Topení budov doznalo v minulém století netušených pokroků. Pokroky ty byly vynuceny požadavky hygienickými a stálou snahou po zjednodušení a zlevnění obsluhy topení a po zvýšení hospodárnosti jeho. Při prvotním způsobu topení krbového se palivem přímo plýtvá, neboť tu využije se jenom nepatrného množství tepla z paliva vyvinutého. Největší část tepla uniká komínem a přijde k platnosti jenom teplo sálavé. Ani při topení kamny nevyužije se paliva dosti dobře. Příčinou toho jest, že spalování v kamnech je dosti nedokonalé, značné procento paliva zůstává nezužito v popelu a plyny kouřové odcházejí do komína za teploty značně vysoké.
Oba způsoby mimo to mají mnohé závady hygienické. Budovy a místnosti topné velmi se znečistí prachem z uhlí a popelu, rovněž tak ulice při skládání a hlavně při odvozu popelu. Dále působí velikou obtíž tím, že kouřem z četných komínů znečišťuje se vzduch. Ve velkých městech znečištění vzduchu kouřem způsobují hlavně komíny v domech obydlených, méně komíny tovární.
Snaha po odstranění těchto závad vedla k tomu, že budovy začaly se vytápěti z jediného místa a tak povstala topení ústřední neboli centrální. Při topení centrálním děje se spalování paliva na jediném místě, obyčejně ve sklepě budov, a teplo při tom vyvinuté rozvádí se pak po celé budově. Jako nositele tepla užívá se tu vzduchu, vody nebo páry. Podle toho pak jest topení teplým nebo horkým vzduchem, teplou nebo horkou vodou, nebo topení parou o nízkém a vysokém tlaku. Tím, že palivo spaluje se na jediném místě, lze docíliti spalování dokonalejšího nežli při obyčejných kamnech, protože rošty mohou býti lepší, konstrukce pecí vhodnější a obsluha dbalejší. Také hygienických závad je tu méně, neboť palivo přiváží se jenom do sklepa a odtud také odváží se popel, tudíž místnosti se prachem neznečišťují. Mimo to pro topení celé budovy stačí jediný komín, který ovšem nadělá kouře mnohem méně nežli jednotlivé komíny vedoucí od kamen. Avšak i při centrálním topení je využití paliva dosti nedokonalé, neboť obsluha topení musí se svěřiti rukám nezkušeným, a to ještě jako práce mimořádná. Z té příčiny rošty čistí se zřídka, oheň se málo prohrabává a hoření je nedokonalé. Mimo to v topeništi musí býti veliké zásoby paliva, aby nebylo třeba častého přikládání, jsou nad roštem silné vrstvy paliva i nemůže býti spalování dobré ani při obstojné obsluze. Dále zůstávají i některé závady hygienické, ačkoli v míře značně menší nežli při kamnech.
Proto postupovala snaha po odstranění všech závad dále, topení budov centralizovalo se ještě více, a tak povstalo topení na dálku. Při tomto topení vytápí se celá řada budov z jediného střediska. Topení na dálku má svůj původ v Americe, kde topí se nyní takto celé bloky budov i celé čtvrti městské. V novější době pak značně se zavádí v Německu. V Americe používá se k topení na dálku horkého vzduchu, horké vody, svítiplynu a plynů generátorových, elektřiny a hlavně pak páry o vysokém tlaku.
Při topení horkým vzduchem ohřívá se vzduch na kaloriferech na určitou teplotu a rozvádí se troubami, které jsou uloženy ve zděných kanálech, založených pode dlažbou ulic v dostatečné hloubce, aby byly chráněny proti chladnutí. Trouby jsou dobře chráněny obalem proti ztrátám tepelným. Aby pak vzduch dlouhou cestou v troubách příliš nevychladl, provádí se středem trub potrubí malého průměru, kterým prohání se horká voda. Avšak tohoto způsobu se skoro již nepoužívá, protože vzduch se k tomu účelu nehodí. Má totiž vzduch malé specifické teplo, a protože se přenášejí veliké spousty tepla, musí býti vzduchu velmi mnoho, který pak vyžaduje velmi veliký průměr potrubí. Mimo to takové topení je nehospodárné, protože je nutně spojeno s ventilací a budovy větrají se i při zatápění, kdy není ventilace třeba.
