Výťahy zdvihli mestá do oblakov

Jazda vo výťahu je úplná banalita a nevenujeme jej najmenšiu pozornosť. Nastúpime do kabíny, zvolíme poschodie a ani neprerušíme konverzáciu s kolegami alebo telefonát... Stojí však za to zastaviť sa a pripomenúť si, že bez tejto výnimočnej technológie by naša civilizácia vyzerala úplne inak. Zostala by učupená pri zemi.

Historicky prvý osobný výťah bol kráľovskou výsadou. Slúžil konkrétnej dáme – Madame de Châteauroux, milenke Ľudovíta XIV., ktorý vládol v rokoch 1643 až 1715. Vďaka „lietajúcemu kreslu“ sa mohla dostať zo svojej komnaty na treťom poschodí zámku Versailles rovno do spálne „kráľa Slnka“. Inžinier Blaise-Henri Arnoult skonštruoval výťah ako menšiu skriňu, cez ktorú viselo lano pripojené na systém kladiek – cestujúca ťahala lano smerom dole alebo naopak. Systém využíval protizávažie, ktoré vyvažovalo hmotnosť kabíny, takže bolo nutné zdvíhať len samotný „náklad“. Možno to nebolo úplne komfortné, ale predsa lepšie, ako sa tajne za krádať schodiskami. Neskôr stoličku využívala aj Madame de Pompadour, favoritka Ľudovíta XV.

Od kráľovských radovánok prešla technológia veľký kus cesty. Výťahy sa stali pracantom priemyselnej revolúcie, aby o čosi neskôr naštartovali nebývalý rozmach miest. Na prelome 19. a 20. storočia pretvorili panorámu Manhattanu a ďalších amerických miest. Budovy rástli do výšok, developeri mohli na rovnakom pozemku stavať viac bytov a kancelárií. Zároveň rástli ceny bytov, pretože horné poschodia boli komfortnejšie – ponúkali viac svetla, nevídaný výhľad a zároveň boli izolované od hluku ulice. Výťah tak odštartoval výrazné ekonomické a spoločenské zmeny a stali sa jedným z najdôležitejších katalyzátorov pokroku.

Začiatok v antike
Výťah je pritom jednoduchý mechanický stroj, ktorý podobne ako iné zdvíhadlá využíva kladku. Tento princíp poznali starovekí učenci už pred piatimi tisíckami rokov a využívali ho pri stavbe monumentálnych stavieb, od pyramíd po Babylonskú vežu. Od jednoduchých zdvíhacích plošín sa však výťahy odlišujú – náklad v zvislom smere transportujú po pevnej dráhe a na spätný pohyb využívajú gravitáciu protizávažia.

Prvý známy výťah zostrojil grécky učenec Archimedes okolo roku 235 pred n. l. Nákladná plošina visela na kovovom lane a do výšky ju zdvíhala ručná kladka. Výťah údajne využíval aj rímsky cisár Nero vo svojom luxusnom paláci Domus Aurea, ktorý dal postaviť v roku 64 nášho letopočtu. Vraj bol dokonca vybavený prvým bezpečnostným prvkom – prípadný pád tlmili nafúknuté kožené mechy. Viacerí archeológovia však o existencii tohto výťahu pochybujú. Isté je, že Rimania v osemdesiatych rokoch nášho letopočtu používali výťahy bežne – v Koloseu zvážalo 28 „levích výťahov“ divé zvieratá z podzemných kobiek rovno do arény na zápasy s gladiátormi.

Motor pre priemysel
Skutočný rozmach technológie priniesla priemyselná revolúcia. Už počas 18. storočia sa objavili rôzne konštrukcie zdvíhacích zariadení, ale priameho predchodcu dnešných výťahov postavili Angličania v roku 1830 v baniach v meste Derby. Zdvíhal bremená pozdĺž šachtovej steny.

Werner von Siemens namontoval na výťah prvý elektromotor v roku 1880 a elektrický pohon odvtedy ovládal svet výťahov.

