grijanje, prijenos toplinske energije od izvora topline prema zatvorenom prostoru, primarno radi ostvarivanja ugodnih uvjeta za boravak i rad korisnika. Na osjet ugodnosti, osim odjevenosti i fizičke aktivnosti, utječe temperatura zraka, temperatura unutarnjih ploha pregrada koje zatvaraju prostor te vlažnost zraka, gibanje zraka, čistoća zraka i dr. Grijanje ponajprije utječe na temperaturu zraka i ploha. Uređaj za grijanje ili sustav grijanja omogućuje prijenos topline korištenjem toplinske energije izgaranja goriva (kruto, kapljevito, plinsko), pretvaranjem električne energije u toplinu ili korištenjem obnovljivih izvora topline. Na taj se način u hladnome razdoblju godine postiže i održava temperatura zraka u prostoru, pri čemu se moraju nadoknaditi toplinski gubitci koji nastaju od grijanoga prostora prema hladnijem vanjskom okolišu. Uzimajući u obzir promjenjive potrebe prostora za grijanjem tijekom vremena, grijanje treba biti podesivo. Prilagodba grijanja potrebama korisnika provodi se regulacijom. Regulacija pritom treba biti što manje inertna, odn. što brža, kako bi se grijanje što prije prilagodilo novim uvjetima. Zbog spoznaje da su klasični izvori energije ograničeni i da korištenje energije može dovesti do zagađenja okoliša, u modernoj se tehnici sve više pozornosti pridaje uštedi energije za grijanje i korištenju obnovljivih izvora topline.

Osnovni pojmovi i izvedbe

Prema vrsti energetskog izvora grijanje može biti na kruto gorivo (drvo, ugljen), na kapljevito gorivo (loživo ulje), na plinsko gorivo (prirodni plin, ukapljeni naftni plin), na električnu energiju ili na obnovljive izvore (solarno, na biomasu, geotermalno). Prema načinu proizvodnje, prijenosa i odavanja topline grijanje može biti pojedinačno (lokalno), centralno ili daljinsko. Kod pojedinačnih uređaja proizvodnja i odavanje topline odvijaju se unutar grijane prostorije. Kod postrojenja za grijanje rabi se sustav kao cjelina sastavljena od niza povezanih elemenata, kojima se osigurava njegovo pravilno, učinkovito i sigurno funkcioniranje. Toplina se u postrojenju proizvodi u središnjem izvoru topline za više prostorija ili za zgradu (centralno grijanje), odn. za više zgrada, naselje ili grad (daljinsko grijanje). Izvor topline, u kojem se zagrijava ogrjevni medij kao prijenosnik topline, može biti kotao, dizalica topline, kogeneracijski uređaj, sunčani kolektor i dr. Prijenos topline od izvora topline do grijanih prostora obavlja se cijevnim razvodom ogrjevnoga medija. Prema vrsti ogrjevnoga medija grijanje može biti toplozračno, toplovodno (do 105°C), vrelovodno (više od 105°C), parno ili neposredno s radnom tvari. U današnje doba su najčešći sustavi centralnoga grijanja toplom vodom. Prema temperaturi tople vode grijanje može biti niskotemperaturno (do 40°C), srednjotemperaturno (40°C do 70°C) ili visokotemperaturno (više od 70°C). Prema izvedbi cijevnoga razvoda tople vode grijanje može biti jednocijevno ili dvocijevno. Prema načinu cirkulacije tople vode grijanje može biti s prirodnom cirkulacijom (gravitacijsko) ili s prisilnom cirkulacijom (uz pomoć pumpe). Izmjenjivači topline koji odaju toplinu u grijanim prostorima nazivaju se ogrjevna (grijaća) tijela te, ovisno o izvedbi, to čine pretežno konvekcijom ili zračenjem. Kod centralnoga grijanja toplom vodom, ogrjevna tijela najčešće su radijator (člankasti, pločasti), konvektor, panelno grijalo (podno, zidno, stropno) i cijevno grijalo. Nakon odavanja topline u prostoru preko ogrjevnih tijela, ogrjevni medij struji prema izvoru topline kako bi se ponovno zagrijao. Prema vrsti ekspanzijskog elementa za prihvaćanje viška vode zbog povećanja obujma kao posljedice zagrijavanja, sustav grijanja može biti otvoreni ili zatvoreni. Kod otvorenoga je sustava ogrjevni medij preko ekspanzijske posude u izravnoj vezi s vanjskim okolišem, dok kod zatvorenoga sustava nije tako. Zbog toga se u otvorenome sustavu ekspanzijska posuda mora postaviti iznad najvišega elementa, dok se u zatvorenome sustavu ekspanzijska posuda može postaviti i na najnižem mjestu, npr. u kotlovnici. Posebna podvrsta otvorenoga sustava jest ekspanzijski modul za održavanje tlaka s tzv. diktir-pumpama, postavljanje kojih se provodi prema principima koji vrijede za zatvoreni sustav. Za pravilan rad u svim uvjetima korištenja, potrebno je opremiti sustav pomoćnim elementima, kao što su regulacijski i sigurnosni uređaji.