Topení horkou vodou více se užívá. Voda ohřívá se ve zvláštních pecech na teplotu asi 205 oC, při čemž je podrobena tlaku asi 20 atm. Voda tlačí se pumpami do potrubí, které jako prve je uloženo ve zděných kanálech a dobře je chráněné proti chladnutí. Potrubí musí býti velmi pevné, aby nemohla povstati explose. Z potrubí vedou se na příslušných místech odbočky do budov, které se mají topiti. Voda tam odevzdá své teplo a svádí se druhým potrubím zpět do peci, kde se znovu ohřívá. Při tom musí se udržovati v potrubí přiměřeně vysoký tlak, neboť jakmile by tlak značně klesl, vyvinovaly by se z horké vody páry, které pak značně ruší pravidelný chod topení, a způsobují v troubách rachot a rány.
Také toto topení má značné závady, protože tlaky v potrubí jsou příliš veliký, čímž je tu nebezpečí explose potrubí, která je tím horší, čím vyšší je teplota vody. Teplota výhřevných ploch topicích těles je příliš vysoká a pálí se na nich organické součásti prachu, čímž povstává zápach a vzbuzuje se nepříjemný pocit sucha v dýchacím ústrojí. Teplota v místnostech dá se regulovati velmi nesnadno. Také potrubí rozváděcí vyžaduje průměr velmi veliký, protože následkem velikých odporů při dlouhém potrubí může býti rychlost proudu malá. Ostatně nelze jíti přes jistou mez rychlosti, ježto se stoupající rychlostí klesá tlak na konci potrubí a může pak při větší rychlosti klesnouti tlak tak nízko, že z vody vyvinují se páry a povstávají tak závady již dříve uvedené.
Další velikou obtíží je tu veliká hmota vodní. Potrubí i s vodou v něm obsaženou je velmi těžké a žádá velmi mnoho podpor, aby se neprohýbalo vlastní vahou. Jestliže není topení nepřetržité, kde se topí dnem i nocí, musí býti všechny součásti topení chráněny před zamrznutím. Tělesa topící v místnostech studeně položených (místností nárožní vystavené větrům, místnosti nadsklepní, podstřešní atd.) nesmí býti stavěna do okenních parapetů a vzduch ventilační nesmí býti ohříván na tělesech. Trouby přiváděcí nesmí býti vedeny ve venkovských zdech. Zamrznutí potrubí nebo tělesa způsobuje roztržení jeho a při nadcházejícím topení vytéká trhlinou voda, která zaplaví místnosti topené.
Topení plynem lze použíti s výhodou jenom tam, kde je plyn laciný. Svítiplynem nelze topiti všeobecně pro velikou jeho drahotu. Tohoto plynu mohou s prospěchem použíti jenom výrobci pro vlastní potřebu, kteří čítají si plyn za cenu výrobní. Za to však plyny generátorové dobře se hodí k topení, protože jsou oproti svítiplynu mnohem lacinější. Při plynech generátorových nehledíme tak na čistotu plynu jeho a svítivost jako při svítiplynu, nýbrž zde rozhoduje jeho výhřevná hodnota. Topení plynem je proti všem ostatním topením, ani topení parou nevyjímaje, ve značné výhodě, neboť není tu třeba tak nákladných centrál jako při topení parním, potrubí je vydáno nepatrným tlakům a nemusí býti příliš pevné, spoje potrubí jsou docela jednoduché a laciné; protože pak plyn je studený, má potrubí stále téměř konstantní teplotu a není třeba přihlížeti k roztahování se potrubí teplem. Potrubí rozváděcí pak může býti prostě uloženo v zemi a není třeba stavěti nákladných kanálů zděných jako při ostatních zařízeních. Uspoří se tedy veškeré části podporovací, vodicí, kompensační a pojišťovací. Zařizovací kapitál je proti ostatním topením velmi nízký. Také potrubí má delší trvání nežli při topení parním. Při tom možno plynu použíti nejen k topení, nýbrž i k ohřívání vody, k vaření a dále i ke hnaní motorů plynových. Mimo to spotřebu plynu lze dobře měřiti plynoměry a poplatky za topení místností možno podle toho vyměřiti zcela přesně. Slabá stránka tohoto topení však spočívá v tom, že při neopatrném zacházení může povstati explose, po případě i požár.
