Výtop kostelů
Následující text z roku 1906 se obrací k tématu stejně závažnému jako ve své době
málo povšimnutému, totiž k otázce výtopu chrámů, která po stránce hygienické i bezpečnostní zůstávala
na přelomu 19. a 20. století v našich poměrech povětšinu neřešena. Přestože kostely byly a jsou místy,
kde se po delší dobu shromažďuje značný počet osob, setrvávaly mnohdy ve stavu, který odporoval nejen
tehdejším zdravotním zásadám, ale i prostým praktickým zkušenostem.
Autor ve svém příspěvku poukazuje na neblahé účinky pobytu v nevytopených a průvanům vystavených prostorech
chrámových. Citujeme: „Na základě dlouholeté prakse a pozorování četných zařízení doma i v cizině podává
zde výklad o vzniku studených proudů vzduchových, o významu pásma neutrálního, jakož i o prostředcích,
jimiž bylo možno těmto závadám účinně čeliti.“
V detailech popisuje nutné vstupní podmínky dosažení odpovídající teplotní úrovně interiérů různých typů
církevních objektů, přičemž vychází z dřívějších prací prof. Rietschela a H. Fischera. Uvádí zdařilé příklady
umístění otopných těles jak v menších kostelích, tak v chrámech (Basilej, Tuttlingen). V případě evangelického
kostela v Tuttlingenu popisuje podrobně jak zdroj tepla, tak i otopnou soustavu.
Celé pojednání lze dnes číst jako příspěvek k tehdy potřebné, avšak jen zvolna se prosazující snaze o
ozdravení poměrů v kostelích a o jejich uvedení v soulad s požadavky doby, aniž by byla dotčena jejich
důstojnost a vlastní účel.
V závěru vyslovuje rytíř Purkyně politování, že v zemích Koruny české v roce 1906 sice nechybí zdatní
projektanti a zkušené firmy schopné zajistit co nejoptimálnější pohodu prostředí v prostorách církevních
objektů, jejich realizace však vázne na nezájmu jednotlivých církevních institucí.
Příspěvek byl publikován v časopise Technický obzor, jehož vydavatelem byl Spolek architektů a inženýrů
v království Českém.
Výtop kostelů.
lng. Jan Ev. ryt. Purkyně
Thema stejně lákavé, jako choulostivé. Jsouť naše kostely dosud jakousi »impatiens noli me tangere«, zejména oproti řádu stavebnímu a příkazům hygienickým. Podle určitých zásad, platných od prapůvodu staveb chrámových, staví se tyto dosud. Kdežto však po katastrofě vídeňského okružního divadla ve Vídni přísně se zakročilo, aby pořízena byla nová řada východů z nouze ve všech divadlech vůbec, nevzpomene nikdo na kostely, kde stejně hrozná panika nastati může tím spíše, že oltářní světla jsou nekryta a že neopatrné zacházení s rozsvícenými voskovicemi v každém rozvažujícím vzbuzovati musí obavu před náhlým neštěstím.
Ač největší část chrámů našich stojí úplně volně, přece zpravidla vídáme zcela nedostatečný počet
vchodů, resp. východů. Příklad blízký: chrám na Smíchově v neděli dopoledne. Rozsáhlá budova opatřena
je pouze třemi vraty, kterými se v pravém slova smyslu prodírá sta okolních dětí i dospělých ze mše na
mši. Nedostatek pořadatele nebo jiného dozoru zaviňuje nebezpečné zácpy, jež jsou
tam pravidelným zjevem. Myslím, že v době uvedené každý poplach, planý neb odůvodněný, přivodil by stejné
neštěstí, ne-li větší, nežli se přihodilo nedávno ve Vídni. Byla naděje, že uvedená katastrofa pohne konečně
otázkou, jak zabezpečiti účastníky bohuslužeb před neštěstím vzniklým poplachem, tu a tam vyskytla se
poznámka k nápravě, avšak utichlo vše.
Někde zavaděno i o jiné zdravotní nedostatky, jako nedostatečné čištění podlah, nebezpečí přenášení infekce společnými kropenkami – ale vše marno.
Všichni víme, jak nebezpečným je delší pobyt v kostele nevytopeném, kde na odkrytou hlavu a do týla spousty studeného vzduchu nám padají a choroby způsobují, všichni víme, že naše školní útlá mládež, která nucena je často v chudičkých šatech dlíti v kostele hodinu i déle při bohoslužbě a exhortě, zpravidla katarrhy si domů přináší, které mnohdy již průvodcem pro další život zůstávají – avšak neděje se nic pro nápravu.
