Еще долго, по выходе из средних веков, человечество располагало, в качестве силовых машин, лишь вододействующими колесами более или менее значительной мощности. 200 лет тому назад кузнец Ньюкомен изобрел первый тепловой двигатель, так называемую атмосферную паровую машину. В ней могла быть использована энергия едва 1 % угля. Лишь через 50 лет паровая машина, изобретенная Джемсом Уаттом, могла использовать 5–6 % заключенной в угле энергии. Вы удивитесь, если услышите, что до сих пор, несмотря на все усовершенствования и усилия техников, за последние 150 лет удалось повысить полезное действие угля при сжигании в паровых машинах максимум до 15 %. Даже паровой турбине не удалось значительно улучшить использование угля. Лучшие результаты были достигнуты введением принципа многократного расширения пара в машине, применением перегретого пара температурой до 350° Ц и применением паров при высоком давлении; все эти меры в настоящее время уже дают на транспорте экономию в 31 %. Еще лучшее использование горючего достигается в крупных газогенераторах, которые дают использование до 28 %, и в дизель-моторах, дающих 33 % полезного действия. Значительные улучшения были достигнуты путем усовершенствования отдельных деталей машин, парораспределения, конденсаторов, шариковых подшипников и т. д.
Какое разнообразие существует в использовании тепла, уясняется из одного сообщения из Америки, приведенного «Электротехнической газетой» (46, 1925 г.). В нем указывается количество единиц тепла (калорий), необходимое для получения одного киловаттчаса электрической энергии. Наиболее благоприятные результаты дала одна новая американская силовая станция с затратою 3 430 тепловых единиц на киловаттчас; за короткое время ее расход тепла даже снизился до 3 000 единиц тепла на клв-ч. Для английских и французских силовых станций лучшие до сих пор результаты дают цифры 5 000 и 5 600 единиц тепла на 1 клв-ч. Так как теплопроизводительность одного килограмма хорошего каменного угля достигает 7 000-8 000 калорий, то упомянутая американская станция получала 1 клв-ч. из менее чем А/, кг угля.
Всего лишь 100 лет тому назад мы еще не знали чертежной доски и конструкционного бюро. 50 лет тему назад не было еще точной бухгалтерии в нынешнем смысле этого слова, в 80-х годах прошлого века еще не было обширных лабораторий, 20 лет тому назад — никаких технико-нормировочных бюро и никаких фабричных школ. Десять лет тому назад и в помине не было теплотехнических институтов. Пройдет еще немного времени — и мы будем иметь ведомства для наблюдения за эффективностью наших установок, за качеством производства, за использованием тепла и энергии и т. д.
Тепловое хозяйство в будущем должно быть не лозунгом, но организационной идеей, воплощенной в действительность. Настанет время, когда знание основ теплотехники проникнет в самые широкие рабочие массы. Многие даже крупные предприятия все еще не вполне сознают значение этой идеи для народного хозяйства, напротив, обеими руками отмахиваются от всякого нововведения в этой области, как от какого-то теоретического умничанья, не имеющего никакого практического значения. Необходимо поэтому внести науку в предприятия и там испытать ее на практике. Наука должна стать близка всякому, интересующемуся вопросами народного хозяйства. Сотрудничество между теорией, наукой и практикой до сих пор давало плоды во всякой отрасли человеческого труда, и организация такого сотрудничества в области теплового хозяйства является задачей, выпадающей на долю будущего теплотехника. Выяснение взаимодействия между энергией и материей в отдельных производственных процессах должно стать важнейшей задачей нашего и грядущего времени.
Рассматривая по группам главных потребителей угля в хозяйственной жизни страны, в частном хозяйстве и промышленности, нам приходится убедиться в том, что именно здесь уголь расходуется наиболее неэкономно. Все данные говорят однако за то, что в будущем в этой области произойдет коренное изменение. Прогрессирующее совершенствование в области химического разложения угля дало уже возможность более четко распределять уголь по сортам и в отношении ценности и использовать его без остатка в хозяйственной жизни страны. Нельзя, например, назвать рациональным положение, при котором до сих пор спрос на хороший уголь неизменно повышался, тогда как малоценный уголь оставался неиспользованным. Обычные методы торговли не помогли бы в данном случае, так как ясно, что потребитель угля главным образом заботится о том, чтобы получить возможно лучший уголь. Чтобы устранить это неблагоприятное положение вещей, оставалось лишь прибегнуть к устройству центрального отопления городов и проведению тепла на далекие расстояния с помощью крупных установок, в которых возможно превращать в энергию любое топливо. Все данные говорят также за то, что мы в средней Европе последуем примеру Америки и будем отоплять наши дома из центральных станций.[2] Америка выступила пионером в устройстве отопления на расстоянии. Хотя эту страну толкнула к этому не нужда, а скорее интересы комфорта, она вступила на путь, являющийся одним из тех, которые ведут к широкой экономии топлива.
Из центрального домового отопления развилось центральное городское, которое будет на этой основе развиваться и в будущем. Первым шагом вперед от парового отопления небольших домов: явилось объединение целой группы домов. При этом давно уже выяснилось, что котлы могут быть сравнительно меньше и занимать соответственно меньше места; упрощается вопрос также о-помещении для топлива. Новейшие больницы, широко разветвленные административные здания уже вступили на этот путь. Конечной целью отопления на расстоянии является, так же как и в области снабжения населения газом, водой и электричеством, доставка потребителю тепла путем трубопроводов.
В Америке имеются, наряду с паровым отоплением на расстоянии, также станции, отопляющие теплой водой, которые однако в Германии не получили распространения. В настоящее время паровые трубопроводы длиной свыше 1 000 м не являются больше редкостью. Главная задача заключается в изоляции труб в целях максимального устранения потери тепла. Изоляционным материалом при этом служит инфузорная земля, волокнистый шелк, пробковая кора и др. Были сделаны предложения подвешивать трубопроводы в каналах и изменения в длине труб, возникающие вследствие их нагревания, выравнивать путем так называемых компенсаторов различных конструкций. Мы не имеем возможности остановиться здесь на деталях отопления на расстоянии. Современная техника уже уделяет весьма много внимания этой проблеме.
Важнейшими результатами отопления на расстояния является широчайшая экономия топлива, устранение большого числа топок, рассеянных в настоящее время по густо заселенным частям городов, и замена их единым центральным отоплением. В связи с этим возникает ряд новых преимуществ. При подобном устройстве устраняются неприятные явления, связанные с дымом. Исчезает необходимость подвоза топлива к каждому дому в отдельности, что разгрузит уличное движение, и т. д.
Как уже упомянуто, Америка выступила пионером в области отопления на расстоянии. Нью-Йорк располагает в настоящее время единственной в своем роде станцией отопления, снабжающей значительные части города горячим паром и энергией. «Нью-Йорк Стим Корпорейшен» обслуживает из различных центральных станций как нижний, так и верхний город. В сети поддерживается давление в 10 атмосфер, которое предполагается при перестройке сети довести до 15 атмосфер.
