Vykurovanie vodnou parou má bohatú históriu a zohralo významnú úlohu v priemyselnej revolúcii a rozvoji moderného vykurovania. Tento článok sa zameriava na históriu vykurovania vodnou parou, súčasné využitie a moderné alternatívy, pričom sa dotýka aj problematiky bezpečnosti a environmentálnych aspektov.
História vykurovania vodnou parou
Myšlienka využitia pary ako zdroja energie je stará stáročia. Prvé zmienky o parných strojoch siahajú do starovekého Grécka, no praktické využitie prišlo až v 18. storočí.
Parný stroj a jeho vplyv
O parnom stroji sa hovorilo stáročia, ale spoločenské pomery a vhodné konštrukcie mu nedovolili zrodiť sa skôr ako v poslednej tretine 18. storočia. Na pohon vtedajších strojov už nestačila sila zvierat, vetra, vody, bola využívaná až do krajností. Bolo jasné, že musí prísť nový stroj. Prvý fungujúci parný stroj postavil v roku 1712 Thomas Newcomen a čerpal pôvodne vodu z baní. Bol to však nedokonalý vynález, o čom svedčí, že mal kotlík ako čajník a zdvih piesta 15 cm. Okolo roku 1780 James Watt zostrojil výkonný piestový parný stroj s regulátorom rýchlosti. Keď prišiel na myšlienku zhotoviť stroj s kondenzátorom a urobil premenu z priamočiareho pohybu na rotačný, mohol sa parný stroj stať motorom, ktorý potreboval priemysel. Parný stroj sa stal univerzálnym motorom a vrcholne prispel k revolúcii v priemysle i doprave.
Horením paliva v parnom stroji vzniká teplo, ktoré premieňa vodu na vodnú paru. Pomocou vstupných ventilov je potom touto parou plnený parný valec. Nasleduje expanzia pary - para hýbe piestom a zároveň klesá jej tlak a teplota. Tým nastane premena tepelnej energie vodnej pary na mechanickú prácu pary. Potom nasleduje tzv. výfuk pary otvorením výstupných ventilov na druhej strane valca. Po vstupe pary zo vstupných ventilov a spätnom pohybe piestu sa para vytlačuje, časť sa však vo valci ponecháva a opäť sa stláča (kompresia), aby sa steny valca pred plnením čerstvou parou opäť ohriali. Vstup a výstup pary z valca parného stroja sa riadi rozvodom. Pomocou ojnice a kľukového hriadeľa je potom vzniknutá energia prevádzaná ku kolom. Časť energie sa teda spotrebuje na pohon týchto súčastí.
Omnoho efektívnejšie by ale bolo, keby tlak pary mohol otáčať kolmi bezprostredne, podobne ako dopadajúca voda roztáča mlynské kolá. Problém bol však v tom, že kolá museli mať stálu vysokú rýchlosť, aby mal parný stroj dobrý výkon. Tento problém sa dlho nedarilo vyriešiť, až roku 1884 zostrojili Angličan Parsons spolu so Švédom Lavalom prvú parnú turbínu. Hnací rotačný lopatkový stroj, ktorý transformuje energiu vodnej pary na kinetickú energiu obežného kola postupne v niekoľkých stupňoch,, a to prostredníctvom lopatiek umiestených na rotujúcom hriadeli a obtekaných vodnou parou. Podľa využitia výstupnej pary sú parné turbíny kondenzačné, protitlakové alebo odberové. Podľa náväznosti na poháňací stroj zasa priamo spojené alebo s prevodom.
Prečítajte si tiež: Možnosti vykurovania olejom
Využitie pary v doprave
Parná lokomotíva je najstaršie hnacie vozidlo. Keď v roku 1814 George Stephenson zostrojil prvú využiteľnú lokomotívu, stala sa náhradou „konských železníc“. Dosiahla vtedy obdivuhodnú rýchlosť 45km/h. Tepelnú energiu z uhlia však využijú lokomotívy len na cca 7 až 8%, preto sa istý čas pokusne vyrábali lokomotívy s kondenzačnou turbínou. Tepelná účinnosť stúpla na 15%, no náklady boli obrovské a tak sa od výroby upustilo. V súčasnosti už sa využívajú motorové a elektrické ťažné vozidlá a para slúži len na vykurovanie vlakovej súpravy.
Parník Loď, poháňaná parným motorom, v súčasnosti parnou turbínou s prevodovým prístrojom, ktorá poháňa lodnú vrtuľu. Para sa vyrába v parných kotloch. Charlotte Dundas bola pravdepodobne prvá úspešná loď s parným pohonom, ktorú od roku 1801 v Škótsku používali ako ťažný čln.
