Keskuslämmitysjärjestelmät ja polttoaineet
Keskuslämmitysjärjestelmän olennaisia osia ovat laite, jossa polttoainetta voidaan polttaa lämmön tuottamiseksi; putkissa tai kanavissa kuljetettava väliaine lämmön siirtämiseksi lämmitettäviin tiloihin; ja näissä tiloissa sijaitseva lämpöä luovuttava laite lämmön luovuttamiseksi joko konvektiolla tai säteilyllä tai molemmilla. Pakotetun ilman jakelussa lämmitetty ilma siirretään tilaan kanavien ja puhaltimien avulla, jotka tuottavat paine-eroja. Säteilylämmityksessä sen sijaan lämpöä siirretään suoraan säteilijästä suljetun tilan seiniin, kattoon tai lattiaan, riippumatta niiden välisestä ilman lämpötilasta; säteilevä lämpö käynnistää konvektiokierron koko tilassa, mikä saa aikaan tasaisesti lämmenneen lämpötilan.
Lämmitysjärjestelmän suunnitteluun vaikuttavat ilman lämpötila ja auringon säteilyn, suhteellisen kosteuden ja konvektion vaikutukset. Yhtä tärkeä näkökohta on fyysisen aktiivisuuden määrä, joka on odotettavissa tietyssä ympäristössä. Työilmapiirissä, jossa rasittava toiminta on normaalia, ihmiskeho luovuttaa enemmän lämpöä. Tämän vuoksi ilman lämpötila pidetään alhaisempana, jotta ylimääräinen ruumiinlämpö pääsee haihtumaan. Yläraja 24° C (75° F) on sopiva istumatyöntekijöille ja kotitalouksien olohuoneisiin, kun taas alaraja 13° C (55° F) on sopiva raskaita ruumiillisia töitä tekeville henkilöille.
Polttoaineen palamisessa hiili ja vety reagoivat ilmakehän hapen kanssa tuottaen lämpöä, joka siirtyy polttokammiosta väliaineeseen, joka koostuu joko ilmasta tai vedestä. Laitteisto on järjestetty siten, että lämmitetty väliaine poistetaan jatkuvasti ja korvataan viileämmällä syötöllä – eli kierrättämällä. Jos väliaineena on ilma, laitetta kutsutaan uuniksi ja jos väliaineena on vesi, kattilaksi tai vedenlämmittimeksi. Termi ”kattila” viittaa oikeammin astiaan, jossa tuotetaan höyryä, ja ”vedenlämmitin” astiaan, jossa vettä lämmitetään ja kierrätetään kiehumispisteen alapuolella.
Maakaasu ja polttoöljy ovat tärkeimmät polttoaineet, joita käytetään lämmöntuotannossa kattiloissa ja uuneissa. Ne eivät vaadi työvoimaa lukuun ottamatta satunnaista puhdistusta, ja niitä käytetään täysin automaattisilla polttimilla, joita voidaan ohjata termostaatilla. Toisin kuin niiden edeltäjillä, kivihiilellä ja koksilla, niiden käytön jälkeen ei jää tuhkaa hävitettäväksi. Maakaasu ei vaadi minkäänlaista varastointia, kun taas öljy pumpataan varastosäiliöihin, jotka voivat sijaita jonkin matkan päässä lämmityslaitteista. Maakaasulämmityksen yleistyminen on liittynyt läheisesti siihen, että maakaasua on entistä enemmän saatavilla maanalaisista putkistoverkostoista, maakaasun toimitusvarmuus on lisääntynyt ja maakaasun poltto on puhtaampaa. Kasvu liittyy myös lämminilmalämmitysjärjestelmien suosioon, johon kaasupolttoaine soveltuu erityisen hyvin ja joka muodostaa suurimman osan asunnoissa kulutetusta maakaasusta. Kaasua on helpompi polttaa ja valvoa kuin öljyä, käyttäjä ei tarvitse varastosäiliötä ja maksaa polttoaineesta sen käytön jälkeen, eikä polttoaineen toimitus ole riippuvainen moottoriliikenteen oikutuksista. Kaasupolttimet ovat yleensä yksinkertaisempia kuin öljyn polttamiseen tarvittavat polttimet, ja niissä on vähän liikkuvia osia. Koska kaasun polttaminen tuottaa haitallisia pakokaasuja, kaasulämmittimet on tuuletettava ulos. Maakaasuputkien ulottumattomissa oleville alueille toimitetaan nestekaasua (propaania tai butaania) erityissäiliöautoilla, ja se varastoidaan paineistettuna kotiin, kunnes se on valmis käytettäväksi samalla tavalla kuin maakaasu. Öljy- ja kaasupolttoaineet ovat suurelta osin helppokäyttöisyytensä ansiosta lämmityslaitoksen automaattisen toiminnan ansiosta. Tämä automatiikka perustuu pääasiassa termostaattiin, laitteeseen, joka tilan lämpötilan laskiessa ennalta määrättyyn pisteeseen käynnistää uunin tai kattilan, kunnes lämmöntarve on tyydytetty. Automaattiset lämmityslaitokset on suojattu termostaateilla niin perusteellisesti, että lähes kaikki mahdolliset vaaralliset olosuhteet voidaan ennakoida ja hallita.