Človek odjakživa túžil po teplom a suchom príbytku. Bývanie bez tepla by nemalo zmysel. Strechu nad hlavou chceme mať preto, aby nám bolo teplo a sucho. Dnes je to úplne jednoduché - iba nastavíme teplotu a užívame si pohodlie.
Na začiatku neostávalo ľuďom nič iné, len využívať prírodné zdroje. Dôkazy o prvých ohniskách sú staré 420 000 rokov. Najprv ich zakladali v jaskyniach, potom aj v skromných príbytkoch, ktoré si postavili. Ohniská sa udržali až do 12. storočia, postupne sa vytrácali po vynáleze komína. Ako hlavný materiál na kúrenie sa veľmi dlho používalo drevo.
Počiatky vykurovania a prvé systémy
Človek sa od začiatku svojej existencie snažil zlepšiť tepelné podmienky svojho obydlia, aby potlačil vplyv nepriaznivých klimatických podmienok v chladnejších obdobiach roka, keď teplota vonkajšieho vzduchu klesá a nestačí už na zabezpečenie tepelnej pohody. Celé tisícročie sa na zlepšenie tepelnej pohody využíval otvorený oheň, neskôr oheň uzavretý do krytých ohnísk, predchodcov neskorších kachieľ.
Staroveké civilizácie a ich prínos
Z obdobia rímskej ríše sa dokonca zachovalo jednoduché ústredné vykurovanie. Hypokaustum (vykurovanie zdola) sa skladalo z kúreniska obsluhovaného z podzemného priestoru vedľa budovy a zo sústavou kanálov, ktorými sa spaliny odvádzali pod podlahou miestnosti do zvislých prieduchov v obvodnom murive a do ovzdušia. V súčasnosti by sme toto vykurovanie nazvali podlahové.
Prvý centrálny vykurovací systém pripisujú historici starým Rimanom. Rúrky za stenami a pod podlahami prenášali horúci vzduch z pece, čím vyhriali celú budovu. Tento spôsob kúrenia využívali napríklad vo verejných kúpeľoch. Išlo o prvú formu toho, čo dnes poznáme ako podlahové kúrenie.
Za kolísku podlahového vykurovania tak môžeme považovať východnú Áziu a tiež starý Rím. V ázijských krajinách sa práve vďaka nemu ustálil zvyk vyzúvať si vnútri topánky a sedávať na podlahe. Historické vykurovanie možno nájsť aj v našich končinách, aj keď v menšej miere, napríklad na hrade Vranov.
Aj keď najstaršie pozostatky podlahového vykurovania boli nájdené v Kórei a datujú sa až 5000 p.n.l., za otcov a šíriteľov podlahovky sú považovaní Rimania. Rozšírili ju 500 rokov p.nl. vynálezom hypokaustov - systémom dutín pod podlahou, cez ktoré prúdili dymové spaliny z ohniska a ohrievali tak podlahu a následne aj celé miestnosti.
Hypokaust, teda staroveký systém podlahového vykurovania, je skutočným majstrovským dielom inžinierstva tej doby. V rímskych domoch a kúpeľoch prúdil horúci vzduch pod podlahou a cez kanály v stenách, čím zabezpečoval rovnomerné teplo. Tento systém nielen zvyšoval komfort života, ale stal sa aj inšpiráciou pre budúce vykurovacie technológie.
Hypokaust umožňoval zásadnú vec - bolo možné si predstaviť napájanie viacerých domov s hypocaustom z jedného zdroja tepla, kotla alebo ohniska.
V starovekej Kórei už 5 000 rokov pred Kr. sa našli vynálezcovia, ktorí vymysleli podlahové kúrenie pomocou dymových rozvodov. Dymovodový systém spájal miestnosti domu. Dymový systém vykurovania, známy aj ako ondol, oveľa neskôr prešiel „modernizáciou“. Približne v 4. stor. po Kr. sa používali dve ohniská. Jedno na varenie a nadzemné vykurovanie.
V európskych končinách sa v súvislosti s podlahovým vykurovaním spomína aj Anatolia, Cyprus a staroveký Rím. Hypokaust využíva prirodzené teplo na vykurovanie podlahy. Typické pre túto starovekú technológiu sú stĺpy. Podlahu tvorili dve vrstvy betónu a dlaždíc, medzi nimi bol súbor stĺpov. Toto riešenie umožňovalo rozvádzať dym a horúci vzduch vo vnútri podlahy. Hypokausty sa vo veľkej miere používali vo verejných kúpeľoch a súkromných domoch najmä v oblasti Stredozemného mora. Moderné a sofistikovanejšie hypokausty sa potom objavili približne okolo roku 1 400 po Kr. Po páde Rímskej ríše hypokaustom odzvonilo.
