Zentralheizungssysteme und Brennstoffe
Die wesentlichen Bestandteile eines Zentralheizungssystems sind ein Gerät, in dem Brennstoff verbrannt werden kann, um Wärme zu erzeugen; ein Medium, das in Rohren oder Kanälen transportiert wird, um die Wärme an die zu beheizenden Räume zu übertragen; und ein Emissionsgerät in diesen Räumen, um die Wärme entweder durch Konvektion oder Strahlung oder beides abzugeben. Bei der Zwangsluftverteilung wird die erwärmte Luft über ein System von Kanälen und Gebläsen, die Druckunterschiede erzeugen, in den Raum geleitet. Bei der Strahlungsheizung hingegen wird die Wärme direkt von einem Strahler auf die Wände, die Decke oder den Boden eines geschlossenen Raums übertragen, unabhängig von der Lufttemperatur dazwischen; die ausgestrahlte Wärme setzt einen Konvektionskreislauf im gesamten Raum in Gang, der eine gleichmäßig erwärmte Temperatur im Raum erzeugt.
Die Lufttemperatur und die Auswirkungen von Sonneneinstrahlung, relativer Luftfeuchtigkeit und Konvektion beeinflussen die Auslegung eines Heizsystems. Eine ebenso wichtige Überlegung ist die zu erwartende körperliche Aktivität in einer bestimmten Umgebung. In einer Arbeitsatmosphäre, in der anstrengende Tätigkeiten die Norm sind, gibt der menschliche Körper mehr Wärme ab. Zum Ausgleich wird die Lufttemperatur niedriger gehalten, damit die zusätzliche Körperwärme abgeführt werden kann. Eine obere Temperaturgrenze von 24° C (75° F) ist für sitzende Arbeitnehmer und häusliche Wohnräume geeignet, während eine untere Temperaturgrenze von 13° C (55° F) für Personen, die schwere körperliche Arbeit verrichten, angemessen ist.
Bei der Verbrennung von Brennstoffen reagieren Kohlenstoff und Wasserstoff mit dem Luftsauerstoff, um Wärme zu erzeugen, die von der Verbrennungskammer auf ein Medium übertragen wird, das entweder aus Luft oder Wasser besteht. Die Anlage ist so angeordnet, dass das erhitzte Medium ständig abgeführt und durch ein kühleres ersetzt wird, d. h. durch Zirkulation. Wenn das Medium Luft ist, wird die Anlage als Ofen bezeichnet, wenn das Medium Wasser ist, als Kessel oder Wassererhitzer. Der Begriff „Kessel“ bezieht sich eher auf ein Gefäß, in dem Dampf erzeugt wird, und „Wassererhitzer“ auf ein Gefäß, in dem Wasser unterhalb seines Siedepunkts erhitzt und umgewälzt wird.
Erdgas und Heizöl sind die wichtigsten Brennstoffe für die Wärmeerzeugung in Kesseln und Öfen. Sie erfordern außer einer gelegentlichen Reinigung keine Arbeit und werden von vollautomatischen Brennern betrieben, die thermostatisch gesteuert werden können. Im Gegensatz zu ihren Vorgängern, Kohle und Koks, fällt nach der Nutzung keine Restasche an, die entsorgt werden muss. Erdgas muss nicht gelagert werden, während Erdöl in Lagertanks gepumpt wird, die sich in einiger Entfernung von der Heizanlage befinden können. Das Wachstum der Erdgasheizung steht in engem Zusammenhang mit der zunehmenden Verfügbarkeit von Gas aus unterirdischen Leitungsnetzen, der Zuverlässigkeit der unterirdischen Lieferung und der sauberen Verbrennung von Gas. Dieses Wachstum hängt auch mit der Beliebtheit von Warmluftheizungen zusammen, für die sich der Brennstoff Gas besonders gut eignet und auf die der größte Teil des in Wohnhäusern verbrauchten Erdgases entfällt. Gas ist leichter zu verbrennen und zu regeln als Öl, der Nutzer braucht keinen Lagertank und bezahlt den Brennstoff nach dem Verbrauch, und die Brennstofflieferung ist nicht von den Unwägbarkeiten des motorisierten Verkehrs abhängig. Gasbrenner sind im Allgemeinen einfacher als die für Öl erforderlichen und haben nur wenige bewegliche Teile. Da bei der Verbrennung von Gas gesundheitsschädliche Abgase entstehen, müssen Gasheizungen nach außen entlüftet werden. In Gebieten außerhalb der Reichweite von Erdgaspipelines wird Flüssiggas (Propan oder Butan) in speziellen Tankwagen angeliefert und unter Druck im Haus gelagert, bis es wie Erdgas verwendet werden kann. Öl- und Gasbrennstoffe verdanken ihren Komfort vor allem dem automatischen Betrieb ihrer Heizungsanlage. Diese Automatisierung beruht in erster Linie auf dem Thermostat, einem Gerät, das bei Absinken der Temperatur in einem Raum auf einen bestimmten Wert den Ofen oder Heizkessel aktiviert, bis der Wärmebedarf gedeckt ist. Automatische Heizungsanlagen sind durch Thermostate so gründlich geschützt, dass fast alle denkbaren Umstände, die gefährlich sein könnten, vorhergesehen und kontrolliert werden.