Первоначально отопление Зимнего дворца было, разумеется, печным. Жилые покои обогревались каминами и печками-голландками, в постели ставили грелки — закрытые жаровни-сковородки с углями
На первом этаже Зимнего дворца были установлены огромные печи, теплый воздух от которых должен был обогревать помещения второго этажа. Многоярусные печи с пышным барочным декором устанавливались и в парадных двухсветных залах
Однако для огромных помещений такая отопительная система оказалась неэффективной. В одном из писем, написанных зимой 1787 года, граф П.Б. Шереметьев делится своими впечатлениями: «а холод везде несносный… все комельки, а печи только для виду и не закрываются неколи». Тепла не хватало даже для расположенных на втором этаже покоев царской семьи, не говоря уже о третьем, где жили фрейлины. «По случаю великой стужи» иногда даже приходилось отменять балы и приемы — в двухсветных парадных залах температура зимой не поднималась выше 10–12°С.
Огромное печное хозяйство Зимнего дворца потребляло массу дров (зимой топку производили дважды в сутки) и представляло серьезную угрозу в смысле пожара. Хотя дымоходы и прочищались «с установленной периодичностью и особой тщательностью», катастрофы избежать не удалось.
Вечером 17 декабря 1837 г. в Зимнем дворце начался такой пожар, что окончательно потушить его удалось только к 20-у числу. По воспоминаниям очевидцев, зарево было видно за 50 верст
В ходе восстановления дворца печное отопление решили заменить на воздушное (или как его тогда называли «пневматическое»), разработанное военным инженером Н.А. Аммосовым. К тому времени печи его конструкции уже были опробованы в других зданиях, где хорошо себя показали.
В аммосовской печи топливник со всеми дымооборотами из стальных труб был размещен в кирпичной камере с проходами, в нижней части которых предусмотрены отверстия для поступления в камеру свежего наружного воздуха или же рециркуляционного воздуха из отапливаемых помещений. В верхней части камеры печи предусмотрены отверстия-душники для отвода нагретого воздуха в отапливаемые помещения
«Одна пневматическая печь, смотря по величине своей и удобству размещения жилья, может нагревать от 100 до 600 куб. саженей вместимости, заменяя собой от 5 до 30 голландских печей»
Еще одно важное отличие аммосовской системы — попытка дополнить отопление вентиляцией. Для нагрева в вентиляционных камерах использовался свежий воздух, забираемый с улицы, а для удаления из помещений отработанного воздуха в стенах были устроены отверстия, соединенные с вентиляционными каналами, которые «служат для вытягивания из помещения духоты и сырости». Помимо этого, в стенах были сделаны еще резервные или запасные каналы — на перспективу. Отметим, что в 1987 году при обследовании всего комплекса зданий Государственного Эрмитажа было найдено около 1000 каналов различного назначения общей протяженностью около 40 км (!).
Итак, основоположник термохимии Г И. Гесс провел экспертизу печей Аммосова и дал заключение, что те безвредны для здоровья. На «устройство пневматического отопления» выделили 258 000 руб. и процесс пошел. В подвалах дворца установили 86 больших и малых пневматических печей. Нагреваемый воздух поднимался по «жаровым» каналам в парадные залы и жилые комнаты. Места выхода отопительных каналов завершались медными решетками на душниках, выполненных по рисункам архитектора В.П. Стасова:
Для своего времени предложенная генералом Амосовым система отопления была, безусловно, прогрессивна, но не безупречна.
Вскоре дочь Николая I Ольга Николаевна пишет, что в Зимнем дворце «устроили новое отопление, подобие центрального, которое совершенно высушило воздух. Чтобы устранить этот недостаток, к нам в комнаты внесли лоханки со снегом и водой». Призвали специалистов, и выяснилось, что содержание влажности в воздухе «слишком недостаточно как для людей, так и для растений».
Через неплотности труб в калориферах дымовые газы попадали в подогретый воздух. Мало того — вместе с приточным воздухом с улицы попадала пыль. Оседая на раскаленной поверхности металлических теплообменников, пыль сгорала и в виде копоти попадала в помещения. От этого «побочного явления» новой системы отопления страдали не только люди — продукты горения оседали на расписных плафонах, мраморных статуях, картинах… Прибавим сюда значительные колебания температуры во время и в промежутке между топками: когда печи топятся, в помещениях слишком жарко, а когда их перестают топить, воздух быстро остывает.