Stredovek a novovek: Rozvoj pecí a kachieľ
V stredoveku často technické zariadenia ani zďaleka nedosahovali úroveň starovekých zariadení, takže ohniská boli otvorené a dym stúpal vykurovanou miestnosťou smerom hore a na to prispôsobeným otvorom do ovzdušia. Kozuby pripojené na komín sa objavujú len zriedkavo, až okolo 14. stor. S príchodom novoveku nastáva rozvoj rozličných typov kozubov, väčšinou kachľových, v 15. storočí sa objavujú kachlové pece.
S rozvojom priemyslu sa ustaľuje typ kachieľ vytvorených z liatinového ohniska a z keramického nadstavca, ktorý spalinám odnímal teplo, vykuroval miestnosť a súčasne teplo akumuloval.
V kozuboch a kachliach sa kúrilo drevenými polenami. Uhlie sa na vykurovanie začalo používať začiatkom 19. storočia, neskôr sa začal používať koks.
Rozvoj kachľových pecí
V 9. storočí sa v severnej Európe objavili masívne teplovzdušné kachľové pece, ktoré dokázali udržať teplo po celý deň.
S príchodom priemysnej revolúcie v 18. storočí sa výroba vykurovacích zariadení dramaticky zmenila. Liatina, materiál odolný a schopný udržiavať teplo, sa stala základom nových technológií.
V roku 1892 inžinier Strebel vynašiel kotol Strebel, liatinový článkový kotol, ktorý si rýchlo získal uznanie po celej Európe. Bol to skutočný prelom v technológii vykurovania. Kotol Strebel nielen zrevolucionizoval spôsob vykurovania budov, ale tiež ovplyvnil rozvoj vykurovacieho priemyslu. Stal sa vzorom pre budúce konštrukcie.
19. storočie: Vznik radiátorov a centrálneho vykurovania
V 19. storočí sa objavili plynové ohrievače. Stále však jasne dominovali piecky na uhlie.
Lacné železné radiátory sa vďaka svojej dostupnosti rýchlo rozšírili, ale neboli také efektívne, ako si ich výrobcovia sľubovali. V rosamej dobe začali v Anglicku vnímať radiátory aj ako dekoratívne prvky. Zmenili ich na praktické zariadenia, ktoré v interiéri až tak nevytŕčali.
V roku 1855 Franz San Galli, inžinier talianskeho pôvodu, urobil prelomový objav, ktorý navždy zmenil spôsob vykurovania budov. Vynašiel prvý radiátor - zariadenie, ktoré sa rýchlo stalo kľúčovým prvkom moderných vykurovacích systémov. San Galliho vynález nielen zlepšil komfort života v mestách, ale tiež ovplyvnil rozvoj architektúry.
James Watt, známy predovšetkým ako tvorca parného stroja, zohral dôležitú úlohu aj vo vývoji vykurovacích systémov. V roku 1784 použil paru na vykurovanie kancelárií, čo bol jeden z prvých krokov k centrálnemu vykurovaniu. Watt dokázal, že priemyselná technológia môže byť úspešne prispôsobená každodenným potrebám. Jeho nápady prispeli k rozvoju moderných miest.
Na prelome 19. a 20. storočia uviedli na trh elektrické vykurovacie telesá. A to vďaka zliatine chrómu a niklu, ktorá bola až 300-krát vodivejšia ako podobné materiály tej doby. Elektrinu a plyn využívali na kúrenie aj nástenné vykurovacie telesá. Ich výhodou boli menšie rozmery a to, že ich ľudia mohli pripevniť na stenu len dočasne a podľa potreby premiestniť.
Koniec 18. storočia a predovšetkým 19. storočie znamenal začiatok navrhovania prvých sústav ústredného vykurovania. Ústredné vykurovanie je vykurovacie zariadenie, v ktorom sa z paliva alebo z inej energie získava teplo mimo vykurovacej miestnosti. Zdroj tepla (kotol a pod.) je spravidla umiestnený priamo v budove, prípadne je spoločný pre viac budov spolu súvisiacich. Teplo sa musí pomocou teplonosnej látky prenášať do jednotlivých miestností.
Prvé vykurovacie sústavy boli parné, to znamená, že teplonosnou látkou bola práve para. Para bola v 19. storočí základnou energetickou látkou používanou v priemysle (parné stroje), aj v doprave (parné lokomotívy), využívala sa teda aj na vykurovanie. Iné teplonosné látky, to znamená horúca a teplá voda, sa začínajú využívať až na prelome 19. a 20. storočia.