Topení elektřinou nemá pro naše poměry významu pro přílišnou drahotu proudu, v Americe však i tohoto druhu topení se používá a bere se k tomu účelu elektřina vyrobená pádem vody niagarských vodopádů. Jak patrno, jest i tam užití elektřiny k účelům topicím velmi omezeno.
Nejvíce užívá se při topení na dálku páry o vysokém tlaku. Pára má tu výhodu, že v 1 kg své váhy má utajeno veliké množství tepla, které se z největší části uvolní při sražení se páry. Můžeme tedy přenášeti parou veliké spousty tepla na veliké dálky, a to potrubím poměrně malého průměru, neboť rychlost páry v potrubí může se voliti dosti značná (45 m). Při tom ještě je ta výhoda, že současně s teplem můžeme přenášeti i sílu hnací, páry o různém tlaku lze použíti k vaření, ohřívání vody pro lázně aj., dále lze jí použíti v parních prádelnách, k sušení atd.
Pára pro topení vyrábí se v parních kotlech pro vysoký tlak. Bere-li se pára jenom pro topení, jsou kotly namáhány velmi nepravidelně, protože spotřeba páry v topení průběhem dne velmi kolísá. Největší spotřeba je z rána při zatápění, kdežto později značně klesá, zvláště v hodinách odpoledních a večerních, a to tím více, čím jsou místnosti topené více obsazeny. Proto je výhodno, a má-li býti topení hospodárné, dokonce nutno, spojí-li se topení současně s výrobou elektrického proudu pro osvětlování. Elektrického světla je třeba jenom v pozdních hodinách odpoledních a v hodinách večerních a dodávají tedy kotly v ten čas páru do topení i ke hnaní motorů. Aby se pak dosáhlo ještě stejnoměrnější spotřeby páry v průběhu dne, nabíjejí se ve dne, kdy se nesvítí, akumulátory.
Výfukové páry, která odchází z parních strojů hnacích, nepoužívá se pro topení, protože tlak její je příliš nízký a mimo to stroje běží právě v tu dobu (večer), kdy je třeba v topení nejméně páry. Proto stroje obyčejně pracují s kondensací. Avšak výfukové páry lze použíti výhodně pro jiné účely, může se jí ohřívati voda pro kuchyně, prádelny, lázně, mohou se jí topiti sušárny apod.
Kotly, které mají dodávati páru pro topení, musí vyhověti těmto podmínkám: kotly mají dávati páru brzo po zatopení, při tom má býti pára sucha a zároveň v kotlu má býti veliká zásoba tepla, aby při proměnlivé spotřebě páry tlak její příliš nekolísal. První podmínce vyhovují kotly trubkové o veliké ploše výhřevné, avšak tyto kotly dávají páru mokrou. Druhé a třetí podmínce vyhovují kotly s velikým vodním obsahem, tedy kotly válcové a plamencové, které sice dávají páru velmi pozdě, ale za to páru dosti suchou, a ve velikém svém obsahu vodním chovají velikou zásobu tepla. Proto je s výhodou spojiti oba druhy kotlů dohromady. Užívá se pak obyčejně kombinace plamencového kotlu s kotlem trubkovým, které jsou ve společné zazdívce uloženy nad sebou a mají společný parní prostor (kotel Tischbeinův). Kotel plamencový je tu obzvlášť výhodný, zvláště je-li topení uspořádáno v plamencích.
