ABSOLVENT BANÍCKEJ AKADÉMIE V BANSKEJ ŠTIAVNICI PETER VON RITTINGER SKONŠTRUOVAL PRVÉ TEPELNÉ ČERPADLO

 

Ing. Vladimir Orovnický, President at Slovak association for cooling, air-conditioning and heat pump ▪️ Managing Director at Daikin Slovakia

S konštrukciou tepelného čerpadla sa nám na Slovensku spája meno rodáka z Liptova Aurela Stodolu, ten však nebol konštruktérom úplne prvého tepelného čerpadla. Aurel Stodola bol konštruktérom prvého tepelného čerpadla, ktoré dokázalo pracovať aj v režime chladenia. Bolo umiestnené na radnici v Zürichu, veľa zdrojov však mylne uvádza, že sa nachádzalo na radnici v Ženeve, ale len bežný pohľad na mapu dokazuje, že využitie vody z priľahlého jazera by bolo v tej dobe pomerne problematické, zatiaľ čo radnica v Zürichu si túto možnosť vyslovene pýta.

Historické zdroje väčšinou ako konštruktéra prvého tepelného čerpadla uvádzajú Petra von Rittingera, rodáka z Nového Jičína. Tak ako v živote Aurela Stodolu bolo jeho formovanie dané hlavne štúdiom na technickej univerzite v Zürichu, formovanie Petra von Rittengera nastáva predovšetkým počas štúdia na banskej akadémii v Banskej Štiavnici v rokoch 1836-1839.

Inovácie v baníckom regióne Banská Štiavnica

Banská akadémia v B. Štiavnici bola prvou banskou (niektoré zdroje dokonca udávajú, že aj prvou technickou) vzdelávacou inštitúciou s hodnosťou univerzity a jej založenie sa udialo v roku 1762. Bola jednoznačne špičkovou technickou univerzitou v rámci celej Európy a štiavnický región vďaka prekvitajúcemu baníctvu bol naozaj technickým „Silicon Valley“ vtedajšieho obdobia.

Banská Štiavnica podľa znázornenia uvedeného v diele L. F. Marsigli: Danubius Pannonico-mysicus, observationibus z roku 1726

 

Prvé písomné zmienky o baníctve v tomto regióne sa datujú do roku 1075, keď sa tak udialo v zakladajúcej listine opátstva v Hronskom Beňadiku. Technická revolúcia prichádza do tohto regiónu v roku 1722, kedy Isaac Potter inštaluje v Novej Bani tzv. Potterov ohňový stroj slúžiaci na čerpanie vody z baní, jedná sa o parný atmosférický stroj tzv. Newcomenovského tipu prvý krát skonštruovaného v roku 1712. Potterov parný stroj je skonštruovaný len 10 rokov po konštrukcii originálu v Anglicku a je označovaný za ako prvý parný stroj skonštruovaný v kontinentálnej Európe

 

Opis stroja napísal v roku 1725 G. M. Kortum

Stroj poháňal tri piestové čerpadlá. Za minútu stroj dosiahol priemerne 13 zdvihov a tak za 24 hodín dokázal vyčerpať až 45 000 vedier vody, t.j. 2300 m3 vody. 

Na tie časy to bol vynikajúci výkon. Čerpadlo poháňané vodným kolesom za 24 hodín vyčerpalo len 2 880 vedier vody, pritom na tento výkon spotrebovalo 180 000 vedier pohonnej vody. Výkon novobanského ohňového stroja sa rovnal výkonu štyroch gápľov, ktoré poháňalo dovedna 64 koní. A v tomto momente nastala malá parná revolúcia v štiavnickom regióne, kde tieto stroje svojim nasadením a rozmachom výrazne uľahčovali ťažbu vzácnych kovov v tomto regióne.

Po približne 100 rokoch od začiatku písania histórie parných strojov v štiavnickom regióne prichádza do banskej akadémie Rittenger (1836). Práve poznatky o parných strojoch, ktoré využívajú množstvo termodynamických dejov, a ktorých je v danom regióne už veľké množstvo, nemalou mierou prispievajú k technickej orientácii a formovaniu Rittigerových vedomostí v tejto oblasti.

Po skončení štúdia Peter Rittinger pôsobil v Banskej Štiavnici vo funkcii stupného inšpektora banskoštiavnických erárnych baní (vo viacerých literárnych prameňoch je zmienka, že počas štúdií a po ich skončení vypomáhal na Akadémii prednáškami z vyššej matematiky a deskriptívnej geometrie). Petra Rittingera vo funkcii stupného inšpektora zaujímali okrem úpravníckych aj iné technické problémy. V roku 1842 predložil napríklad návrh na protičelbu v Dedičnej štôlni cisára Františka,  protičelby Voznickej dedičnej štôlne. K technickým inováciám zavedeným Rittingerom patrí aj riedenie rudnej suroviny vodným prúdom z roku 1845. Zostrojenie a použitie bubnovej premývačky rudnej suroviny z roku 1850.

Konštrukcia prvého tepelného čerpadla

Z Banskej Štiavnice prešiel P. Rittinger v roku 1848 pracovať do Brandýsa v Čechách, odkiaľ bol v roku 1850 preložený na Ministerstvo poľnohospodárstva a baníctva vo Viedni za sekčného radcu. 