Predmetom vynálezu z roku 1907 bol anglický profesor Arthur H. Barker, ktorý vynašiel systém ohrievania panelov pomocou malých rúrok. Tento systém potom patentovala firma Crittal.
20. storočie: Rozmach ústredného a diaľkového vykurovania
V prvej polovici 20. storočia spolu s nástupom chemického priemyslu prišiel aj polystyrén. V 50. a 60. rokoch sa vo veľkom začal výskum polyetylénu. V roku 1953 bola v Kanade postavená prvá továreň na jeho výrobu.
V prvej tretine 20. storočia sa začínajú projektovať teplovzdušné sústavy, predovšetkým v súvislosti s rozvojom klimatizácie, ktorá zabezpečuje okrem vykurovania aj chladenie miestností a úpravu vlhkosti vzduchu. Primitívne teplovzdušné vykurovanie sa však využívalo už omnoho skôr; napr. už v 12. stor. sa vzduch rozohriaty rozpálenými kameňmi rozvádzal kanálmi do miestností.
V súvislosti s rozvojom ústredného vykurovanie sa v 20. storočí začína rozvíjať aj diaľkové vykurovanie. Pri diaľkovom vykurovaní sa teplo dodáva viacerým budovám, prípadne aj celým mestským celkom z jediného spoločného zdroja.
V súčasnosti sa diaľkové vykurovanie zahŕňa do sústavy centralizovaného zásobovania teplom (CZT), ktorých štruktúra sa u nás postupne buduje. Teplonosnou látkou, ktorá dopravuje teplo zo zdroja CZT, je voda alebo para (väčšinou s vysokou teplotou a tlakom). Táto teplonosná látka odovzdáva v spotrebiteľských odovzdávacích staniciach teplo potrebné na vykurovanie, na prepravu teplej úžitkovej vody, prípadne na funkciu ďalších spotrebičov napojených objektov.
Sústavy centralizovaného zásobovania teplom (SCZT) zabezpečujú dodávku tepla prostredníctvom primárnych tepelných sietí z jedného, alebo viacerých zariadení na výrobu tepla. Ide o tzv. Spätný pohľad do histórie nám umožňuje získať ucelený obraz o SCZT od ich vzniku a aplikácií v malých okrskoch dedín až po výrobu a distribúciu tepla v sídliskách veľkomiest.
V roku 1877 bolo CZT zavedené prvýkrát komerčne v meste Lockport (USA). Spoločnosť Holly Steam Combination Company bola prvým výrobcom a distributérom diaľkového vykurovania z centrálneho parného vykurovacieho systému. Zakladateľom spoločnosti bol inžinier Birdsill Holly, ktorý na vykurovanie domov, obchodov a kancelárskych budov v meste vytvoril sústavu centrálneho parného vykurovania.
Masívne boli SCZT od roku 1920 budované vo všetkých väčších mestách Ruska. Najväčší rozmach zaznamenala výstavba SCZT v Európe v období socializmu, kedy sa začalo s výstavbou sídlisk.
V roku 1930 firma Škoda vypracovala pre Bratislavu projekt samostatnej teplárne, ktorý sa ale neuskutočnil. O rok na to Západoslovenské elektrárne prenajali a neskôr odkúpili elektráreň textilného podniku Klinger, z ktorej sa mal stať centrálny zdroj tepla. Výstavba tepelných sietí bola kvôli Veľkej hospodárskej kríze odložená.
V Bratislave bola prvýkrát na tento účel prispôsobená závodná elektráreň chemického podniku Vistra, a v roku 1953 aj tepelná elektráreň rafinérie Apollo. Teplonosnou látkou v rozvodoch tepla bola para. Z dôvodu prevádzkovej a ekonomickej výhodnosti došlo v roku 1959 k prechodu na novú teplonosnú látku - horúcu vodu.
Roky 1948-1989 boli obdobím dynamického rozvoja SCZT, kedy sa preferoval ich rozvoj a nové budovy, ktoré pribúdali v zónach s dostupnými SCZT k nim boli povinne pripájané. Príkladom je aj výstavba najväčšieho sídliska v strednej Európe - bratislavská Petržalka. Jej výstavba začala v roku 1973 a po kladných skúsenostiach z praktickej prevádzky CZT aj v iných mestách sa tento spôsob zásobovania teplom zvolil aj na tomto sídlisku.
Po roku 1990 dochádza nielen k spoločenským zmenám, aj k odpájaniu sa koncových odberateľov od SCZT. Trend odpájania sa od SCZT pokračuje aj v súčasnosti. Odberatelia tepla sa môžu odpojiť len za predpokladu splnenia daných podmienok, ktoré sú uvedené v § 20 zákona č. 657/2004 Z. z.