Pravda, znám četné chrámy, jež opatřeny jsou výtopem a ne daleko, i v Praze, na Král. Vinohradech, v Čáslavi, na Mělníce a j., avšak chrámy ty jsou evangelické nebo židovské, – chrámy katolické jsou po této stránce bílou vránou. Tu a tam jeví se sice zájem pro zavádění výtopu i do těchto, ale z příčin nepochopitelných ke skutku nedochází.
Zabývám se otázkou výtopu kostelů již značnou řadu let a měl jsem mnohou příležitost dobrá zařízení podobná nejen seznati, ale i provésti. Prozkoumal jsem více kostelů pražských, a přesvědčiv se zde, že po stránce výtopu a odstranění nebezpečných studených proudů všeho je třeba, neotálím více a podávám krátkou tuto úvahu jako příspěvek ku zahájení akce na prospěch ozdravění poměrů v našich kostelích.
Loňského roku vznikla krátká, ale zajímavá polemika mezi W. Schweerem, inženýrem v Berlíně, a tajn. radou prof. H. Rietschlem1), jež hlavně se zabývala otázkou, kterak zameziti vnikání studených proudů vzduchových do prostory chrámové netěsnými okny, zdivem atd. Polemika tato otáčela se kolem známých věcí a mohla dobře prvou odpovědí Rietschlovou býti ukončena, neboť dotvrzen jím názor nejen Schweerův, ale přesvědčení všech praktiků před ním, že musí neutrální pásmo, t. j. ono, kde panuje rovnováha mezi vzduchem zevním a vnitřním, ležeti pod podlahou chrámovou, nemá-li průvan zmíněný panovati.
1) Gesundheits-lngenieur, Mnichov, 28. ročník 1905.
Nauka o neutrálním pásmu uvedena již v odborných článcích, nicméně mám za nutno, krátce na vedlejších obrazcích význam tohoto pásma znázorniti.
Je-li teplota vnitřní větší nežli zevní, Tv >Tz, vznikají nad neutrálním pásmem tlaky ze vnitřku na venek a pod ním tlaky opačné (obr. 1.), je-li však vnitřní teplota menší nežli zevní, Tv >Tz, má se věc opačně - nad pásmem neutrálním vznikají tlaky z venčí dovnitř, pod pásmem pak z vnitřku na venek (obr. 2.). Že poloha neutrálního pásma je závislá na rozsahu samovolné ventilace, t. j. na propustnosti stěn a oken, je zajisté jasno a třeba jenom uvésti, že zde propustnost znamená množství vzduchu v krychl. m, které pronikne stěnou 1 m2 velikou za přetlaku 1 kg/ m2 za hodinu.
V případě prvém cítíme »tah« při podlaze a spodních stěnách, v případě druhém pak od stropu a svrchních stěn.
Nejpřednější starosti je vždy, aby tyto tahy byly zamezeny, čehož docíliti lze tím, že způsobíme v prostoře, o niž se jedná, přetlak takový, aby veškeré tlaky dály se z vnitřka na venek vůbec, jak asi na obr. 3. naznačeno.
V tomto případě musí býti Tv >Tz, a sice v té míře, aby neutrální pásmo ocitlo se buď v podlaze anebo lépe pod touto, poněvadž pak nemůže nastati nikdy pocit průvanu, na př. při delším otevření vrat apod., anebo třeba vzduch do prostory mechanicky vháněti, aby nastal uvnitř přetlak.
Ale v každém případě je nutno, aby zdivo bylo co možno nepropustné a okna dokonale těsná. Proti umělému přivádění vzduchu na docílení rovnováhy nestavím se zásadně, nemám je ale v našich případech vždy za nutné, poněvadž lze průvanům čeliti skutečně prostým výtopem kostela, jak na příkladech provedených ukázati si dovolím. Za vzduch uniklý nalezne si nový, náhradní vzduch povždy cestu, a sice vždy nejkratší, a není jiného třeba dbáti, nežli aby nevnikal do prostory studený. K tomu cíli stačí uspořádati vzduchové kanály pod podlahou a vyváděti vzduch z venči k topným tělesům, na kterých se ohřeje na vnitřní teplotu.
Kde stavební disposice umožňují, stačí postaviti topná tělesa ve vestibulu, na kterých se náhradní vzduch předehřívá – ale nutno učiniti opatření, aby nemohl unikati ven. Způsob u nás obvyklý je vůbec nedostatečný, zevní vrata jsou permanentně otevřena, předsíň pak obyčejně je od lodi chrámové oddělena skleněnou stěnou, ve které se nalézají jednoduché dveře kyvadlové. Správným by bylo, uspořádati prvé kyvadlové dveře přímo u vstupu do předsíně a druhé ve stěně dělící předsíň od lodi chrámové.
