Sistemas de calefacción central y combustibles
Los componentes esenciales de un sistema de calefacción central son un aparato en el que se puede quemar el combustible para generar calor; un medio transportado en tuberías o conductos para transferir el calor a los espacios que se van a calentar; y un aparato emisor en esos espacios para liberar el calor, ya sea por convección, por radiación o por ambos. La distribución de aire forzado traslada el aire calentado al espacio mediante un sistema de conductos y ventiladores que producen diferencias de presión. La calefacción radiante, por el contrario, implica la transmisión directa de calor desde un emisor a las paredes, el techo o el suelo de un espacio cerrado, independientemente de la temperatura del aire entre ellos; el calor emitido establece un ciclo de convección en todo el espacio, produciendo una temperatura uniforme en su interior.
La temperatura del aire y los efectos de la radiación solar, la humedad relativa y la convección influyen en el diseño de un sistema de calefacción. Una consideración igualmente importante es la cantidad de actividad física que se prevé en un entorno concreto. En un ambiente de trabajo en el que la actividad extenuante es la norma, el cuerpo humano emite más calor. En compensación, la temperatura del aire se mantiene más baja para permitir que el calor corporal adicional se disipe. Un límite de temperatura superior de 24° C (75° F) es apropiado para los trabajadores sedentarios y las salas de estar domésticas, mientras que un límite de temperatura inferior de 13° C (55° F) es apropiado para las personas que realizan trabajos manuales pesados.
En la combustión del combustible, el carbono y el hidrógeno reaccionan con el oxígeno atmosférico para producir calor, que se transfiere de la cámara de combustión a un medio que consiste en aire o agua. El equipo está dispuesto de tal manera que el medio calentado se retira constantemente y se sustituye por un suministro más frío, es decir, por circulación. Si el medio es el aire, el equipo se denomina horno, y si el medio es el agua, caldera o calentador de agua. El término «caldera» se refiere más correctamente a un recipiente en el que se produce vapor, y «calentador de agua» a uno en el que el agua se calienta y circula por debajo de su punto de ebullición.
El gas natural y el fueloil son los principales combustibles utilizados para producir calor en calderas y hornos. No requieren mano de obra, excepto para la limpieza ocasional, y son manejados por quemadores completamente automáticos, que pueden ser controlados termostáticamente. A diferencia de sus predecesores, el carbón y el coque, no queda ningún producto de ceniza residual que deba ser eliminado después de su uso. El gas natural no requiere ningún tipo de almacenamiento, mientras que el petróleo se bombea a tanques de almacenamiento que pueden estar situados a cierta distancia del equipo de calefacción. El crecimiento de la calefacción de gas natural ha estado estrechamente relacionado con la mayor disponibilidad de gas en las redes de tuberías subterráneas, la fiabilidad del suministro subterráneo y la limpieza de la combustión del gas. Este crecimiento también está vinculado a la popularidad de los sistemas de calefacción por aire caliente, a los que el combustible de gas se adapta especialmente y que representan la mayor parte del gas natural consumido en las residencias. El gas es más fácil de quemar y controlar que el petróleo, el usuario no necesita ningún depósito de almacenamiento y paga el combustible después de haberlo utilizado, y el suministro de combustible no depende de los caprichos del transporte motorizado. Los quemadores de gas suelen ser más sencillos que los del petróleo y tienen pocas piezas móviles. Como la combustión de gas produce un escape nocivo, los calentadores de gas deben ventilarse al exterior. En las zonas donde no llegan los gasoductos de gas natural, el gas licuado de petróleo (propano o butano) se suministra en camiones cisterna especiales y se almacena a presión en el hogar hasta que esté listo para su uso de la misma manera que el gas natural. Los combustibles de petróleo y gas deben gran parte de su conveniencia a las operaciones automáticas de su planta de calefacción. Esta automatización se basa principalmente en el termostato, un dispositivo que, cuando la temperatura de un espacio desciende a un punto predeterminado, activa el horno o la caldera hasta que se satisface la demanda de calor. Las instalaciones de calefacción automáticas están tan protegidas por los termostatos que casi todas las circunstancias imaginables que podrían ser peligrosas están previstas y controladas.