Při topeništích kotlů je třeba přísně hleděti k tomu, aby spalování bylo dobré a to jak z důvodů hospodárných tak i hygienických. Zde lze docíliti mnohem lepšího využití paliva nežli při topení centrálním, protože k stálé obsluze kotlů jsou zkoušení topiči, kteří mimo to mohou býti pod přísnou kontrolou. Také při volbě paliva jsou meze mnohem širší i lze tu topiti téměř všemi druhy paliv.
Kotly dávají vždycky páru více nebo méně mokrou a proto se pára suší a mírně přehřívá. Tím se docílí toho, že veškerá stržená voda v páře se dodatečně odpaří a přehřátá pára pak mnohem méně se sráží v potrubí nežli pára sytá. Pára přehřívá se na teplotu 200 oC i více. Přehřívače páry jsou obyčejně umístěny za prvním tahem, abychom vystačili s malými plochami přehřívačů. Kotelna i strojovna umístí se v jediné budově. Protože pak spotřeba paliva je velmi veliká, je nutno postaviti kotelnu tam, kde je přívoz nejlacinější a nejvhodnější. Buď se spojí kotelna kolejí se železnicí anebo postaví se na břehu splavné řeky a palivo pak se dováží i odváží popel po lodích. Dále musíme hleděti k tomu, aby kotelna byla umístěna co možná uprostřed mezi budovami vytápěnými, aby se délka dopravy páry co nejvíce zkrátila; tím také zmenší se rozměry potrubí rozváděcího a ztráty tepelné. Při kratším potrubí rozváděcím lze také pracovati s tlakem nižším nežli při potrubí delším.
Volba tlaku páry je velmi důležita. Vysoký tlak páry je vždycky prospěšný, neboť čím je vyšší, tím je třeba menšího potrubí pro stejnou spotřebu páry a následkem toho tím jsou menší ztráty tepla i méně páry se srazí v potrubí. Avšak je tu mez, přes kterou není radno jíti dále. Užití lze nejvýše tlaku 8 až 10 atmosfér, obyčejně pracuje se s tlakem 6 až 8 atm. S rostoucím tlakem přibývá i nebezpečí prasknutí potrubí, kterému se musíme hleděti vyvarovati, jak se zřetelem na bezpečnost obsluhujícího personálu tak i na bezpečnost chodu topení. S rostoucím tlakem páry zvětšuje se i dále roztahování se potrubí teplem. Protože pak délky rozváděcího potrubí jsou velmi veliké, musí se věnovati veliká péče tomu, aby se mohly trouby roztahovati volně, i nemůže se jíti přes jistou mez. Z téhož důvodu nelze také páru přehřívati na vysokou teplotu. Ostatně páru nelze také z toho důvodu vysoko přehřívati, protože čím je teplota její vyšší, tím větší jsou ztráty tepla chladnutím potrubí.
Pára z kotlů vede se do rozdělovací nádoby, z níž pak rozvádí se na místa určení. Od této nádoby odbočují rozváděcí trouby pro topení. Potrubí rozváděcí provádí se vždycky dvojmo, tj. uloží se dvě potrubí rovnoběžně vedle sebe. Jest výhodno, dáti oběma potrubím stejný průměr, a to tak veliký, aby jediné potrubí při normálním tlaku páry a mírné venkovské teplotě stačilo dodati veškeré množství páry potřebné pro topení a plnou ventilaci. Při tom pak má býti potrubí tak veliké, aby stačilo i při velmi nízké teplotě, když tlak páry se přiměřeně zvýší a ventilace v budovách topených se omezí. Jestliže pak při nejnižší teplotě má se pracovati i s plnou ventilací, přibere se k pomoci i potrubí druhé. Stačí tedy pro obyčejné případy potrubí jedno, kdežto druhé jest pak jaksi potrubím výpomocným a reservním, které vstoupí v činnost jenom tehdy, jestliže se potrubí užívané poškodí a je-li na něm třeba oprav.