P. Rittinger mal podiel aj na zdokonalení piestových čerpadiel. Aj v banskoštiavnickom rudnom revíre sa a v 2. polovici 19. storočia používali diferenciálne čerpadlá vynájdené Althansom a zdokonalené P. Rittingerom. P. Rittinger vo funkcii sekčného radcu kladne zasiahol i do chodu banskoštiavnickej akadémie. V školskom roku 1860-1861 sa na Akadémii začalo čiastočne vyučovať a od školského roku 1861-1862 sa už úplne vyučovalo podľa nového učebného plánu, ktorý bol výsledkom reformy vypracovanej Rittingerom a schválenej pre všetky banícke školy v habsburskej monarchii

Je evidentné, že popri práci na ministerstve sa stále venoval aj inováciám a takto sa dostal aj k problému ťažby a výroby soli v Rakúsku.

Región Salzkamengut je jedným z najstarších regiónov v Rakúsku kde sa ťaží soľ. Dlhotrvajúca ťažba spôsobovala, to že sa v regióne drevo stávalo veľmi nedostatkovou surovinou a jeho transport do tejto oblasti bol problematický.  Drevo sa používalo ako palivo pri procese výroby soli z vyťaženej soľanky. Je to veľmi energeticky náročný proces, kde na získanie 1 kg soli sa musí odpariť približne 3 kg vody, na čo je potrebné veľké množstvo dreva, ktoré nebolo k dispozícii v požadovanom množstve.

Peter von Rittinger  bol prvý, kto sa pokúsil o realizáciu myšlienky kde pomocou kompresie pár mal snahu vytvoriť v danom procese úsporu energie. V pilotnom meradle navrhol a nainštaloval prvé známe skúšobné tepelné čerpadlo určené len na vykurovanie s výkonom 14 kW.Spustenie Rittingerovho "parného čerpadla" bolo v roku 1857.

Soľanka sa privádza do hornej časti nádoby

Ktorá je uzatvárateľná a má dve časti: chladnejšia, horná časť obsahuje soľanku zmiešanú s vodnou parou pri nízkej teplote a nízkom tlaku; spodná časť je oddelená kovovou doskou s vysokou tepelnou vodivosťou. Chladnejšia para sa stláča kompresorom, ktorý je poháňaný vodným kolesom. Na spustenie procesu sa všetky priestory naplnia parou zohriatou na 100°C. 

Pri vyššom tlaku je teplota vyparovania / kondenzácie vyššia. Horúca, hustá para teda kondenzuje na vrchu spodného priestoru a uvoľňuje teplo, ktoré je dostupné v hornom priestore  na ohrievanie chladnejšej „vstupnej pary“. To spôsobí, že soľ sa vyzráža v hornej komore, kde sa pravidelne zbierala.

Hoci prevádzka bola v súlade s jeho teoretickými výpočtami, Rittingerov pilotný systém nefungoval dobre: bol to nespoľahlivý proces, pretože nádoba sa pravidelne otvárala, aby sa odstránila vyzrážaná soľ.

Pravdepodobne stimulovaný experimentmi Rittingera v Ebensee, prvé skutočne funkčné zariadenie na výrobu soli s kompresiou pár vyvinul vo Švajčiarsku Antoine-Paul Piccard a inžinier JH Weibel zo spoločnosti Weibel-Briquet v Ženeve v roku 1876. 

V roku 1877 toto prvé tepelné čerpadlo bolo inštalované v soľnom závode v Bex vo Švajčiarsku. Systém bol väčší ako  Rittingerove pokusné zariadenie a produkovalo približne 175 kg soli za hodinu v nepretržitej prevádzke.

 

Slovenská stopa v konštrukcii tepelných čerpadiel

Z uvedených faktov jasne vyplýva ako silno Rittingera formovalo štúdium na v tých časoch najpokrokovejšej technickej univerzite v Európe a následná práca v technologicky rozvinutom regióne v Banskej Štiavnici, ktorý intenzívne podporoval inovácie. Je až neuveriteľné ako táto stará kombinácia kvalitného školského systému a inovatívneho regiónu je stále aj dodnes základnou esenciou kvality a inovácií.

Vo svete nie je veľa špičkovej technológie, ktorá dokáže dnes využívať obnoviteľné zdroje a pri ktorej môžeme naozaj bez okoľkov povedať, že na jej vývoj mal výrazný vplyv slovenský inovatívny región, slovenská technická škola a aj slovenský rodák ( Stodola ). Slovenská DNA v technológii tepelného čerpadla je naozaj výrazne rozpoznateľná.

 

Zdroje:

  1. Peter Kopernický : Atmosferické stroje v stredoslovenskej banskej oblasti. (petokopec.blogspot.com)
  2. Mining History News, the newsletter of the Mining History Association
  3. https://elkement.art/2015/11/24/peter-von-rittingers-steam-pump-aka-the-first-heat-pump
  4. Vybrané poznatky z chronológie baníctva v našich oblastiach do začiatku 20. storočia (majgemer.sk)
  5. Zborník z konferencie konanej pri príležitosti 250 výročia založenia baníckej akadémie v Banskej Štiavnici, Zuzana Denková , Miroslav Kamenický
  6. Martin Zogg: Geschichte der Wärmepumpe
  7. Miroslav Lacko: Montánna história ročník 4, Ročenka o dejinách baníctva a hutníctva

 

Viac informácií nájdete v časopise Správy 2/2024