Vytápění chrámů našich vyžaduje jiných ohledů při stanovení topných ploch, nežli výtop budov obytných, škol, nemocnic apod., a to proto, že topiti třeba jenom poměrně krátkou dobu, pak že topení vztahuje se na jedinou velikou a zejména vysokou místnost, opatřenou zpravidla velikými, jednoduchými okny, krytou silně ochlazovaným stropem a uzavřenou vesměs jenom zevními stěnami.
Důležitým je stanovení zatápěcí doby, t. j. času, v kterém chrámová prostora má býti na předepsanou vnitřní teplotu při jisté nejnižší zevní teplotě vyhřáta, neboť je nezbytno, aby se tak stalo před početím církevních obřadů. Během těchto ponecháváme v činnosti pouze onu část topné soustavy, jež slouží ku paralysování studených proudů od oken a stropů.
Podnebí naše je poměrně mírné a několik uplynulých zim, zejména pak poslední, kde minimální teplota asi po dva dni −7°C obnášela, potvrzují, že obava před −20° nebo dokonce −25° C je přemrštěná a že normální předpis, aby v místnosti, na př. školní, při −20° C až −25° C docíleno bylo vnitřní teploty +18° až +20° C vedle určité míry ventilace volá po úvaze, zdali je radno pro jediný den anebo jenom pro několik dní zimních, kdy tak nízká teplota by nastati mohla, investovati do budovy kotlových i kamnových ploch za značné mnohdy tisíce, a to tím spíše, že vedřinám v létě rovněž čeliti nelze.
Vyjímám z toho ovšem nemocnice, chorobince apod., školy pak do té míry, aby aspoň ventilace byla od −5° C počínajíc omezena, po případě uzavřena, ale pro kostely, musea a vůbec budovy, v nichž člověk jenom kratší dobu pobývá, mám takové opatření za drahý přepych. Proto je zajisté minimum −15° C zevní teploty více než dostatečné a nelze pobyt ve chrámu, ve kterém při zevní teplotě −15° C panuje vnitřní teplota +10° C, pokládati za hygienicky závadný.
Doba zatápění při topení chrámovém brává se zpravidla 10–12 hodin a docílí se při prodloužení doby té za nižší teploty zevní nežli −15° C rovněž žádaných +10° C vnitřní teploty, poněvadž průteplivost stěn při výpočtu potřebných kalorií pro stanovení topných ploch v úvahu nebráváme. Jedině plochy oken padají v úvahu, a tu hledíme zameziti ochlazování odtud vznikající různým způsobem, zpravidla takovým, že chladný vzduch od oken přímo dolů padající zvláštními stěnami zachycujeme a k topným tělesům přivádíme, tak že studený tento vzduch ani do styku s přítomnými lidmi přijití nemůže.
Menší kostely vytápějí se obyčejně způsobem teplovzdušným pomocí cirkulace, kostely veliké – kde třeba topnou plochu i do různých výšek rozložiti za účelem zachycování studených proudů –vytápějí se parou o nízkém tlaku, někdy i teplou vodou o tlaku nízkém a středním podle soustav starých i nejnovějších s nuceným pohonem vody. V kostelích starších, opatřených ústředním topením v letech sedmdesátých a osmdesátých minulého věku, nalezneme v Německu ještě dosti zhusta topení Perkinsovo, kde zpravidla spirály topné uloženy jsou pod podlahou lavic, tak že se sálavého tepla přímo k ohřívání lidí využívá. Způsob ten, zcela nehygienický, však mizí a nahrazuje se moderním.
Typ menšího kostela, vytápěného pomoci topení cirkulačního, znázorňuje obr. 4. a 5. Kalorifer K uložen je ve zvláštní sklepní místnosti pod oltářem, teplý vzduch pak vystupuje mříží T v podlaze zasazenou, přímo ku stropu, kde se rozděluje, podél stěn k podlaze klesá a skrze mříže cirkulační R do topné komory se vrací, aby znovu zahřát opět cirkuloval.
Menší chrámy takové mívají zpravidla poměrně malá okna, silné stěny a nejsou obyčejně příliš vysoké, tak že není zapotřebí zvláštních opatření na zachycování studených proudů. Proto uspořádání podobné úplně vyhovuje, poskytujíc teplotu stejnoměrně rozdělenou, ovzduší pak úplně klidné.