Povijest

Najstariji način grijanja je paljenje vatre loženjem drva u otvorenome ložištu (ognjište). U početku se dim iz kućnog ognjišta odvodio kroz otvor na krovu iznad njega, a poslije su se razvili dimnjaci (od XIII. st.) koji su učinkovito odvodili dim iz kuće. Znatno se smanjenje zadimljenosti postignulo grijanjem uz pomoć metalnih zdjela i pladnjeva sa žarom drvenog ugljena koji se ložio izvan grijanoga prostora, o čemu svjedoče arheološki nalazi iz Azije i Europe. Taj način grijanja zadržao se u uporabi niz stoljeća pa se npr. engleski parlament tako grijao sve do kraja XVIII. st.







Poslije je slijedilo smještanje otvorenih ložišta uz zid te obzidavanje u oblik kamina, uz uporabu zidanoga dimnjaka. Prve zidane peći sa zatvorenim ložištem pojavile su se u Europi u XIV. st. i često su bile obložene kamenim ili keramičkim pločicama. Peći od lijevanoga željeza ložene ugljenom rabile su se za grijanje od XVII. st. Prijenos topline izgaranjem krutoga goriva bio je najčešći način grijanja sve do polovice XX. st. Iako su se prve peći na loživa ulja pojavile početkom XX. st., masovnije korištenje započelo je tek nakon II. svj. rata, a 1960-ih pojavile su se i tehnički usavršene plinske peći. Njihova se primjena veoma proširila i održala do današnjega doba, uz odgovarajuća tehnička, sigurnosna i estetska poboljšanja.

Ostatci prvoga centralnoga grijanja, pod nazivom ondol, pronađeni su u Aziji, na korejskom poluotoku, i datiraju iz 1000. pr. Kr. Bilo je to podno grijanje s ložištem u kuhinji, iz kojega se vrući dim vodio kroz prostor ispod poda prema dimnjaku na suprotnoj strani kuće te odavao toplinu grijanim prostorijama. Slično, tehnički unaprijeđeno rješenje pojavilo se u rimskim kupeljima (termama) oko 80. pr. Kr. pod nazivom hipokaust, po kojem se taj način grijanja i danas naziva hipokaustično grijanje. Ložište je bilo pokraj kuće i iz njega je vrući dim strujao u prostor ispod poda. Dim se odvodio u vanjski okoliš kroz otvore u zidovima.







U prvim se izvedbama grijao samo pod, a u kasnijima su se grijali i zidovi. Prvim sustavom centralnoga grijanja toplom vodom smatra se izvedba Šveđanina Martena Trifvalda iz 1716. za grijanje staklenika u Newcastleu u Engleskoj. Prvim centralnim toplovodnim grijanjem stambenoga prostora smatra se izvedba francuskog arhitekta Jeana Simona Bonnemaina iz 1777. za dvorac Château du Pêcq u blizini Pariza. Masovnije korištenje centralnoga grijanja u stambenim prostorima, s kotlom kao izvorom topline, započelo je tek početkom XIX. st., ponajprije zbog visoke cijene. Jedan od ključnih trenutaka u razvoju modernih sustava centralnoga grijanja kakve poznajemo danas jest izum radijatora sredinom XIX. st. Cirkulacija tople vode cijevima od kotla do ogrjevnih tijela u ondašnjim sustavima ostvarivala se prirodnim putem, odakle potječe njihov naziv gravitacijski sustavi. Cijevi tih sustava imale su velike promjere da bi se smanjenjem otpora strujanja osigurao protok vode. Primjena pumpi za cirkulaciju vode u sustavima grijanja započela je početkom XX. st. Prvo grijanje vodenom parom izveo je 1745. Englez William Cook, a u prvome sustavu centralnoga grijanja s parnim kotlom primijenio ga je 1774. James Watt na svojoj obiteljskoj kući.

