкви смотрелся бы, мягко скажем, не совсем органично. Поэтому в большинстве своем деревянные строения действительно не отапливались. Во время службы горящие свечи и дыхание людей немного согревали воздух, но этого было мало. Так что прихожане зимой надевали на себя кучу одежды.
2. А что с храмами из камня
Восемь сотен лет тому в каменных зданиях было вполне достойное отопление, даже если анализировать с точки зрения современных технологий.
Уже тогда под храмом находилось специальное помещение, которое было подобием котельной. В нем топили небольшую по размерам печь. Так как обычно храмы в те годы на Руси строили компактными, небольшой площади, то и тепла им было необходимо немного. В стенах существовали специальные каналы. По ним и двигался нагретый печью воздух. Эта капиллярная система полностью опоясывала сооружение, нагревая пространство внутри него.
Спустя столетия, в девятнадцатом веке, система была усовершенствована Амосовым, военным инженером, после чего ее задействовали с целью обеспечения отоплением Петербургского Зимнего дворца. Новая технология, естественно, была гораздо сложнее старинной, но принцип функционирования у обеих был идентичный. Аналогичной отопительной системой пользовались в Древнем Риме, несмотря на то, что климат там намного мягче.
3. Куда же девался дым
По каналам вместе с нагретым воздухом продвигался и дым, который выходил через сделанные для этого отверстия. Обычно их маскировали под декором. Это и были дымоходы, и в церкви их было несколько.
Отопление соборов — практика альтернативных решений
М. М. Бродач, канд. техн. наук, доцент МАрхИ
Организация системы отопления соборов и церквей является достаточно сложной задачей в связи с архитектурно-планировочными особенностями здания и особой динамичностью эксплуатационного режима.
Наибольшее распространение для отопления католических соборов получили системы воздушного отопления конвекторами и системы панельно-лучистого отопления с помощью напольных низко- и среднетемпературных панелей.
В некоторых случаях имеет место отопление храмов на основе электрического подогрева теплоаккумуляционных массивов скамеек для прихожан.
Основная проблема организации системы отопления в реконструируемом храме сводится к необходимости сохранения сложившегося интерьера.
Перед коллективом специалистов, включающем архитекторов, реставраторов, конструкторов и специалистов по климатизации здания, возникает задача выбора оптимальной системы отопления, которая бы обеспечивала требуемые условия по микроклимату, экономное расходование энергии, давала бы возможность избежать значительных разрушений при создании системы и в процессе эксплуатации не приводила бы к возникновению влажностных и температурных деформаций ограждающих конструкций, декоративной отделки, настенных росписей и предметов богослужения.
В ряде случаев специалисты приходят к выводу о целесообразности применения комбинированных систем отопления, включающих в себя достоинства систем лучистого и систем конвективного отопления и минимизирующих известные недостатки этих систем.
В действительности проектирование систем отопления для соборов и церквей связано с принятием множества компромиссов. В некоторых особых случаях лучше отказаться от установки современных систем отопления, если это повлечет за собой изменение архитектурного облика здания. Необходимо также помнить следующее: каждое историческое здание является уникальным объектом, и система отопления, хорошо зарекомендовавшая себя в одном здании, может оказаться неприемлемой для другого.
Системы лучистого отопления
Архитектурной особенностью соборов и церквей является высокое внутреннее пространство, которое оказывает существенное влияние на формирование внутреннего температурно-воздушного режима. Бытует мнение, что при применении конвективных систем отопления неизбежно возникает температурная стратификация объекта, при этом температура и влагосодержание верхней части собора оказывается выше, чем в обслуживаемой зоне. Таким образом, будет иметь место перерасход энергии на отопление храма (Исследования, проведенные в соборах Московского Кремля, не подтверждают в полной мере этого обстоятельства. Температура воздуха по высоте собора оказывается достаточно равномерной, и ее повышение имеет место в узком слое воздуха под верхними сводами и в пространстве барабанов. Последнее обстоятельство связано с тем, что термическое сопротивление стенок барабанов существенно ниже термического сопротивления стен здания [1].).
При применении системы лучистого отопления стратификация температуры во внутреннем объеме собора не имеет места, затраты энергии на обогрев минимальны и обеспечивается максимальный акустический комфорт. Следует также помнить, что при использовании системы лучистого отопления температура внутреннего воздуха может быть понижена, и это обеспечивает более комфортные условия для прихожан.
В прошлом системы лучистого отопления на основе низкотемпературных греющих панелей выполнялись из стальных труб, проложенных в конструкции пола, по которым циркулировал теплоноситель.
