Rys historyczny

Pierwszy etap budowy politechniki w Gdańsku (Königlische Technische Hochschule zu Danzig) datuje sie na lata 1900 – 1904. Pod kierownictwem architekta Alberta Carstena zostały wówczas wzniesione budynki Gmachu Głównego, Chemii, Elektrotechniki i Laboratorium Maszynowego, o łącznej kubaturze ponad 200 000 m3. Podobny styl i przemyślana koncepcja cechuje budynki Gmachu Głównego, Chemii, Elektrotechniki i Laboratorium Maszynowego Ten ostatni z charakterystyczną wieżą ciśnień, niejako przyklejoną do komina stał sie niepowtarzalnym obiektem architektonicznym politechniki. Budynki zlokalizowano we Wrzeszczu, na wywyższeniu rozległej okolicy, krajobrazowo bardzo pięknej, o łącznej powierzchni wraz z terenami zielonymi wynoszącej 6,4 ha. Uroczystego otwarcia politechniki w Gdańsku wraz z inauguracją pierwszego roku akademickiego dokonał cesarz Wilhelm II 6 października 1904 roku. W Laboratorium Maszynowym powstała pierwsza elektrownia, obsługująca nie tylko całą uczelnię, ale i przekazująca energię elektryczną dla miasta i portu gdańskiego. Jednakże podstawowym zadaniem tego laboratorium była realizacja dydaktyki, głównie dla studentów Wydziału Mechanicznego. Szczęśliwie, po drugiej wojnie światowej, budynek Laboratorium Maszynowego pozostał bez większych zniszczeń, poza stratą oszklenia i dewastacją wnętrza. Umożliwiło to już wiosną 1946 r. w Politechnice Gdańskiej rozpoczęcie zajęć dydaktycznych z pomiarów cieplnych i badań maszyn. Laboratorium Maszynowe to doskonała wizytówka Wydziału Mechanicznego, wspaniałe dziedzictwo techniki i architektury z początku XX wieku, a rozbudowane i wspaniale wyremontowane w latach 1994-1997 dobrze służy studentom i pracownikom Politechniki Gdańskiej.

Do ogrzewania wszystkich budynków uczelni niezbędne było dostarczenie pary w ilości ok.10 000 kg/godz. Zapotrzebowanie na energie elektryczną, konieczną do oświetlenia wszystkich budynków i terenów uczelni, zapewnienia pracy wentylatorów, wyciągów, pomp i maszyn pomocniczych wynosiło ok. 185 kW. Łączna moc zainstalowanych odbiorników energii elektrycznej do celów badawczych w Instytucie Elektrotechniki, Chemii i Fizyki wynosiła ok. 250 kW, przy czym założono, że nie będą one pracowały równocześnie. Zapotrzebowanie uczelni na wodę pitną, do prania, płukania, sprzątania, jak też do zraszania terenów zielonych wynosiło ok.150 m3/dobę. Tą ilość wody należało dostarczyć do zbiornika o pojemności 50m3, usytuowanego w wieży ciśnień na wysokości 15 m, tak aby była dostępna na najwyższych kondygnacjach budynków w świeża woda do zasilania kotłów mogła być dostarczana z sieci miejskiej. Natomiast maszyny parowe pracowały w obiegu zamkniętym wody. Równocześnie ze wznoszonymi budynkami politechniki powstało niezbędne Laboratorium Maszynowe. Wyposażenie laboratorium wynikało z konieczności zaopatrzenia uczelni w ciepło, wodę i elektryczność.  Projektantem wyposażenia oraz niektórych urządzeń był prof. Josse. Zaprojektowano je tak, by mogło jednocześnie spełnia potrzeby uczelni oraz służy do celów dydaktycznych studentom Wydziału Budowy Maszyn i Elektrotechniki. Budynek laboratorium składał sie z podpiwniczonej hali maszyn, przylegającej do niej kotłowni i usytuowanego miedzy nimi komina scalonego z wieżą ciśnień oraz jednopoziomowego ciągu pomieszczeń wzdłuż wschodniej ściany hali maszyn. Nieopodal laboratorium postawiono chłodnie kominową oraz budynek maszynisty. Do wytworzenia niezbędnej ilości pary zastosowano cztery kotły o ciśnieniu 0,65 MPa i o wydajności pary łącznej 4 x 2400 kg/godz. Ze względów dydaktycznych dobrano dwa kotły różniące sie rozwiązaniami konstrukcyjnymi o powierzchni grzewczej odpowiednio 175 i 97 m2. Parę grzewczą rozprowadzano rurociągami w murowanym kanale od Laboratorium Maszynowego poprzez budynek Elektrotechniki do Gmachu Głównego i dalej do budynku Chemii. W kotłowni oprócz kotłów grzewczych ustawiono jeszcze trzy kotły wysokociśnieniowe do wytwarzania pary zasilającej maszyny parowe. Podobnie jak to miało miejsce z kotłami grzewczymi, dla celów dydaktycznych ustawiono dwa kotły wysokociśnieniowe o podobnych parametrach, ale różnych producentów. Kotły te o powierzchni grzewczej 170 m2 każdy wytwarzały odpowiednio 1600 kg/godz. i 1100 kg/godz. pary o ciśnieniu ą,5 MPa. Kotły te posiadały dodatkowo przegrzewacze pary. Wyłącznie do celów dydaktycznych postawiono jeszcze jeden mniejszy kocioł, o powierzchni grzewczej 64,7 m2 i wydajności 1800 kg/godz. pary o ciśnieniu 1,2 MPa. Kotły były opalane węglem dostarczanym ze składowiska wagonikami. Wytworzona w kotłach para służyła do zasilania:

  • tłokowego silnika parowego o potrójnym rozprężaniu i nominalnym zapotrzebowaniu pary ą500 kg/godz., który napędzał prądnice prądu stałego o mocy 160 kW,
  • turbiny parowej o zapotrzebowaniu pary 1900 kg/godz., połączonej bezpośrednio z prądnicą prądu stałego o mocy 150 kW,
  • silnika parowego o zapotrzebowaniu pary 100 kg/godz., napędzającego nurnikową pompę wodną o wydajności 0,3 m3/godz., służącą do napełniania zbiornika w wieży ciśnień.

Wysokociśnieniowe rurociągi i system zaworów na ciśnienie 1,5 MPa i temperaturę pary 1500C zaprojektowano tak, aby możliwe było zasilanie każdej maszyny parowej z dowolnego kotła energetycznego. W piwnicy laboratorium maszyn znajdował sie szyb studni o przekroju prostokątnym. Szyb podzielono ścianą funkcjonowała samoczynna nastawa poziomu lustra wody. Woda schłodzona spływała rurociągiem powrotnym z chłodni kominowej do komory z zimną wodą. Na zakończeniu rurociągu zainstalowano zawór regulacyjny, sterowany pływakiem, utrzymującym stały poziom wody zimnej. Do komory z zimną wodą doprowadzono także rurociąg z sieci miejskiej. Tym sposobem zabezpieczono zimną wodę wymaganą podczas badań.  Otwarcie zaworu wody miejskiej powodowało, że pływak zamykał dopływ wody z chłodni. Dopływ zimnej wody do skraplacza powierzchniowego maszyny parowej zapewniała pompa odśrodkowa z napędem elektrycznym. Ilość wody kierowanej do skraplacza regulowana była poprzez dławienie przepływu w przewodzie tłocznym pompy. Do drugiej komory szybu studni spływała woda ciepła z silnika parowego Stąd przy pomocy pompy odśrodkowej, napędzanej elektrycznie, o wydajności 60 m3/godz. przetłaczano ją wspólnym rurociągiem do chłodni kominowej. Ilość wody zasysanej przez pompę odśrodkową regulowana była przy pomocy pływaka w ten sposób, że lustro wody ciepłej pozostawało na stałym poziomie. Do tego celu przewidziano podwójny zawór umieszczony na ssaniu. Dla bezpieczeństwa w komorze ciepłej wody znajdował sie przelew połączony z kanalizacją. Przewody ssawne obu pomp odśrodkowych wyposażono w smoki, tym samym pozostawały one zawsze zalane i zasysały wodę bezpośrednio po uruchomieniu. Dobór urządzeń, jak też ich rozmieszczenie umożliwiały samoczynny obieg wody, regulacje jej poziomu w komorach studni, ułatwiały uruchomienie silników parowych przy ograniczonej obsłudze.