Prvé výťahy využívali potenciálne výbušný parný pohon, no už v roku 1845 sa objavil pneumatický pohon a o rok neskôr hydraulický. A v roku 1880 sa dostala k slovu elektrina, ktorá je dnes hlavným druhom pohonu. Prvý elektrický výťah skonštruoval Werner von Siemens. Po tom, ako v roku 1866 objavil dynamoelektrický princíp, sústredil sa na jeho praktické aplikácie. Popri elektrickom vlaku bol výťah do istej miery len vedľajším produktom. Vynálezca ho zostrojil na žiadosť organizátorov obchodnej výstavy v Mannheime. Pod podlahu plošiny umiestnil elektromotor – otáčal ozubeným pastorkom, ktorý pomocou ozubeného hrebeňa dvíhal kabínu. Len za prvé dva týždne si jazdu na otvorenej plošine, ako aj výhľad na mesto vychutnalo osemtisíc návštevníkov výstavy. Napriek obrovskému záujmu, viacerým objednávkam i niekoľkým inštaláciám sa výťahy nikdy nestali hlavným produktom spoločnosti Siemens.

Americký boom
História výťahov je tak navždy spojená s menom Elishu Gravesa Otisa. Hoci on sám výťah nevymyslel, skonštruoval jeho najdôležitejší prvok – bezpečnostné zariadenie, ktoré kabíne zabraňuje spadnúť. Automatický systém, nazývaný aj zachytávač, tvorilo mechanické zariadenie snímajúce rýchlosť klesania výťahu. Ten sa pohyboval po vodiacich koľajniciach so západkami podobnými rapkáču. Pri prekročení stanovenej rýchlosti sa pohyb plošiny mechanicky zablokoval.

Elisha G. Otis predviedol svoj vynález v roku 1854 na výstave v New Yorku. V pavilóne Kryštálový palác sám uviedol výťah do pohybu a počas jazdy nechal preseknúť laná niekoľko metrov nad zemou. Prekvapení diváci stojaci okolo si zakrývali oči a očakávali pád plošiny... Výťah však klesol len o pár centimetrov a zostal stáť.

Výťahy sú najbezpečnejším dopravným prostriedkom v histórii. Zaslúžil sa o to Elisha Graves Otis vynálezom systému nazvaného zachytávač.

Po tomto predstavení sa Otisovi objednávky len tak sypali. Jeden z prvých výťahov nainštaloval o tri roky v obchode spoločnosti EV Haughwout v New Yorku. Obsluhoval päť poschodí a pohyboval sa rýchlosťou osemsto metrov za hodinu (0,2 m/s), čo bola vtedy závratná rýchlosť. Do roku 1870 bolo v prevádzke dvetisíc výťahov značky Otis. Po Otisovej predčasnej smrti v roku 1861 prevzali firmu jeho synovia Charles a Norton. V roku 1889 inštalovali výťah v Eiffelovej veži v Paríži (slúži tam dodnes) a o rok neskôr vo Washingtonovom pamätníku.

Dnes je firma Otis najväčším výrobcom výťahov na svete a na americkom kontinente prakticky nemá konkurenciu.

Pomalá evolúcia
Inovátori na prelome 19. a 20. storočia rozvinuli technológiu do takej dokonalosti, že po dlhý čas nepotrebovala žiadne podstatné zlepšenia.

Až o päťdesiat rokov neskôr začali vo výškových budovách nasadzovať jednosmerné pohony, ktoré poskytovali plynulý rozbeh a dojazd aj pri vysokých premávkových rýchlostiach. Keď napríklad v roku 1974 v Bratislave otvorili na Moste SNP kaviareň Bystrica (dnes UFO), zažili jej návštevníci doslova šok. Výťah premával do kaviarne rýchlosťou štyri metre za sekundu (takmer 15 kilometrov za hodinu) a mnoho ľudí šlo do kaviarne nie pre kávu a výhľad, ale previesť sa v šikmom východnom pilieri mosta.