Рисунок 1
Собор Сан Марко был заложен в 1278 году. Покрытие полов полностью реконструировано в 1976 году. При реконструкции в полах были устроены отопительные излучающие панели
Рисунок 2
План-схема напольного отопления собора Сан Марко. Бетонной стяжкой залиты отопительные змеевики из высококачественной стали – это девять условных панелей из змеевиков одинаковой длины
Фундаментальной характеристикой системы панельно-лучистого отопления с помощью напольных низко- и среднетемпературных панелей является устройство системы автоматического контроля и регулирования их температурного режима. Конечной задачей является обеспечение температуры поверхности пола на уровне не выше 29 °С. Эта величина температуры является функцией температуры теплоносителя в конструкции замоноличенного змеевика труб или температуры греющего электрического кабеля, расстояние между трубами или шагом кабеля, теплозащитными показателями конструкции пола, расположенными выше и ниже греющей системы. Эти показатели рассчитываются на стадии проектирования при нормативном значении температуры поверхности пола с учетом лучистого и конвективного теплообмена поверхности пола и при заданном значении температуры наружного воздуха. Эта задача является простой по сравнению с задачей регулирования системы отопления в зависимости от эксплуатационного режима храма, т. е. задачей определения статических и динамических характеристик системы отопления здания с учетом его заполнения и внутренних тепло- и влаговыделений.
По этой же причине серьезнейшим образом следует отнестись к этапу непосредственного запуска системы, главное здесь – тщательная регулировка максимальной температуры воды на входе в змеевики. При условии корректной настройки отдельных элементов система в целом будет полностью и надежно защищена от возможных ошибок терморегуляции.
И, наконец, еще один немаловажный аспект — режим эксплуатации. В этом смысле система лучистого отопления – это своего рода антитеза: с одной стороны, мы имеем максимальный комфорт без необходимости перерасхода энергии на отопление верхней зоны церкви, с другой – существенную тепловую инерцию и невозможность подавать тепло по определенному графику, например, по фактическому расписанию богослужений. Таким образом, весьма неплохие экономические показатели, обусловленные рационализацией распределения тепла в помещении, явно контрастируют с необходимостью непрерывной работы системы на протяжении всего отопительного сезона.
Церковь Рождества Богородицы в итальянском городе Кальчинателло
Рисунок 3. (подробнее)
Церковь Рождества Богородицы построена примерно в 1300 году. Последние реставрационные работы проводились в 2002 году. Тогда и была установлена новая комбинированная система отопления. Базовое отопление обеспечивает теплый пол, поддерживающий температуру воздуха в помещении на уровне 16–17 °С. Во время богослужений включается система конвективного отопления с программным управлением, которая обеспечивает температуру воздуха на уровне 20 °С
Рисунок 4. (подробнее)
План-схема церкви Рождества Богородицы: центральный неф, оба боковых придела и ризница отапливаются системой теплых полов, комбинированной с системой низкотемпературного конвективного отопления
Комбинированные системы лучистого и конвективного отопления
Интереснейшим примером комбинированной системы лучистого и конвективного отопления является система приходской церкви Рождества Богородицы в г. Кальчинателло (Италия) [2]. Здесь были проведены работы по полной реконструкции объекта, в ходе которых был демонтирован теплогенератор, обеспечивающий подачу теплого воздуха, и была установлена новая комбинированная система отопления на основе системы лучистого отопления с помощью низкотемпературных напольных панелей и системы конвективного отопления вентиляторными конвекторами.
Отопление на основе греющего пола, выгодно отличающееся характеристиками обеспечиваемого комфорта, отсутствием стратификации тепла по вертикали и ограниченной шумностью, в данном случае предназначено для постоянного поддержания в помещении церкви базовой температуры порядка 16 °С безо всяких ограничений по расписанию богослужений.
Таким образом, данная церковь, будучи постоянно отапливаемой в зимний период, открыта для посещения большую часть дня и обеспечивает прихожанам тепло и покой. Художественным ценностям и произведениям искусства не наносится ущерб низкой относительной влажностью воздуха. Это происходит потому, что заданная температура в обслуживаемой зоне храма, равная 16 °С, обеспечивается за счет системы лучистого отопления при расчетной температуре внутреннего воздуха 14 °С и, следовательно, относительная влажность воздуха имеет более высокое значение, чем при использовании системы конвективного отопления.
В этих условиях, несмотря на то что система работает в непрерывном режиме, эксплуатационные расходы весьма невелики, а дополнительная система конвективного отопления обеспечивает быстрый выход на заданный уровень температуры, равный 18—20 °С, в соответствии с графиком проведения богослужений. Запрограммированные в соответствующем семидневном режиме таймеры терморегуляции с программным управлением включают по расписанию вентиляторные конвекторы, которые в считанные минуты доводят температуру помещения до требуемого уровня.