Prvim komercijalno uspješnim sustavom daljinskoga grijanja s vodenom parom kao ogrjevnim medijem smatra se sustav s toplanom u Lockportu, SAD, iz 1877. Početkom XX. st. počeo se rabiti sustav daljinskoga grijanja vrelom vodom, čime je omogućen prijenos topline na veće udaljenosti, smanjeni su gubitci topline u razvodu, a održavanje je postalo jeftinije.

Znatan porast cijene konvencionalnih energenata u drugoj polovici XX. st. dovodi do ubrzanog razvoja i korištenja alternativnih izvora energije u sustavima grijanja, kao što su dizalice topline, sunčani toplinski kolektori, geotermalni izvori, kogeneracija i dr. Masovnijoj uporabi tih sustava dodatno pogoduje sve bolja toplinska zaštita modernih zgrada, iz čega proizlazi sve niža potrebna temperatura ogrjevnoga medija.

Grijanje u Hrvatskoj

Povijest

Razvoj grijanja u Hrvatskoj prati razvoj u svijetu te su mnogobrojni nalazi od pretpovijesnih ognjišta do antičkih hipokausta, srednjovjekovnih i novovjekovnih → kamina, → kaljevih peći  i → dimnjaka. O prvome centralnome grijanju u Hrvatskoj nema preciznih podataka, ali se zna da se početkom XX. st. rabilo u velikim zgradama poput luksuznih hotela, kazališta, Hrvatskoga sabora i sl. Centralno grijanje u stambenim prostorima pojavljuje se rijetko, uglavnom u kućama imućnijih građana od 1930-ih.

Prvo daljinsko grijanje u Hrvatskoj izvedeno je 1954. kao dvocijevni sustav s vrelom vodom između tadašnje Elektrane Zagreb (poslije EL-TO) u Zagorskoj ulici i tvornice Rade Končar. Vrelovod je imao toplinsku snagu 15 MW i bio je dug 1700 m. Slijedio je brz razvoj vrelovodne i parne gradske cijevne mreže te izgradnja toplane na Žitnjaku (TE-TO) 1963. Iste je godine započela s radom i toplana u Osijeku.







Proizvodnja

U Hrvatskoj je proizvodnja uređaja i opreme za grijanje ponešto kasnila u odnosu na razvoj te industrije u svijetu. O proizvodnji u doba prije II. svj. rata vrlo je malo podataka. Početak proizvodnje kotlova za potrebe industrije bio je ujedno i početak razvoja opreme za grijanje. Na području Hrvatske radilo je nekoliko malih ljevaonica (Zagreb, Požega i dr.) koje su među ostalim lijevale i peći za grijanje, npr. → Plamen iz Požege, osnovan 1922. Poznato je da je 1926. proizveden prvi parni kotao u tadašnjoj Tvornici vagona, strojeva i mostova (→ Đuro Đaković Grupa) u Slavonskome Brodu. Nakon II. svj. rata, za intenzivnog razvoja industrijske proizvodnje pojavljuje se niz tvornica koje u početku proizvode industrijsku toplinsku opremu, a potom i opremu za grijanje. Osim tvornice Đuro Đaković, parne kotlove proizvodile su → Tvornica parnih kotlova (TPK) iz Zagreba i TPK Orometal iz Oroslavja. Od kraja 1950-ih kotlove za grijanje toplom vodom proizvodi tvornica Toplota iz Zagreba, a od 1990. peći i kotlove za grijanje proizvodi Centrometal iz Macinca. Uređaje za grijanje toplim zrakom (termogene) proizvodi tvornica → Ventilator iz Zagreba (osnovana 1932). Proizvode se i elementi sustava grijanja, npr. lijevani željezni radijatori u tvornici → Plamen iz Požege (od 1960-ih), predizolirane cijevi za toplinske mreže u tvornici Oriolik iz Oriovca (od 1970), lijevani aluminijski radijatori u tvornici → Lipovica iz Popovače (od 1974), solarni kolektori u tvornici → Tehnomont iz Pule (od 1975), spremnici, izmjenjivači topline i ekspanzijski elementi u tvornici Pireko iz Oroslavja (od 1992) te drugi proizvodi u manjim radionicama i pogonima.