Neskôr sa k slovu dostali nové technológie – lepšie typy pohonov, ultrazvukové snímanie polohy kabíny, ktoré umožňuje úplne nehlučné a presné zastavovanie kabíny. Vo veľkých výťahoch sa využíva rekuperácia, keď sa pri brzdení premieňa časť kinetickej energie na elektrickú. Vďaka digitalizácii možno výťahy riadiť v skupinách, stávajú sa súčasťou informačného systému celej budovy a sú pripojené do cloudu. Majitelia tak môžu zbierať dáta o tom, koľko výťah premáva, kedy treba vykonať údržbu a koľko energie spotrebuje.

Nová erupcia z Číny
Začiatkom 21. storočia sa centrum výťahárskeho sveta presunulo z Ameriky do Ázie – Číny, Indie a čiastočne aj bohatých arabských štátov.

Najväčším ťahúňom je rýchla urbanizácia v Číne. Podľa denníka Washington Post pred desaťročím bolo v tejto krajine 700-tisíc výťahov a elevátorov, dnes sú ich viac ako štyri milióny. Je to štvornásobok oproti počtu v Spojených štátoch (v Európskej únii sú podľa niektorých zdrojov tri milióny výťahov).

Podľa analytikov 60 až 80 percent nových výťahov na celom svete inštalujú práve v Číne, pričom trend by mal ďalej pokračovať. V krajine je 160 miest s viac ako miliónom obyvateľov a supervysoké budovy so sto a viac poschodiami sú ich pýcha. Skvelá architektúra a dych vyrážajúca vnútorná technológia je skvelým marketingom a aj superrýchle výťahy sa zmenili na novodobé turistické atrakcie. O čínsky trh súperia lídri technológie výťahov. Globálnu jednotku – americký Otis s ročným obratom 12 miliárd dolárov – tesne stíha japonský Mitsubishi Electric nasledovaný európskymi značkami Schindler, Kone a Thyssenkrupp.

Výťahárska olympiáda
Ázijský boom vyvolal výťahársky ošiaľ pod športovým heslom „vyššie, silnejšie, rýchlejšie“. Práve rýchlosť sa stala prestížnou kategóriu nielen pre samotné budovy, ale aj pre mestá a dokonca krajiny, kde superveže stoja. Z desiatich najrýchlejších výťahov sveta je päť v Číne. Rekord drží Shanghai Tower z roku 2015, druhá najvyššia veža na svete s výškou 632 metrov. Výťah značky Mitsubishi dosahuje rýchlosť 73,8 kilometra za hodinu (20,5 metra za sekundu) a z druhého podzemného podlažia vyvezie cestujúcich na 119. poschodie za 53 sekúnd.

V čínskom Shanghai Tower jazdí najrýchlejší osobný výťah s výkonom 73,8 kilometra za hodinu.

V arabských púšťach drží rekord takmer 830-metrová dubajská veža Burdž Chalífa, momentálne najvyšší mrakodrap sveta. Výťahy tu dosahujú maximálnu rýchlosť 64 kilometrov za hodinu. A najrýchlejšie „západné výťahy“ v 541-metrovom One World Trade Center v New Yorku jazdia rýchlosťou 37 kilometrov za hodinu.

V budúcom roku dostavajú nový najvyšší vežu na svete – kilometer vysoký mrakodrap Jeddah Tower v Saudskej Arábii. Ani ten neprepíše tabuľky rýchlostných rekordov. Dovedna 59 výťahov tu bude na najvyššie poschodia jazdiť rýchlosťou mierne vyššou ako 35 kilometrov za hodinu.

Limity Jeddah Tower
Práve v kilometrovej veži Jeddah Tower narazila súčasná výťahárska technológia na svoje limity.

