Hypocaustum - starożytne ogrzewanie fazowe domu

Nikt z nas nie lubi przebywać w zimnych pomieszczeniach, gdzie aż dostajemy „gęsiej skórki” lub w skrajnych przypadkach, trzęsiemy się z zimna. Dlatego bardzo dawno temu zrodził się pomysł, aby stworzyć system, który będzie sprawiał, że temperatura powietrza w budynkach będzie na tyle optymalna, aby ludzie nie odczuwali dyskomfortu termicznego. Mowa o hypocaustum, czyli technologii mającej swoje korzenie w starożytności.

Ruiny budowli wykorzystujących hypocaustum można podziwiać po dziś dzień.

Ogrzewanie fazowe i podłogowe kojarzy nam się ewidentnie z czasami współczesnymi i nowoczesnym budownictwem. Okazuje się jednak, że nic bardziej mylnego! Te systemy znane były ludzkości już w czasach antycznych, a ich prekursorami byli Grecy i Rzymianie. Oczywiście postęp technologiczny spowodował, że zaczęto wprowadzać coraz to nowsze rozwiązania na miarę swoich czasów, ale nie zapomniano o korzeniach. Dziś dynamicznie rozwijająca się branża ogrzewnictwa, czerpie bardzo dużo inspiracji z pierwotnych receptur na efektywne rozprowadzanie ciepła po pomieszczeniach. Efektem jest choćby piec hypocaustum, po angielsku nazywany hypocaust.

Co to jest piec hypokaustyczny?

System Hypocaustum znany był już w starożytnej Grecji od IV wieku p.n.e., ale to Rzymianie od I wieku p.n.e. rozpowszechnili go w swoim imperium. Nazwę „hypocaustum” tłumaczy się jako podogień (hypo – poniżej, kaiein – spalić). Pierwotnie wykorzystywany był głównie w bogatych domach mieszkalnych, łaźniach publicznych i prywatnych. Budowle te celowo były wznoszone na około 80-centymetrowych podwyższeniach kamiennych lub ceglanych (pilae), a pod posadzką znajdował się ceglany piec hypokaustyczny. Składał się on z komory paleniskowej i nadrusztowej oraz rusztu. Po rozpaleniu w nim, dochodziło do ogrzania powietrza, które rozprowadzało ciepło w wolnych przestrzeniach pod podłogą, a te dochodziło w pierwszej kolejności do pomieszczeń, w których było najchłodniej. Taka była ogólna zasada. Sieci kanałów powstawały również w ścianach, aby efektywniej dogrzać zimne wnętrze.

Rozpalony piec hypokaustyczny podczas spalania wydzielał dym, który naturalnie musiał zostać odprowadzony na zewnątrz budynku, aby nie przedostać się do pomieszczeń i nie zatruć ludzi. W tym celu tworzono wolne przestrzenie w ścianach aż do dachów, mające ujście dla zanieczyszczeń i gorącego powietrza.

Hypocaustum dostosowywano do danego budynku tak, aby tworząca się pod powierzchnią i na ścianach sieć kanałów oraz rozpalony piec były w stanie zapewnić dostateczne ciepło. Z tego powodu wysokość wzniesień (podpór) i szerokość powstałej dzięki temu przestrzeni nie były w każdym obiekcie jednakowe. Samo uruchomienie hypocaustum wymagało bardzo dużych nakładów pracy. Dodatkowo koszty utrzymania i budowy całego systemu wcale nie należały do najniższych, więc nie każdy mógł sobie na niego pozwolić. Nie mniej jednak wynalazek ten miał kluczowe znaczenie dla ludzkości, będąc prototypem dla centralnego ogrzewania.

Ogrzewanie hypokaustyczne kiedyś i dziś

Hypocaustum okazało się tak ogromnym odkryciem, że w późniejszych czasach nadal korzystano ze starożytnej koncepcji ogrzewania budynków. System dotarł do Indii, Korei, a nawet i Polski. W średniowieczu stosowano go głównie na zamkach i klasztorach, czyli budowlach o dużej kubaturze, jak np. na zamku w Malborku. Mniej paliwa potrzebowały do wytworzenia ciepła piece kaflowe i to one wyparły hypocaustum w XIV wieku.

Dawna technika grzewcza, jaką było ogrzewanie hypokaustyczne, nie pozostała zapomniana, a wręcz przeciwnie ewoluowała. W XX wieku powstało ogrzewanie podłogowo-ścienne, które w nieco zmodyfikowanej formie znamy do dziś. To skuteczny system rozprowadzania ciepła stosowany w domach, biurowcach, instytucjach lub zakładach przemysłowych. Obecnie wiele się mówi o ochronie środowiska i zmniejszeniu kosztów eksploatacyjnych budynków, stąd rozwój branży ogrzewnictwa jest tak dynamiczny, że ciągle poszukuje się innowacyjnych rozwiązań, aby sprostać postawionym wymaganiom.

Współczesny system ogrzewania podłogowego (będący jednym z rodzajów grzejników stosowanych w centralnym ogrzewaniu) tworzą ułożone pod podłogą sieci rurek. W nich znajdująca się woda lub inna ciecz zostaje podgrzana tak, aby temperatura posadzki mieściła się mniej więcej w przedziale 20-29 stopni Celsjusza. Ogrzewanie fazowe ścienne działa na bardzo podobnej zasadzie, co metoda podłogowa, ale jak mówią specjaliści, jest od niej bardziej skuteczna. Wszystko za sprawą paneli grzewczych wypełnionych wodą, umieszczonych pod tynkiem lub płytami kartonowo-gipsowymi. W rurkach dochodzi do przemiany fazowej. Jej efektem jest zjawisko samoczynnego grzania paneli, których ciepło (promieniowanie) przekazywane zostaje do pomieszczenia. Całość odbywa się bez konieczności konwekcji powietrza, ponieważ to nie ono jest nagrzewane, dzięki czemu nie tracimy tyle ciepła, a temperatura oraz poziom wilgotności wewnątrz są równomierne. Co ciekawe, stosując ten system, możemy osiągnąć o wiele więcej korzyści.

Ogrzewanie fazowe ścienne wpływa nie tylko na energooszczędność budynku, a także na jego ogólny stan. System pozwala uniknąć ryzyka zwilgotnienia pomieszczeń, które może powodować rozwój grzybów i pleśni. Jest to rozwiązanie idealne dla alergików, ponieważ kurz i roztocza nie unoszą się w powietrzu, wywołując nieprzyjemne reakcje.