Ugradnji opreme obavezno prethodi projektiranje sustava grijanja, gdje se mogu navesti veliki projektni uredi poput→ Arhitektonskoga projektnoga zavoda, osnovanoga u Zagrebu 1946., u sastavu kojega je bio i odjel za projektiranje instalacija u zgradama te poduzeće Grijanje, koje je osim proizvodnje kotlova i odjela za montažu imalo i projektni ured za instalacije. Veliko poduzeće za montažu opreme bio je → Monter iz Zagreba (osnovan 1948), koji je također imao odjele za projektiranje u Zagrebu i Splitu. Danas u Hrvatskoj postoji niz projektnih i monterskih poduzeća.

Nastava

Kraljevska zemaljska obrtna škola u Zagrebu, osnovana 1882., početak je institucionaliziranog obrazovanja stručnih radnika u Hrvatskoj. Jedan dio tada obrazovanih majstora obrtnika obavljao je i poslove u graditeljstvu. Moderna era u obrazovanju radnika tehničke struke započinje 1937. osnivanjem Srednje tehničke škole u Zagrebu, koja je 1946. promijenila naziv u Savezna tehnička škola. Za područje tehnike grijanja naročito značajno bilo je zanimanje strojarski tehničar, koji je bio osposobljen za obavljanje poslova u projektiranju, izgradnji, pripremi i vođenju proizvodnje te u održavanju postrojenja. Niz godina strojarski tehničari su, surađujući s inženjerima, bili važni sudionici u projektiranju, stručnom nadzoru i izvođenju mnogih postrojenja za grijanje. Poslije su uvedeni obrazovni programi za zanimanja kao što su instalater-monter, instalater grijanja i klimatizacije i sl. Danas se izobrazba radnika tehničke struke obavlja u trogodišnjim i četverogodišnjim strukovnim srednjim školama.

Visokoškolska izobrazba inženjera započinje osnivanjem Tehničke visoke škole u Zagrebu 1919, a koje je jedan od nasljednika i današnji → Fakultet strojarstva i brodogradnje. Na školi se tehnika grijanja u početku nije predavala kao zaseban predmet, već su se pojedine teme obrađivale u sklopu termodinamike i toplinskih strojeva. Prvi profesor za područje toplinskih strojeva izabran na Školi 1921. bio je → Josip Miler. Miler je držao predavanja iz šest temeljnih kolegija, među kojima su i Termodinamika te Teorija i gradnja parnih strojeva. Miler je bio i prvi predstojnik Zavoda za tehničku termodinamiku i toplinske strojeve, osnovanoga 1930. U Laboratorij za strojarstvo Tehničkoga fakulteta došao je 1926. kao asistent → Fran Bošnjaković, termodinamičar svjetskoga glasa. Bošnjaković je redoviti profesor postao 1936., među ostalim i kolegija Nauka o toplini I i II, u okviru kojih se obrađuju i teme važne za tehniku grijanja. Bošnjaković je otišao 1953. za redovitoga profesora u Braunschweig, a predavanja iz Nauke o toplini preuzeo je → Milan Viličić, koji je u tadašnji Zavod za toplinu i hlađenje na strojarskome odjelu Tehničkoga fakulteta došao 1940. kao asistent Bošnjakoviću. Viličić je predavao od 1942. na arhitektonskome odjelu Građevne instalacije, a 1948. uveo je novi kolegij Grijanje i ventilacija na strojarskome odjelu, što je početak specijalizirane visokoškolske izobrazbe inženjera u području tehnike grijanja u Hrvatskoj. Naziv kolegija ubrzo je promijenjen u Grijanje i klimatizacija. Od 1961. u izvođenju nastave iz toga kolegija na tadašnjem Strojarsko-brodograđevnom fakultetu kao asistent je sudjelovao Branko Raos (1928–2005), koji je 1966. postao predavačem. Od 1981. do danas Grijanje se predaje kao zaseban predmet na usmjerenju Termotehnika na Fakultetu strojarstva i brodogradnje u Zagrebu. Suradnja toga fakulteta s gospodarstvom u području tehnike grijanja jedna je od rijetkih koje se odvijaju neprekinuto od početka izobrazbe. Viličić je 1942. položio stručni ispit za ovlaštenoga strojarskog inženjera, čime je među ostalim stekao pravo izradbe projekata i provođenja stručnoga nadzora nad izgradnjom postrojenja grijanja. Od tada do danas svi nastavnici Fakulteta koji su sudjelovali u izvođenju nastave iz kolegija Grijanja također su ovlašteni inženjeri te sudjeluju u projektiranju i u stručnome nadzoru pri izgradnji mnogih značajnih zgrada u Hrvatskoj u posljednjih 70 godina.