V súvislosti s narastajúcimi klimatickými výzvami sa moderné systémy diaľkového vykurovania stávajú kľúčovým prvkom udržateľného rozvoja miest. Vďaka pokročilým technológiám, ktoré zlepšujú energetickú efektivitu a minimalizujú negatívny vplyv na životné prostredie, môžu mestá lepšie reagovať na potreby svojich obyvateľov. Tieto systémy spájajú modernosť s ekológiou, umožňujú efektívne riadenie tepla a redukciu emisií.
Moderné vykurovacie systémy a ich charakteristiky
Dnes máte na výber mnohé typy vykurovacích zariadení. Dnešné radiátory a iné ohrievače vyrábajú z odolných ľahkých kovov a keramických materiálov, ktoré výrazne zvyšujú efektivitu kúrenia. Výrobcovia moderných vykurovacích telies myslia nielen na energetickú efektivitu, ale aj na ekológiu a znižovanie emisií. Okrem zodpovednosti však ukazujú aj zmysel pre kreativitu. Dôkazom sú jedinečné dizajnové radiátory.
Typy vykurovacích sústav
V ústredne vykurovaných miestnostiach možno teplo odovzdávať:
- a) prevažne ohrevom prúdiaceho v miestnosti (prúdením - konvekciou), pomocou vykurovacích telies s menším podielom sálavého tepelného toku; ide o konvekčné vykurovacie sústavy
- b) s veľkým podielom sálania medzi vykurovacou plochou a predmetmi a ostatnými stenami miestnosti; ide o sálové (sálavé) vykurovacie sústavy.
Medzi nevýhody sálavého vykurovania patria predovšetkým vysoké obstarávacie náklady, veľká tepelná zotrvačnosť a náročnejšia prevádzka.
Nízkoteplotné vykurovanie zabezpečuje vykurovacia sústava s nízkoteplotnými sálavými podlahovými plochami s teplotným spádom 45/30°C alebo stenovými plochami s teplotným spádom 60/40°C. Zdroj tepla pracuje s teplotným spádom 90/70° alebo 80/60°C.
Veľkoplošné sálavé podlahové vykurovanie patrí medzi sálavé vykurovacie sústavy, pričom podiel sálavej zložky na celkovom prenose tepla z vykurovacej plochy je podstatne vyšší ako tok tepla konvekciou. Pri tomto type vykurovania je rozloženie teplôt vo vertikálnom smere najideálnejšie zo všetkých spôsobov vykurovania obytných miestností. Teplota vykurovacej vody je spravidla nižšia ako 35 - 45°C.
Veľkoplošné sálavé stenové vykurovanie patrí medzi sálavé vykurovacie sústavy, pričom podiel sálavej zložky na celkovom prenose tepla z vykurovacej plochy je podstatne vyšší ako tok tepla konvekciou (65% : 35%).
Veľkoplošné sálavé stropné vykurovanie patrí medzi sálavé vykurovacie sústavy, pričom podiel sálavej zložky na celkovom prenose tepla z vykurovacej plochy je podstatne vyšší ako tok tepla konvekciou (80% : 20%).
V súčasnosti sa využívajú primárne dva hlavné typy podlahového vykurovania: tzv. veľkoplošné nízkoteplotné systémy a systémy so zavesenými sálavými podstropnými plochami.
Elektrické vykurovanie bude sa v budúcnosti uplatňovať predovšetkým v oblastiach mimo centralizovaného zásobovania teplom a mimo oblasti zásobovanej vykurovacím plynom. Základnou výhodou elektrického vykurovania je, že umožňuje bezobslužnú a vysokú hygienickú prevádzku.
Tepelné čerpadlá patria medzi najsľubnejšie riešenia v mestskom vykurovaní. Vynájdené Aurelom Stodolom v roku 1928, tieto zariadenia získavajú energiu z okolia - zo vzduchu, pôdy alebo vody - čo ich robí mimoriadne univerzálnymi.
Zdroje tepla
Vo vykurovacej technike zdrojom tepla nazývame zariadenie, v ktorom sa vyrába teplo. Zdroj tepla lokálneho vykurovania sa bežne označuje ako lokálny vykurovač. Lokálne vykurovanie je ešte stále častým riešením vykurovania, najmä v staršej zástavbe.