Остатки аммосовской печи в Малом Эрмитаже. Топка и вход в воздушную камеру
Говорит чиновник особых поручений при Кабинете е.и.в. инженер генерал-майор М.П. Фабрициус: недостатки аммосовской системы отопления «гибельно сказываются на хранимых в Эрмитаже сокровищах. Некоторые из них, как, например, древние картины, писанные на дереве, страдают в особенности: доски то коробятся, то выпрямляются, краски лупятся, отстают от грунта, образуются в лаке и красках трещины, в кои забирается гарь и пыль. Лак изменяется химически и дает пятна».
И вот уже следующий император «Александр II, больной эмфиземой легких, страдал от аммосовского отопления, от сухого нагретого сильно воздуха, от плохой вентиляции; в спальне его форточки плохо затворялись, по ночам комната выстывала». И Александр, и хранители Эрмитажа продолжают настаивать на дальнейших поисках более безопасных и комфортных систем обогрева и вентиляции.
В 1875 году очередной представитель военно-инженерного корпуса — инженер-полковник Г.С. Войницкий представил проект водовоздушного отопления. Новый тип отопления опробовали на небольшом участке Зимнего дворца (Кутузовская галерея, Малая церковь, Ротонда), а в 1890-х распространили на всю его северо-западную часть, установив в подвале в общей сложности 16 воздушных камер. Горячую воду подвели из котельной, устроенной в одном из «световых двориков» дворца. От котлов по металлическим трубам в калориферы поступала горячая вода, и нагретый воздух по уже существовавшим жаровым каналам шел в жилые покои (естественным образом — за счет того, что теплый воздух легче холодного).
Воздушные камеры и помещения были оснащены термометрами, показывавшими температуру воздуха по шкале Реомюра, через застекленное окошко можно было контролировать работу каждой воздушной камеры. Влиять на температуру воздуха можно было двумя способами: регулируя силу воздушного потока или изменяя расход горячей воды, которая пропускалась по калориферам. Для повышения влажности подогреваемого воздуха в верхней части камеры над калориферами имелась ванна с водой
Толстые трубы идут к калориферу, тонкая — к увлажнителю
Система Войницкого, во-первых, исключала попадание продуктов горения в помещения, во-вторых, позволяла более гибко регулировать температурный режим.
Все эти эксперименты проводились на ограниченных участках дворца, а музейные коллекции Эрмитажа продолжали страдать от недостатков аммосовского отопления. В 1910 году тогдашний директор Эрмитажа граф Д.И. Толстой и главный хранитель Э.Э. Ленц поставили вопрос ребром. Они категорически настаивали на замене воздушного отопления в любых его видах на центральное водяное, которое в тот момент считалось самым передовым. Требуемые параметры: температура (18±2)оС, влажность (60±10)%, воздух должен был поступать хорошо отфильтрованным.
К лету 1911 года техник Кабинета е.и.в. инженер Н.П. Мельников разработал проект. Он создал в Эрмитаже две дополняющие друг друга системы: систему водяного радиаторного отопления и систему вентиляции с элементами кондиционирования. В залах установили водяные радиаторы, а по воздушным каналам подали свежий воздух — предварительно очищенный, подогретый и увлажненный до требуемого уровня в вентиляционных камерах.
Две вентиляционные камеры длиной около 6 м смонтировали на чердаке Нового Эрмитажа. На крыше дворца, за башенкой оптического телеграфа над Собственным подъездом, появилась вентиляционная башня:
Для увлажнения воздуха по всей длине воздушных камер были установлены трубки с форсунками, через которые распылялась вода. Подача воды регулировалась специальным дозирующим устройством американского производства
Калориферы представляли собой теплообменники «труба в трубе». По трубе большого диаметра циркулировала горячая вода, по трубе меньшего диаметра – воздух. Здесь мы встречаем, возможно, первый случай энергосбережения – в качестве теплоносителя использовали отработанную воду тепловой электростанции Зимнего дворца. Электростанция была построена в одном из дворов Нового Эрмитажа в 1886 году, и до этого отработанную теплую воду просто сбрасывали в Неву.
Пишут, что система управления климатом в залах музея была централизована. На диспетчерский на пульт, размещавшийся в подвале, поступали электрические сигналы от тридцати гигрометров и термометров, располагавшихся в залах Большого Эрмитажа. Металлические воздуховоды, проложенные на чердаках и в подвалах, были оборудованы шиберами (задвижками) с электроприводами, и диспетчер со своего пульта, ориентируясь по приборам, мог регулировать воздушные потоки, направлявшиеся в залы. Плюс к этому каждый радиатор был оснащен трехходовым краном, что также позволяло корректировать температуру.
Работы по переустройству отопления в Эрмитаже были закончены к осени 1912 года, вентиляцию смонтировали к 1914 году. Работы обошлись в 189 511 руб. (200…250 млн.руб. в современных ценах).