Приоритет по конструированию и применению на практике, на основании идеи профессора В. М. Чаплина, системы отопления с заделкой стальных труб в толщу стен, потолков и полов, а также колонн, пилястр и даже лестничных перил и балясин (Саратов, 1905) принадлежит русскому инженеру В. А. Яхимовичу [3]. Эта система была названа им панельным отоплением (английский патент 1907 года). За короткий срок (1907–1911 гг.) по проектам инженера Яхимовича такими системами отопления были оборудованы свыше 20 крупных больничных, школьных и общественных зданий в Поволжье. В качестве теплоносителя в этих системах использовалась горячая вода и пар.
В том же 1907 году английский инженер Баркер получил патент на устройство систем отопления с плоскими нагревательными поверхностями. В дальнейшем, в конце 1920-х годов, подобные системы панельного отопления получили распространение в зарубежной практике под названием «системы лучистого отопления».
Заключение
Выше обсуждались вопросы применения различных систем отопления на примере католических храмов. Учитывая уникальность сооружений, каждый опыт реконструкции систем отопления представляет большой интерес для специалистов. Вместе с тем необходимо помнить, что в большинстве случаев реконструкция или устройство системы климатизации храма включает в себя устройство не только системы отопления, но, что является наиболее важным, устройство системы вентиляции или кондиционирования воздуха. Необходимо иметь в виду, что выбор типа и конструктивных решений систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха должен производиться с учетом объемно-планировочных и архитектурных особенностей храма, режима его эксплуатации, климатического района расположения, наличия источников тепло-, энергоснабжения. Для реставрируемых и реконструируемых храмов возможно использовать существующие отопительно-вентиляционные системы.
Системы отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха должны обеспечивать комфортный (благоприятный) режим для прихожан, долговременную сохранность как конструкций и росписи самого храма, так и произведений станковой живописи, а также максимально сокращать поступление с приточным воздухом агрессивных газов и пыли и не создавать высокой подвижности воздуха и колебаний тепловлажностного режима у поверхностей росписи храма и станковой живописи.
Храмы круглогодичного действия должны быть оборудованы системами центрального или местного отопления и системами естественной вентиляции, а по результатам расчета тепловлажностного режима – механическими системами вытяжной, приточной, приточно-вытяжной вентиляции, приточной вентиляции, совмещенной с воздушным отоплением, или системами кондиционирования воздуха.
Рисунок 5. (подробнее)
Работы на объекте: подготовка полов, укладка изолирующего и отражающего слоя на цементную подушку, устройство термических швов
Рисунок 6. (подробнее)
Отопительный змеевик из многослойных полиэтиленовых труб уложен на изолирующий и теплоотражающий слой
При устройстве систем кондиционирования воздуха в древних храмах, представляющих архитектурную и историко-культурную ценность, рекомендуется предусматривать реабилитационный период (1–2 года), в течение которого обеспечивается постепенное достижение нормируемых допустимых (оптимальных) параметров воздуха. Это необходимо для того, чтобы избежать возникновения влажностных и температурных деформаций, приводящих к разрушению станковой живописи, настенных росписей, декоративной отделки и предметов богослужения, долгое время существовавших в иных температурно-влажностных условиях.
Особо ценные предметы внутреннего убранства (древние иконы, реликвии и т. д.) следует защищать локально, например, помещая их в «музейные витрины», в которых поддерживаются постоянные во времени параметры воздуха (t = 18 °C и f = 55 %).
В настоящее время закончен пересмотр cтандарта НП «АВОК» «Храмы православные. Отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха» (2002) [4], в котором сформулированы основные положения по проектированию систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и по выбору теплотехнических характеристик ограждающих конструкций во вновь возводимых, реставрируемых и реконструируемых православных храмах.
Рисунок 7. (подробнее)
Интерьер церкви после реконструкции
Литература
1. Кронфельд Я. Г. Принципы устройства систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, тепло- и холодоснабжения в зданиях культовой архитектуры // АВОК. 2000. № 1.
2. V. Bearzi. Luoghi di culto. Impianti Radianti o Misti? // RCI. Febraio. 2003.
3. Сканави А. Н., Махов Л. М. Отопление. М.: АСВ, 2002.
Как раньше отапливали церкви, если у них нет дымоходной трубы?
В далекие времена отопление зданий было печным. Других вариантов тогда еще не придумали. Отопительная система этого типа подразумевает обязательное наличие дымохода, но в церквях и храмах мы не видим печных труб.
Тогда как на Руси обеспечивали их теплом?
1. Деревянные церкви
Постройки двенадцатого-тринадцатого веков уже могли бы отапливать, но церкви в основном были в сельской местности и строились из дерева «холодными».