Vykurovače na tuhé palivá
Palivom pre tieto vykurovače je predovšetkým triedené hnedé uhlie a drevo. Preto sa pece na hnedé uhlie väčšinou riešia so spodným ohrievaním, aby horiaca vrstva bola nízka a aby vznikajúci „dlhý“ plameň mohol v spaľovacom priestore s prídavkom sekundárneho vzduchu riadne horieť.
Vykurovače na kvapalné palivá
Ako palivo sa predovšetkým používa vykurovacia (motorová) nafta. Výhodou týchto vykurovačov je rýchle zakúrenie a vysoká účinnosť.
Vykurovače na plynné palivá
Ako palivo sa používa svietiplyn, zemný plyn, príp. propán-bután.
Kotly
Kotly možno rozdeliť podľa viacerých hľadísk:
- Podľa teplonosnej látky dodávanej do vykurovacej sústavy: vodné kotly, parné kotly, kombinované
- Podľa prevádzkových parametrov: nízkotlakové kotly, strednotlakové kotly (kotly s konštrukčným pretlakom vyšším ako 0,07 MPa, avšak nepresahujúci 1,6 MPa)
- Podľa použitého paliva: kotly na tuhé palivá, kotly na kvapalné palivá, kotly na plynné palivá, kotly kombinované alebo univerzálne, elektrokotly
- Podľa tlaku v spaľovacom priestore: Podtlakové kotly (kotly na tuhé palivá, kotly s horákmi na kvapalné a plynné palivá, ak spaľovanie prebieha pri nižšom tlaku ako je atmosferický tlak). Pretlakové kotly (kotly s horákmi na kvapalné alebo plynné palivá, v spaľovacom priestore ktorých sa palivo spaľuje pri zvýšenom tlaku vyvolaným ventilátorom horáka).
Výzvy a budúcnosť vykurovania
Vládne organizácie po celom svete si uvedomujú nielen výhody, ktoré so sebou SCZT prinášajú, ale aj to, aký majú potenciál pre budúcnosť.
Štvrtá generácia distribúcie tepla je obdobím najbližších troch desaťročí. Cieľom je prechod na nový energetický systém bez spaľovania fosílnych palív, čím by došlo k požadovanému zníženiu emisií skleníkových plynov. Plánuje sa s KVET, väčším využívaním odpadového tepla z priemyselných procesov, aplikáciou zdrojov tepla využívajúcich obnoviteľnú energiu a novinkou je snaha o využívanie tepla z výpočtových stredísk. Cieľom je zvýšiť energetickú účinnosť sústavy znížením tepelných strát v sieti a dodávať teplo budovám s nízkou potrebou energie.
V súvislosti s rastúcim ekologickým povedomím a potrebou boja proti klimatickým zmenám prechádzajú mestské vykurovacie systémy skutočnou revolúciou. Dnes nestačí, aby boli efektívne - musia byť aj šetrné k životnému prostrediu. Moderné vykurovacie systémy, ktoré spájajú inovatívne technológie s ekologickými riešeniami, sa stávajú nevyhnutným prvkom súčasných miest.
Budúcnosť diaľkového vykurovania sa opiera o technológie, ktoré minimalizujú emisie znečisťujúcich látok a maximalizujú energetickú efektivitu. S rastom miest sa zvyšuje potreba zavádzania novátorských riešení. Môžu inteligentné tepelné siete a systémy založené na obnoviteľnej energii úplne zmeniť spôsob, akým vykurujeme naše mestá? Všetko nasvedčuje tomu, že áno.
Okrem úspory a pohodlia ponúka prepojenie so smartfónmi či počítačom dodatočný stupeň zabezpečenia. Ľahko môžete monitorovať pohyb v dome, zavrieť na diaľku garážové vráta, nastaviť stupeň vyklopenia okien alebo zatiahnuť predokenné rolety pri búrke.
Výmena vykurovacieho systému v staršej budove má vo väčšine prípadov zmysel. Existujú však aj iné opatrenia, ktoré môžete prijať nezávisle od vykurovacieho systému. Pomôže to vášmu domácemu rozpočtu a životnému prostrediu.
Pri hydraulickom vyvážení systému sa odborník nastaví váš vykurovací systém tak, aby produkoval len toľko tepla, koľko potrebujete. Okrem toho sa tým optimalizuje rovnomerné rozloženie tepla v starej budove.
V súvislosti s narastajúcimi klimatickými výzvami sa moderné systémy diaľkového vykurovania stávajú kľúčovým prvkom udržateľného rozvoja miest. Vďaka pokročilým technológiám, ktoré zlepšujú energetickú efektivitu a minimalizujú negatívny vplyv na životné prostredie, môžu mestá lepšie reagovať na potreby svojich obyvateľov.
tags: #vykurovanie #na #zaciatku #20 #storocia