Ku výpočtu potřebné topné plochy ve případech podobných třeba vzíti v úvahu:
f plochu oken v m2, předpokl., že tato jsou těsně zasklena a že i spáry jsou
zatěsněny,
f1 plochu stěn, stropu, podlahy, pilířů atd. v m2, k koefficient průteplivosti skla
jednoduchého – 5˙3,
t předepsanou vnitřní teplotu,
t1 počáteční teplotu při zatápění,
f0 nejnižší zevní teplotu, z zatápěcí dobu v hodinách.
Dlouholeté zkušenosti mnohých závodů přivedly taj. r. Rietschela2) ku postavení vzorce, platného a všeobecně užívaného již asi 15 roků který vztahuje se na místnosti, o jakých tuto psáno, děje-li se výtop teplým vzduchem, nehledíc k tomu, že třeba ku vypočtenému množství tepla na každý metr výšky nad 12 m připočísti 5 % veškeré tepelné potřeby a bez ohledu na povětří, pro něž třeba rovněž přirážek.
2) Leitfaden atd. 1902, I. díl, str. 152.–153.
Vzorec tento zní
H. Fischer udává pro výtop kostelů následující postup:
Značí-li
x kubaturu zdiva v m3,
y specifickou teplotu zdiva, stanovíme
jako množství tepla potřebné ku prohřátí zdiva z 0° na 15° C za dobu n hodin. K tomu připočteme transmissi oken a dveří
Pro bezpečnost vypočítává se ještě transmisse D podle obyčejného způsobu, kde dbáno i průteplivosti stěn, a pak obdržíme
Takto stanovené množství tepla slouží pak za podklad k výpočtu topné plochy, kanálů topných i cirkulačních.
Transmisse vztahuje se vesměs na hodinu a m2, třeba tudíž uvážiti, že hodnota A platí podle zatápěcí doby 10–12 hodin jako 1/10 A až 1/12 A ve vzorci výše vytčeném.
Uspořádání mříží topných a cirkulačních je úplně závislé na disposicích, daných rozdělením chrámovým a uveden budiž jako pěkný příklad dóm Bazilejský, kde mříže topné i cirkulační jsou umístěny, jak na obr. 6. je znázorněno.
Jedná-li se o výtop kostela, kde podle ztrát tepelných topnou plochu rozděliti třeba co nejstejnoměrněji, platí pro výpočet potřebného množství tepla za hodinu
kterýžto vzorec opět je radno zkombinovati s Fischerovým způsobem, výše vytčeným.
Jako příklad uvádím na obr. 7. (půdorys přízemku a empor) znázorněné topení parou o nízkém tlaku, provedené v městském evangelickém kostele v Tuttlingen ve Württembersku.
Krychlový obsah chrámu obnáší okrouhle 1000 m3 při výšce 13˙5 m.
Předepsáno bylo, aby při −20° C zevní teploty možno bylo docíliti uvnitř 12° C. Plocha oken = 225 m2, dveří = 54 m2, zevních stěn (120 cm silných) = 1424 m2, podlaha kamenná měří 720 m2 stejně jako strop, který je rákosován, sádrou omítnut a na půdě prkny kryt.
Veškerá spotřeba tepla obnáší 135.760 kalorií a užito k výrobě potřebné páry dvou článkových kotlů litinových po 7˙70 m2 topné plochy o úhrnném výkonu 136.000 kalorii při 0˙08 atm. přetlaku do největší vodorovné vzdálenosti 60 m, při čemž vzat ovšem zřetel jak na výšku chrámovou i na vliv povětrnosti přiměřenou přirážkou.
Potrubí parní i kondensační uloženo je v okružním kanálu 40 cm širokém a 70 cm hlubokém (obr. 8.); odvětrávání systemu děje se centrálně, topná plocha záleží v parteru ze 16 kamen o žebrovém povrchu úhrnem 132 m2, v empoře ze 42 žebrových trub o úhrnné ploše 168 m2, čili dohromady 300 m2. V sakristii postaven radiator o 7 m2 topného povrchu.
Detailu možno si všimnouti jenom do té míry, pokud s thematem souvisí, a tu shledáváme na prvý pohled, že chrám tento, 36 m dl. a 20 m šir., má celkem 9 vchodů (!) a sice 3 v čelní stěně a po 3 ve stěnách podélných.
Topná tělesa jsou umístěna v přízemku v okenních parapetech, při vchodech u pilířů, na empoře pak vesměs pod okny a to způsobem na obr. 9. zřejmým. V přízemí padá vzduch studený mezi stěnu a plechovou vložku, od podlahy pak stoupá přirozeným tlakem a přichází do prostory přiměřeně zahřát.
