Centrale-verwarmingssystemen en brandstoffen
De essentiële onderdelen van een centrale-verwarmingssysteem zijn een toestel waarin brandstof kan worden verbrand om warmte op te wekken; een medium dat wordt getransporteerd in buizen of kanalen om de warmte over te brengen naar de te verwarmen ruimten; en een apparaat in die ruimten om de warmte af te geven door convectie of straling of beide. Gedwongen luchtdistributie brengt verwarmde lucht in de ruimte door een systeem van kanalen en ventilatoren die drukverschillen produceren. Bij stralingsverwarming daarentegen wordt de warmte rechtstreeks van een straler overgedragen op de wanden, het plafond of de vloer van een gesloten ruimte, onafhankelijk van de luchttemperatuur daartussen; de uitgestraalde warmte brengt een convectiecyclus op gang in de hele ruimte, waardoor een gelijkmatig verwarmde temperatuur in de ruimte ontstaat.
De luchttemperatuur en de effecten van zonnestraling, relatieve vochtigheid en convectie zijn allemaal van invloed op het ontwerp van een verwarmingssysteem. Een even belangrijke overweging is de hoeveelheid lichamelijke activiteit die in een bepaalde omgeving wordt verwacht. In een werkomgeving waar zware activiteit de norm is, geeft het menselijk lichaam meer warmte af. Ter compensatie wordt de luchttemperatuur lager gehouden, zodat de extra lichaamswarmte kan worden afgevoerd. Een maximumtemperatuur van 24° C (75° F) is geschikt voor zittende werknemers en woonkamers, terwijl een minimumtemperatuur van 13° C (55° F) geschikt is voor personen die zwaar handwerk verrichten.
Bij de verbranding van brandstof reageren koolstof en waterstof met zuurstof uit de lucht tot warmte, die vanuit de verbrandingskamer wordt overgedragen op een medium dat bestaat uit lucht of water. De inrichting is zodanig opgesteld dat het verwarmde medium voortdurend wordt afgevoerd en vervangen door een koelere toevoer, d.w.z. door circulatie. Als lucht het medium is, wordt de inrichting een oven genoemd, en als water het medium is, een boiler of heetwatertoestel. De term “ketel” verwijst correcter naar een vat waarin stoom wordt geproduceerd, en “waterverwarmer” naar een vat waarin water wordt verwarmd en gecirculeerd tot onder het kookpunt.
Natuurlijk gas en stookolie zijn de voornaamste brandstoffen die worden gebruikt om warmte te produceren in ketels en ovens. Ze vereisen geen arbeid, behalve af en toe een schoonmaakbeurt, en ze worden verwerkt door volautomatische branders, die thermostatisch kunnen worden geregeld. In tegenstelling tot hun voorgangers, steenkool en cokes, blijven er na gebruik geen asresten over die moeten worden verwijderd. Aardgas behoeft geen enkele opslag, terwijl aardolie in opslagtanks wordt gepompt die zich op enige afstand van de verwarmingsapparatuur kunnen bevinden. De groei van verwarming met aardgas hangt nauw samen met de toegenomen beschikbaarheid van gas via netwerken van ondergrondse pijpleidingen, de betrouwbaarheid van ondergrondse leveringen en de zuiverheid van de gasverbranding. Deze groei houdt ook verband met de populariteit van verwarmingssystemen met warme lucht, waaraan gasbrandstof zich bijzonder goed aanpast en die het grootste deel van het aardgasverbruik in woningen voor hun rekening nemen. Gas is gemakkelijker te verbranden en te controleren dan olie, de gebruiker heeft geen opslagtank nodig en betaalt voor de brandstof nadat hij deze heeft gebruikt, en de levering van brandstof is niet afhankelijk van de grillen van het gemotoriseerde vervoer. Gasbranders zijn over het algemeen eenvoudiger dan die voor olie en hebben weinig bewegende onderdelen. Omdat de verbranding van gas schadelijke uitlaatgassen produceert, moeten gaskachels naar buiten worden afgevoerd. In gebieden buiten het bereik van aardgaspijpleidingen wordt vloeibaar petroleumgas (propaan of butaan) geleverd in speciale tankwagens en onder druk in huis opgeslagen tot het gebruiksklaar is, op dezelfde wijze als aardgas. Olie- en gasbrandstoffen danken veel van hun gemak aan de automatische werking van hun verwarmingsinstallatie. Deze automatisering berust hoofdzakelijk op de thermostaat, een apparaat dat, wanneer de temperatuur in een ruimte tot een vooraf bepaald punt daalt, de oven of ketel in werking stelt totdat aan de vraag naar warmte is voldaan. Automatische verwarmingsinstallaties zijn zo grondig beveiligd door thermostaten dat bijna elke denkbare omstandigheid die gevaarlijk zou kunnen zijn, wordt voorzien en beheerst.