Úplně špatné jest takové zařízení, kde potrubí rozváděcí jest jenom jediné, protože při nastalém poškození anebo při nutných opravách, které se nemohou poříditi za jedinou noc, musí se topení úplně zastaviti. Také není dobré uspořádání takové, kde sice je potrubí dvojí, paralelní, avšak obojí takového průměru, že každá z obou stačí dodati veškeré množství páry potřebné i pro nejnepříznivější případ, tedy při nejnižší teplotě a při plné ventilaci. Tu pak pro obyčejné případy, kdy je zima mírná, je takové potrubí příliš veliké a drahé a mimo to i ztráty tepelné jsou větší. Ještě nehospodárnější je takové zařízení, kde potrubí rozváděcí je provedeno jako potrubí okružní. Při tomto způsobu pára do topení vede se jedním směrem a nastane-li v potrubí porušení, vede se pára druhým směrem. Také zde je ta vada, že potrubí je pro obyčejné případy příliš veliké. Jestliže pro některé budovy je třeba páry i v létě, jako pro divadla, parní kuchyně, prádelny, lázně, sušárny atd., musí býti pro přívod této páry pořízeno zvláštní potrubí; kdybychom k tomu použili hlavního potrubí, bylo by potrubí toto v létě nadbytečně veliké, ztráty tepelné neobyčejně vysoké a bylo by tedy potrubí velmi nehospodárné.
Potrubí rozváděcí musí býti velmi pečlivě chráněno proti ztrátám tepelným. Této podmínce musí se vyhověti za každou cenu, neboť potrubí je velmi dlouhé a z té příčiny ztráty jsou veliké. Není-li potrubí dobře chráněno, vyvážejí ztráty tepla vznikající při dopravě páry na dálku všecky výhody, které má toto topení proti jednotlivým topením centrálním. Proto také nelze páru dopravovati příliš daleko. Ostatně dálka dopravy je také podmíněna rozdílem tlaku páry na počátku a na konci potrubí. Uvažují-li se obě okolnosti, vyplyne z toho hospodárná mez dálky dopravy asi 1000 m. Podle prof. Rietschla hodí se jako nejlepší isolační prostředek plsť a surové hedvábí (odpadky). Potrubí zhotoví se z výborného materiálu s vyloučením litiny, spoje velmi pevné a těsné; mimo to spoje potrubí musí býti snadno přístupny za účelem kontroly a případného vyměňování těsnění.
Protože je potrubí velmi dlouhé, musí býti volnému jeho rozpínání věnována obzvláštní péče a prodloužení potrubí musí býti vyrovnáváno mnohými kompensačními kusy. Aby pak potrubí bylo kdykoli a pohodlně přístupno, jest vedeno ve zděných kanálech podzemních, které musí býti tak široké a vysoké, aby dělník dohlížející mohl v nich pohodlně choditi a prováděti nutné opravy. Kanály ty mají býti dostatečně osvětleny buď denním, nebo elektrickým světlem a chráněny proti chladnutí i proti vnikání spodní vody. Kanály větrají se co nejméně, aby se zbytečně neochlazovaly. Dlažba kanálů vede se v mírném spádu, aby mohla volně odtékati voda případně do kanálů vniklá anebo voda povstalá sražením se páry uniklé z potrubí. Na příslušných místech upraveny od potrubí rozváděcího odbočky, kterými pára vede se do budov topených. Každá odbočka jest opatřena uzavíracím ventilem, který se uzavře, má-li se topení té nebo oné budovy vyloučiti. Vedle ventilu uzavíracího je tam také ventil redukční, kterým se tlak páry snižuje na žádnou míru.