Topení empor podobného uspořádání je obrazcem 10. tak jasně znázorněno, že netřeba podrobného výkladu. Vzduch chladný přichází k topným troubám jednak od oken a mimo to z prostory chrámové. Veškerá topná plocha je ovšem rozdělena co nejúčelněji a osvědčilo se také topení toto v zimě 1903–4 až do letoška úplně. O studených proudech ani stopy, teplota rozdělena po prostoře chrámové naprosto stejnoměrně, tak že topení toto možno za vzor uvésti.
Kde empory uspořádány nejsou, stačí uložiti svrchní topnou plochu na chor a řimsy, jež pohled na topnou plochu by maskovaly a kdež by studený proud náležitě se zachycoval (obr. 11.)
O důležitosti takovéhoto zařízení dále se šířiti není zajisté třeba. Také obavy před velikým nákladem zařizovacím nejsou odůvodněny, neboť tento je v poměru k nezměrné hygienické důležitosti řádného výtopu kostela minimální. Tak na př. obnášel náklad zařizovací topení právě popsaného celkem 6500 marek bez prací zednických a tesařských, tedy za veškeré potrubí, topná tělesa, oba parní kotly se samočinnými regulátory a ostatní příslušenství včetně montáže, dovozu a uvedení do chodu. Topení teplovzdušné na obr. 5. a 6. znázorněné lze pak již poříditi za 1000–2000 korun bez prací zednických. Tak malého obnosu lze hravě často získati, upustí-li se od mnohé banální výzdoby na prospěch hygienických zřízení. Záleží jenom na faktorech k tomu povolaných, aby ve smyslu tom cestu dobré věci razili.
K vyhotovení návrhů na výtop pro případy blízké nechybí na dobré vůli, chybí ale poptávka. Snad je toho příčinou obava před výlohami, snad nedůvěra k věci. Ta je ale nemístnou. Na sta zařízení se již osvědčilo, a když mohou jinde dobře účel svůj plniti, proč ne u nás? O dobré projekty nouze by nebylo, též installaci naše vlastní závody bezzávadně dovedou, o nízké ceny pak se hojná soutěž sama svědomitě postará.
A když už installace je zavedena, stačí jenom vyzkoušeti účelnou obsluhu; má-li se topiti permanentně nebo přerušovaně, je programem předem dáno. Zajisté však řádně provedené topení takové stane se dobrodiním celému okolí.
Chystá se stavba kostela v Praze Vll. i Vlll., snad tam budou se zajímati o tuto věc.
Před několika roky projevil nynější stavitel svatovítského chrámu vůči pisateli živý zájem o řešení vytápění chrámu toho. Úkol veliký, obtížný a vysoce významný zůstal neproveden – snad na něj ještě dojde.
Literatura
[1] PURKYNĚ, Evangelista Jan. Výtop kostelů. Technický obzor. Spolek architektů a inženýrů v království Českém. Roč. 14 (1906), č. 16, s. 119 – 121.
❑ Z dobových materiálů připravili:
Ing. Václav Mužík, projektant, Thermoconsult, Praha
Alena Malátová, šéfredaktorka Topenářství instalace
Heating of Churches
A text from 1906 addresses an issue that was as serious as it was little noticed in its time—namely the heating of churches, a matter that from both hygienic and safety perspectives remained largely unresolved in local conditions at the turn of the 19th and 20th centuries. Although churches were and still are places where large numbers of people gather for extended periods, they often remained in a state that contradicted not only contemporary health principles but also basic practical experience.
Ing. Jan Ev. rytíř Purkyně describes in detail the necessary initial conditions for achieving an adequate temperature level in the interiors of various types of ecclesiastical buildings, drawing on earlier works by Prof. Rietschel and H. Fischer. The author presents successful examples of the placement of heating elements both in smaller churches and in larger temples (Basel, Tuttlingen). In the case of the Evangelical church in Tuttlingen, he provides a detailed description of both the heat source and the heating system.
Today, the entire treatise can be read as a contribution to the then much-needed, though only gradually advancing, effort to improve conditions in churches and to bring them into line with the demands of the time, without compromising their dignity and primary purpose. In the conclusion, Purkyně expresses regret that in the lands of the Bohemian Crown in 1906 there was no lack of skilled designers and experienced firms capable of ensuring optimal indoor environmental comfort in ecclesiastical buildings, yet their implementation was hindered by the lack of interest on the part of individual church institutions.
The article was published in the journal Technický obzor (Technical Review), issued by the Association of Architects and Engineers in the Kingdom of Bohemia.
Keywords: history, heating, draught, temperature, interior, ecclesiastical buildings.