Prvým problémom je výška. S pribúdajúcimi poschodiami významne rastie hmotnosť oceľových lán, ktoré výťah nesú a istia. V päťsto metroch váži oceľové lano 29 ton a tvorí tri štvrtiny hmotnosti všetkých pohyblivých častí. Vlastne už nejde o prepravu osôb, ale ocele. Pri ešte vyššom výťahu treba lano zosilniť, čo však znamená rýchly nárast hmotnosti. To vedie k ďalšiemu zosilneniu... a ste v začarovanom kruhu. V mrakodrape Jeddah Tower sa fínskej firme Kone podarilo problém vyriešiť – vyvinula unikátne lano z uhlíkového vlákna UltraRope, ktoré v polkilometrovej výške váži len 12,8 tony.

Výšku jedného kilometra vo veži Jeddah Tower výťahári zvládli, ale súčasná technológia už narazila na limity.

Pridávajú sa však fyziologické aspekty. Viceprezident rešpektovaného Ázijského inštitútu inteligentných budov Albert So tvrdí, že najvyššia prípustná rýchlosť pri výťahoch je 87 kilometrov za hodinu, teda o trinásť kilometrov viac ako je súčasný rekord. Pri vyššej rýchlosti by sa ľudský organizmus nedokázal prispôsobiť zmene tlaku. Podľa A. Soa: „nie je problém skonštruovať rýchlejšie výťahy, no vyžadovali by úpravy tlaku v celej budove podobne, ako to funguje v lietadlách.“

Aj to je dôvod, prečo vo veži Jeddah Tower platí najvyššia rýchlosť 35 kilometrov za hodinu. Vo výške tisíc metrov je tlak vzduchu o desatinu nižší ako pri hladine mora a pomalší výťah je nevyhnutný pre aklimatizáciu cestujúcich, aby sa na špici vyhli nevoľnosti.

Magnetická budúcnosť
Urbanizácia však ďalej postupuje a už existujú vízie päťkilometrových mrakodrapov s vlastným ekosystémom, ktoré budú postavené z ultrasilných materiálov vyrobených v 3D tlačiarňach. Odhaduje sa, že o päťdesiat rokov by mohli byť realitou. Ak sa tak naozaj stane, transport v takýchto budovách bude vyžadovať viac ako len evolúciu súčasnej technológie výťahov.

Už dnes sa preto pracuje na úplne nových konštrukciách. Prvé návrhy predstavili firmy, ktoré majú skúsenosti aj s vývojom magnetických vlakov: Toshiba Elevator a Thyssenkrupp. Japonská spoločnosť dodáva systémy pre prvú trať maglevu Chuo Shinkansen, ktorý spojí 505-kilometrovou rýchlosťou Tokio a Osaku. Nemecká firma zasa vyvinula so Siemensom maglev Transrapid, ktorý na tridsaťkilometrovej trati spája letisko Pchu-tung s centrom Šanghaja.

Budúcnosť výťahov predstavuje systém Multi – magnetické kabíny sa budú pohybovať vertikálne i horizontálne.

Výťahy na princípe magnetickej levitácie sa zbavia výškových limitov a ich inštalácia bude podstatne jednoduchšia, pretože nepotrebujú laná a veľké strojovne. Thyssenkrupp ide ešte ďalej – predstavil systém Multi, kde sa budú magnetické výťahy pohybovať vertikálne i horizontálne. „Dnes plytváme priestorom, pretože vysoké šachty používame len pre jednu kabínu. Je to podobné, ako keby sme pri každom vlakovom spojení medzi dvoma mestami využívali jednu trať, namiesto prevádzky niekoľkých vlakov na flexibilných tratiach,“ vysvetlil pre server Business Insider generálny riaditeľ firmy Thyssenkrupp Elevator Andreas Schierenbeck.

Sieť vertikálnych a horizontálnych šácht by v mrakodrapoch prepravila o päťdesiat percent viac ľudí ako klasické rýchlovýťahy, a vystačia len s rýchlosťou 18 kilometrov za hodinu. Cestujúci pritom nebudú na výťah čakať viac ako tridsať sekúnd. Navyše, šachty môžu byť o štvrtinu užšie, takže uvoľnia podlahový priestor v budove pre kancelárie alebo byty.

Foto:  Siemens, Kone, Thyssenkrup, Providence Pictures, Jeddah Economic Company, Wikipedia