Jak již dříve bylo řečeno, topení na dálku silně se ujímá v Německu, kde bylo již provedeno několik velkých zařízení. Jako nositele tepla užívá se tu všeobecně páry o vysokém tlaku. Největší a nejlépe zařízené takové topení bylo dáno do chodu v posledních letech v Drážďanech. Topení je majetkem státním a vytápí se jím celá řada veřejných budov, mezi nimi musea, obrazárny, budovy státních úřadů atd. Při zavádění tohoto topení jednalo se ne v poslední řadě o to, aby v museích a obrazárnách odstranilo se nebezpečí požáru, který by případně mohl vzniknouti od topení centrálního
Kotelna a strojovna jsou postaveny na břehu Labe blízko železniční trati, aby mohlo se za příznivého stavu vody použíti lodí k dovozu paliva. Kotly topí se hnědým českým uhlím. V kotelně bylo ihned postaveno 10 kotlů po 200 m2 výhřevné plochy a mimo to bylo ponecháno ještě místo pro další 4 kotly pro případ pozdějšího rozšíření topení. Kotly jsou kombinací kotlů plamencových s kotly trubkovými o společném parním prostoru.
Nad kotly jsou sběrače páry, od nichž pára vede se okružním potrubím do strojovny, kde jsou postavena 2 dynama po 500 koních a 1 dynamo pro sílu 250 koní. Pro topení vede se pára ze sběrače do rozdělovače, při čemž tlak její přiměřeně se snižuje redukčním ventilem. Od rozdělovače odbočuje dvojí potrubí rozváděcí o průměru 216 mm; rozměry tohoto potrubí jsou stanoveny tak, aby jediné potrubí stačilo dodati veškeré množství páry potřebné při tlaku 6 atmosfér a teplotě venkovské až do – 5 oC při plné ventilaci. Potrubí však má stačiti i při nižší teplotě, při čemž tlak páry se zvyšuje až na 705 atm. a současně se snižuje ventilace v budovách topených. Vedle tohoto potrubí jest ještě zvláštní potrubí o průměru 65 mm, kterým dodává se pára do divadla. Pára před vstupem do potrubí přehřívá se na teplotu až 230 oC. Potrubí jest uloženo v podzemních zděných kanálech 2 m vysokých a 0,8 m širokých, kterými tedy možno pohodlně procházeti. Kanály mají mírný spád od počátku ke konci. Trouby parní jsou železné svařované s navařenými obrubami a velmi pevnými kovanými přírubami volnými. Obruby jsou do sebe zapuštěny a vloženy jsou mezi ně měděné kroužky těsnicí.
Potrubí jest uloženo v mírném spádu ve směru proudící páry. Protože pak jest velmi dlouhé (největší dálka dopravy je tu 1040 m) a výška kanálu nestačí na dosažení celkového spádu, jest potrubí na několika místech zubovitě zalomeno svisle vzhůru a voda, která se v jednotlivých dílech potrubí z páry srazí, odvádí se na nejnižším místě jejich skrze kondensační hrnce do kondensačního potrubí. Trouby jsou ve vzdálenostech 40 až 70m vždycky pevně připojeny k stěnám kanálu a mezi tím jest vložen kompensační kus, aby se potrubí mohlo roztahovati volně teplem. Tyto kompensační kusy jsou pořízeny z dlouhých měděných oblouků velmi plochých a podle těchto oblouků jest kanál zakřiven. Proti chladnutí jsou trouby chráněny dvojitým pláštěm plechovým s isolačními vrstvami vzduchovými a kolem něho jest obal z odpadků surového hedvábí, ovinutý svrchu plachtovinou. Spoje potrubí jsou uzavřeny zvlášť v isolačních skřínkách.
Vedle potrubí parního jest v kanálu uloženo i potrubí kondensační, kterým se veškerá voda v topení sražená svádí zpět do kotelny a znova se napájí do kotlů. Potrubí jest z mědi, aby mělo dlouhé trvání, a proti chladnutí jest opatřeno isolačním obalem. Protože při dlouhých kanálech není dosti spádu pro vodu kondensační, aby mohla volně téci ke kotlům, vytlačuje se na několika místech pumpami do reservoárů položených ve stejné výši, od nichž pak již voda má přirozený spád ke kotlům. Při každé budově měří se množství sražené vody Siemensovými aparáty; to děje se pro kontrolu správného chodu topení a pro stanovení provozovacích výloh připadajících na tu nebo onu budovu.
Inž. F. Srbek, c. k. profesor, Technický obzor 1905, obr. parní stroj