Súčasné využitie a moderné alternatívy
Hoci sa parné vykurovanie už bežne nepoužíva v domácnostiach, stále má svoje uplatnenie v priemysle a energetike.
Priemyselné využitie
V priemyselných procesoch sa para využíva na ohrev, sterilizáciu a pohon strojov. Parné turbíny sa používajú na výrobu elektrickej energie v tepelných elektrárňach.
Energetika
V energetike sa para využíva na výrobu elektrickej energie v tepelných elektrárňach. Para poháňa turbíny, ktoré generujú elektrickú energiu.
Prečítajte si tiež: Moderné vykurovacie riešenia pre kúpeľne
Modernizácia vykurovania
Namiesto budovania tepelného čerpadla či kúpy kotla na biomasu veľakrát na zníženie nákladov na vykurovanie postačí vymeniť starý plynový kotol za nový. Moderné kotly dokážu totiž získať výrazne viac tepla ako tie staršie. Aj keď patrí plynové kúrenie k tým najdrahším, mnoho ľudí ho uprednostňuje pre jeho nenáročnosť. Stačí otočiť vypínačom, nastaviť na termostate potrebnú teplotu a kotol už hreje. Nie je potrebné zháňať drevo ani prikladať. V porovnaní s minulosťou však už aj plynové kotly prešli modernizáciou. Klasický plynový kotol totiž funguje na tom, že v ňom horí plyn, ktorý ohrieva vodu do radiátorov. Lenže spolu so splodinami do komína uniká aj vodná para, ktorá má vysokú teplotu. Problém s unikajúcou vodnou parou riešia kondenzačné kotly. Tie zachytávajú unikajúce splodiny a chladia ich. Vodná para sa preto zráža a odovzdá kotlu kondenzačné teplo. Výhodou kondenzačných kotlov je aj to, že výrobcovia k nim ponúkajú nový spôsob regulácie teploty. Okrem vnútorného termostatu ich možno vybaviť aj vonkajšou sondou, ktorá sleduje zmeny vonkajšej teploty. Kotol tak vie, kedy má prikúriť skôr, ako sa zníži vnútorná teplota. Pri kondenzačných kotloch je možné nastaviť aj väčší rozsah výkonu ako pri klasických kotloch. Minimálny výkon sa začína na úrovni štyroch kilowattov. Pri klasických kotloch sa výkon začína od deviatich kilowattov. Nízky výkon sa dá využiť najmä na jeseň a na jar, keď netreba kúriť naplno.
Bezpečnosť a environmentálne aspekty
Pri využívaní pary je dôležité dbať na bezpečnosť a minimalizovať environmentálny dopad.
Bezpečnostné opatrenia
Vzhľadom na vysokú teplotu a tlak pary je nevyhnutné dodržiavať prísne bezpečnostné opatrenia. Pravidelné kontroly a údržba zariadení sú kľúčové pre prevenciu nehôd.
Environmentálny dopad
Horením paliva v parných strojoch vzniká CO2, ktorý prispieva k skleníkovému efektu. Preto je dôležité hľadať alternatívne zdroje energie a využívať moderné technológie na znižovanie emisií. Spaľovaním dreva vzniká v moderných vykurovacích zariadeniach neutrálny CO2, životné prostredie je tým menej zaťažované.
Príklad z praxe: Kúpele Grössling
Mestské kúpele Grössling v Bratislave sú jednou z posledných neobnovených národných kultúrnych pamiatok v centre mesta. Kúpele boli pre verejnosť naposledy otvorené v roku 1994 a neodmysliteľne patria k histórii hlavného mesta. Rekonštrukcia bude prebiehať predbežne do roku 2026, kedy sa majú kúpele otvoriť verejnosti.
Prečítajte si tiež: Vykurovanie plynom a zásobníkový ohrev
Súčasťou areálu kúpeľov bude aj suchá sauna, ktorá sa v podobe teplovzdušnej komory nachádzala v Grösslingu už v roku 1895. Obnovenie suchej sauny prispeje nielen k oživeniu histórie, ale aj k zatraktívneniu služieb pre návštevníkov. V blízkosti sedacích bazénov nájdu návštevníci parný kúpeľ. Aj priestor parného kúpeľa je navrhnutý tak, aby kopíroval pozíciu pôvodného svetlíka. Po dokončení búracích prác bude projekt pokračovať reštaurátorskou obnovou historických kotlov z roku 1912. Dnes už nefunkčné kotle budú zakomponované do priestoru Grösslingu.
tags: #vykurovanie #vodnou #parou #historia