Все мы прекрасно понимаем, что дерево – быстро воспламеняющийся строительный материал. Учитывая особенности самого здания, отапливать его было сложно, так как в любой момент оно просто могло загореться. Установить обычную деревенскую печь тоже не получалось, так как дымоход в церкви смотрелся бы, мягко скажем, не совсем органично. Поэтому в большинстве своем деревянные строения действительно не отапливались. Во время службы горящие свечи и дыхание людей немного согревали воздух, но этого было мало. Так что прихожане зимой надевали на себя кучу одежды.
Восемь сотен лет тому в каменных зданиях было вполне достойное отопление, даже если анализировать с точки зрения современных технологий.
Уже тогда под храмом находилось специальное помещение, которое было подобием котельной. В нем топили небольшую по размерам печь. Так как обычно храмы в те годы на Руси строили компактными, небольшой площади, то и тепла им было необходимо немного. В стенах существовали специальные каналы. По ним и двигался нагретый печью воздух.
Эта капиллярная система полностью опоясывала сооружение, нагревая пространство внутри него.
Спустя столетия, в девятнадцатом веке, система была усовершенствована Амосовым, военным инженером, после чего ее задействовали с целью обеспечения отоплением Петербургского Зимнего дворца. Новая технология, естественно, была гораздо сложнее старинной, но принцип функционирования у обеих был идентичный. Аналогичной отопительной системой пользовались в Древнем Риме, несмотря на то, что климат там намного мягче.
3. Куда же девался дым
По каналам вместе с нагретым воздухом продвигался и дым, который выходил через сделанные для этого отверстия. Обычно их маскировали под декором. Это и были дымоходы, и в церкви их было несколько.
Это позор какой-то же принципиальная схема Ада, не?
А то вот эти схемки британских ученых которые «все объясняют», лично мне кажутся каким-то замыливанием.. Если бы дым выходил из стен в районе куполов то там бы все было в саже. Да и пустоты под полом-бы сохранились.
П.С. КО подсказывает, что сегодня уже давно на паровом отоплении, оно не коптит, а ту копоть, что была раньше уже давно сто раз перекрасили.
Да есть над церквями трубы, там же не только луковка с крестом, обычно рядом куча пристроек еще с обычными крышами, вот там и торчат трубы.
Размещено через приложение ЯПлакалъ
А был ли дым в тех пустотах? Они же идеально чистые.
Размещено через приложение ЯПлакалъ
Вот фотка из подвалов Рдейского монастыря. Устройство отопительное.
https://avtotop.info/mozhno-li-osinoj-topit-pech/ Осина. При сгорании трещат, дают мало тепла. Ценная особенность – выжигает сажу. Топить печь осиной рекомендуется для очищения дымохода. На Руси, в отличие от Западной Европы, не было профессии «трубочист» именно из-за периодического использования осиновых дров.
В качестве подтверждения. Если на слово не верите.
Походу не всегда осина помогала и шли на крайние меры.
Вот с такой критической ситуацией нам довелось столкнуться поздней осенью. Вызвали нас в село Маврино Щелковского района Московской области в церковь Владимирской иконы Божией Матери.
Храм этот знаменит своими чудотворными иконами Страстной Божией Матери и Параскевы Пятницы. И еще, это один из немногих храмов, не закрывавшихся ни на один день со дня основания. Освящен был храм в июле 1703 году. Построен храм из камня. В нем до сих пор сохранилось печное отопление.
Поэтому нас и вызвали в срочном порядке. К этому времени уже наступили холода, начали топить печи, и оказалось, что вся система печного отопления находится в критическом состоянии. Дым в большом количестве проникал в воздушные каналы и попадал во внутренние помещения храма.
В архивах не оказалось никаких чертежей и схем. Мы же впервые столкнулись с печным отоплением в храме, да еще и такой давней кладкой. К сожалению, у нас не было достаточно времени для изучения конструкции и проведения замеров, поскольку надо было срочно предпринять какие-то экстренные меры для того, чтобы храм действовал. Было принято решение провести минимальные работы по ремонту печей и прочистке каналов с тем, чтобы отопительный сезон прошел удовлетворительно, а весной заняться капитальным ремонтом.
Было проведено обследование, сняты возможные в таких условиях замеры. Во всяком случае, были составлены схемы расположения печей и воздушной камеры, дымовых и воздухопроводных каналов, схема движения дымовых газов в самих печах.
Наша первоначальная работа заключалась в замазывании потрескавшейся кладки боковых стен и сводов печей, а также в прочистке печных каналов. Сажи за эти годы там скопилось очень много, и не было никаких прочистных устройств. Пришлось вскрывать каналы, чистить и закладывать.