U Rijeci osnivanjem Strojarskog fakulteta 1960. započela je nastava iz Nauke o toplini, u početku uz pomoć nastavnika iz Zagreba. Ubrzo je osnovan i Zavod za toplinu i hlađenje, kamo je 1967. kao asistent došao Josip Pažanin (1928–1992). Pažanin je započeo 1970. na Mornaričko-tehničkoj akademiji u Puli držati predavanja iz kolegija Grijanje i klimatizacija, a na Strojarsko-brodograđevnome fakultetu u Rijeci izabran je 1972. za docenta na kolegiju Grijanje, ventilacija i klimatizacija. Danas se Tehnika grijanja predaje kao zaseban predmet na → Tehničkome fakultetu u Rijeci. Na → Fakultetu elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje u Splitu nastava iz predmeta Grijanje i klimatizacija izvodi se od 1990-ih. Prvi predavač bio je Josip Grabovac, vanjski suradnik s Građevinsko-arhitektonskoga fakulteta u Splitu.

Osim u okviru studija strojarstva, područje tehnike grijanja predavalo se u skraćenom obliku od 1942. u sklopu kolegija Građevne instalacije na studiju arhitekture (M. Viličić). Prvi nastavnik toga kolegija zaposlen na Arhitektonskome fakultetu bio je Mirko Šram (1909–1995), diplomirani strojarski inženjer koji je 1965. izabran za višega predavača. Šram je 1975. postao izvanredni profesor Građevnih instalacija. Danas se tehnika grijanja obrađuje u dijelu gradiva iz kolegija Instalacije u zgradama I i II na Arhitektonskome fakultetu u Zagrebu.

Znanstvena i stručna publicistika

U nas do današnjega doba u tehnici grijanja prevladava literatura na njemačkom i engleskom jeziku. Jedno od najznačajnijih djela je priručnik Hermana Recknagela, tiskan prvi put 1897. u Njemačkoj na 173 stranice, a do danas je doživio više od 70 izdanja te uz stalne nadopune i poboljšanja ima više od 2400 stranica; od 1982. u Beogradu izlazi i u prijevodu za tadašnju Jugoslaviju kao Priručnik za grejanje i klimatizaciju. Od knjiga na hrvatskome jeziku ističu se: Centralno grijanje, ventilacija, klimatizacija (M. Šivak, 1974−98), Plinarski priručnik (V. Strelec, 1977−2014), Osnove i regulacija sustava grijanja, ventilacije i klimatizacije, dio I. i dio II. (P. Donjerković, 1996) te Priručnik za grijanje (B. Labudović, 2005–15).

Od 1969. na Zagrebačkome velesajmu neprekinuto se bijenalno održava međunarodni simpozij Interklima, kao tradicionalno mjesto susreta znanstvenika i stručnjaka iz područja tehnike grijanja. Radovi sa simpozija se redovito objavljuju u Zborniku radova.

Od stručnih časopisa, najpoznatiji je EGE: energetika, gospodarstvo, ekologija, etika koji izlazi od 1993.

Udruženja

Inženjeri za područje tehnike grijanja tradicionalno su strukovno povezani s ostalim inženjerima koji obavljaju poslove u graditeljstvu. Malobrojni hrvatski inženjeri, školovani u inozemstvu, osnovali su 1878. Klub inžinira i arhitekta, koji se smatra prvim strukovnim udruženjem te vrste i početkom komorskog udruživanja struke u nas. To udruženje, bez obzira na česte promjene naziva, okupljalo je ovlaštene inženjere i arhitekte, a njegov je rad bio reguliran ondašnjim zakonima i pravilnicima. Nakon II. svj. rata prekinut je dotadašnji način strukovnog udruživanja u graditeljstvu, te je 1946. osnovano Društvo inženjera i tehničara, udruga s dobrovoljnim članstvom. Ponovno institucionaliziranje udruživanja ovlaštenih inženjera započinje 1998., od kada djeluje Hrvatska komora arhitekata i inženjera u graditeljstvu, reorganizacijom koje 2009. nastaje → Hrvatska komora inženjera strojarstva, koja danas okuplja i ovlaštene inženjere za područje tehnike grijanja.