Do schładzania wody w obiegu zamkniętym postawiono chłodnie kominową o przepływie wody do 175 m3/godz. Stalowa konstrukcja chłodni o wysokości 28 m została ustawiona na granitowym fundamencie za halą maszyn.  Do chłodni doprowadzono z hali rurociągi wody: dopływowy o średnicy 200 m i powrotny o średnicy 225 mm. Dolna cześć chłodni - zraszalnik był w przekroju owalny i spełniał funkcje wymiennika ciepła. Na części owalnej ustawiono komin o przekroju kołowym, służący do osiągnięcia swobodnego ciągu powietrza. Hełm chłodni zakończono szpicą. Ciepła woda dopływała do zraszalnika na wysokości 7,4 m nad poziomem gruntu skąd opadała na kolejne niższe półki wykonane z blachy posiadającej szereg otworków. Świeże powietrze do chłodzenia wody wpływało poprzez prostokątne otwory, wykonane w części owalnej. Następnie przepływało miedzy półkami i po schłodzeniu wody, ogrzane kierowało sie do góry, do komina. W 1912 roku Laboratorium Maszynowe wydłużono o jedną trzecią. W okresie międzywojennym postępowała dalsza rozbudowa uczelni. Objęła ona także Laboratorium Maszynowe. W 1929 roku dobudowano piętro po wschodniej stronie, uzyskując w ten sposób dodatkowe pomieszczenia laboratoryjne i pokoje biurowe dla pracowników. Na wolnej przestrzeni hali maszyn postawiono kolejne urządzenia, m.in. spalinowy silnik wysokoprężny.  Dobudowano jednopoziomowe skrzydło od strony zachodniej z przeznaczeniem na warsztat.

Pod koniec drugiej wojny światowej, tuż po wyzwoleniu Gdańska, kiedy Gmach Główny uczelni uległ zniszczeniu w 60 %, budynek Laboratorium Maszynowego pozostał bez większych zniszczeń, poza stratą oszklenia i dewastacją wnętrza.  Zachowały sie podstawowe maszyny i urządzenia, jednakże aparatura pomiarowa i pomoce naukowe zostały wywiezione.

W 1945 roku budynek Laboratorium Maszynowego był siedzibą delegacji Ministerstwa Oświaty ds. Politechniki Gdańskiej, której przewodniczył dr Stanisław Turski. W ciągu maja i czerwca 1945 roku uruchomiono kotłownie przyległą od strony zachodniej do hali maszyn oraz uczelnianą elektrownie, która pracowała także na potrzeby miasta i portu. Wiosną 1946 roku rozpoczęto w Laboratorium Maszynowym zajęcia dydaktyczne laboratoryjne z pomiarów cieplnych i badan maszyn. Następne pięć lat, to ciężka praca organizacyjna prowadząca do powstania pracowni pomiarów cieplnych pod kierunkiem prof. Wiktora Wiśniowskiego oraz laboratorium badania maszyn i urządzeń cieplnych pod kierunkiem prof. Antoniego Kozłowskiego, następnie prof. Feliksa Sautera. Pracownie i stanowiska badawcze co roku były doskonalone i wyposażane w nową aparaturę pomiarową.

W 1954 roku zbudowano nową kotłownię, zaprojektowaną przez prof. Antoniego Kozłowskiego, kierownika Katedry Kotłów Parowych. W kotłowni zainstalowano miedzy innymi kocioł sekcyjny z walczakiem poprzecznym. Od 1956 roku nastąpiła stopniowa likwidacja „starej” kotłowni przyległej do hali maszyn. Sukcesywnie demontowano urządzenia kotłowe. Część urządzeń złomowano, przedstawiające wartość historyczną przekazano zakładom energetycznym tworzącym muzeum techniki. Hala kotłowni została adaptowana na laboratorium badawcze urządzeń wentylacyjnych dużych central klimatyzacyjnych. W 1961 roku w pomieszczeniach kotłowni powstało laboratorium tworzyw sztucznych Wydziału Budowy Okrętów. Na przełomie lat sześćdziesiątych i siedemdziesiątych uznano, że maszyny i urządzenia znajdujące sie w Laboratorium Maszynowym przestały spełniać funkcje użytkowe, a dla celów dydaktycznych stały sie przestarzałe. Stopniowo demontowano urządzenia zbędne, zastępując je nowymi. W tym czasie powstały miedzy innymi stanowiska badawcze i dydaktyczne:

  • silnika spalinowego Puck B-90,
  • turbiny parowej 1P04-0-2,
  • sprężarki tłokowej typ WAN-E,
  • wentylatora promieniowego,
  • kotła wodnego grzewczego typ OK1-2,5,
  • chłodziarki sprężarkowej,
  • wymiennika ciepła.

W latach 1994 - 1997 przeprowadzono kompleksową rozbudowę i modernizacje Laboratorium Maszynowego, do której założenia projektowo-techniczne opracował i którą prowadził mgr inż. Andrzej Wróblewski, a projekt budowlany opracował mgr inż. architekt Henryk Sekular. Inwestycja została sfinansowana ze środków Komitetu Badan Naukowych i Politechniki Gdańskiej. Rozbudowa i modernizacja obejmowała przebudowę nawy wschodniej od podpiwniczenia do pietra, nadbudowę nawy zachodniej, przebudowę podpiwniczenia i parteru oraz remont kapitalny nawy głównej hali maszyn.  Zakres rzeczowy inwestycji to miedzy innymi budowa nowego węzła cieplnego i rozdzielni elektrycznej wraz z instalacjami przesyłowymi, nowa instalacja wodna i gazowa. W wyniku przeprowadzonych prac powstała baza laboratoryjna o wysokim poziomie technicznym z nowymi źródłami zasilania i instalacjami, zmodernizowanymi pracowniami dydaktyczno- badawczymi oraz dodatkowo uzyskaną powierzchnią laboratoryjną.

Na uzyskanej powierzchni laboratoryjnej powstały stanowiska dydaktyczne oraz naukowo-badawcze wyposażone w unikatową aparaturę, które dostosowano do współczesnego programu nauczania i światowych prac naukowo-badawczych:

  • wymiany ciepła i masy za pomocą termografii ciekłokrystalicznej,
  • wrzenia i kondensacji w przepływie oraz mechanizmów powstawania i przemieszczania sie pęcherzyków parowych,
  • kalibracji i cechowania przyrządów do pomiaru temperatury,
  • modelowania fizycznego i numerycznego płomienia w kotłowych komorach spalania z palnikami wirowymi,
  • odzysku ciepła odpadowego z procesów technologicznych, m.in. bloku energetycznego
  • skraplania czynników syntetycznych na pęczkach rur,
  • odzysku ciepła w systemach chłodniczych i klimatyzacyjnych,
  • numerycznego i fizycznego modelowania procesów konwersji energii i wysokotemperaturowego spalania i zgazowania biomasy oraz odpadów komunalnych
  • mikrosiłowni domowej.

Budynek Laboratorium Maszynowego po dzień dzisiejszy zachwyca swym pięknem. Wyposażenie laboratorium podlegało licznym zmianom, tak jak zmieniała sie jego funkcja, od zakładu energetyczno ś dydaktycznego do placówki dydaktycznej i naukowo-badawczej. Miejsce maszyn parowych z czasem zajmowały silniki spalinowe, by w rezultacie ustąpić miejsca systemom energetycznym oraz stanowiskom badawczym sterowania procesami cieplnymi. Jak najlepsze kształcenia inżynierów mechaników, w oparciu o nowoczesne urządzenia, przyświecało temu laboratorium przez okras 100 lat jego istnienia. Tylko w okresie ostatnich 60 lat Politechniki Gdańskiej zdobywało tu wykształcenie ponad 15 500 inżynierów mechaników.