Systemy centralnego ogrzewania i paliwa

Niezbędnymi elementami systemu centralnego ogrzewania są: urządzenie, w którym paliwo może być spalane w celu wytworzenia ciepła; czynnik przenoszony w rurach lub kanałach w celu przekazania ciepła do pomieszczeń, które mają być ogrzewane; oraz urządzenie emitujące ciepło w tych pomieszczeniach w celu uwolnienia ciepła albo przez konwekcję, albo przez promieniowanie, albo przez oba te czynniki. Wymuszona dystrybucja powietrza przenosi ogrzane powietrze do pomieszczenia za pomocą systemu kanałów i wentylatorów, które wytwarzają różnicę ciśnień. Natomiast ogrzewanie promiennikowe polega na bezpośrednim przekazywaniu ciepła z emitera do ścian, sufitu lub podłogi zamkniętej przestrzeni niezależnie od temperatury powietrza między nimi; emitowane ciepło uruchamia cykl konwekcji w całej przestrzeni, wytwarzając w niej jednolicie ogrzaną temperaturę.

Temperatura powietrza i efekty promieniowania słonecznego, wilgotność względna i konwekcja mają wpływ na projekt systemu grzewczego. Równie ważnym czynnikiem jest ilość aktywności fizycznej, która jest przewidywana w danym miejscu. W atmosferze pracy, w której intensywna aktywność jest normą, ciało ludzkie wydziela więcej ciepła. W ramach rekompensaty, temperatura powietrza jest utrzymywana na niższym poziomie, aby umożliwić rozproszenie dodatkowego ciepła ciała. Górna granica temperatury 24° C (75° F) jest odpowiednia dla pracowników siedzących i domowych pomieszczeń mieszkalnych, podczas gdy dolna granica temperatury 13° C (55° F) jest odpowiednia dla osób wykonujących ciężką pracę fizyczną.

W procesie spalania paliwa, węgiel i wodór reagują z tlenem atmosferycznym wytwarzając ciepło, które jest przekazywane z komory spalania do medium składającego się z powietrza lub wody. Urządzenia są tak skonstruowane, że ogrzany czynnik jest stale usuwany i zastępowany przez chłodniejszy – tj. przez cyrkulację. Jeśli medium jest powietrze, urządzenie nazywane jest piecem, a jeśli medium jest woda, kotłem lub podgrzewaczem wody. Termin „kocioł” bardziej poprawnie odnosi się do naczynia, w którym produkowana jest para, a „podgrzewacz wody” do takiego, w którym woda jest podgrzewana i krąży poniżej jej temperatury wrzenia.

Gaz ziemny i olej opałowy są głównymi paliwami używanymi do produkcji ciepła w kotłach i piecach. Nie wymagają one żadnej pracy, z wyjątkiem sporadycznego czyszczenia, i są obsługiwane przez całkowicie automatyczne palniki, które mogą być sterowane termostatycznie. W przeciwieństwie do swoich poprzedników, węgla i koksu, po zużyciu nie pozostawiają resztek popiołu do usunięcia. Gaz ziemny nie wymaga żadnego magazynowania, natomiast olej jest pompowany do zbiorników magazynowych, które mogą znajdować się w pewnej odległości od urządzeń grzewczych. Rozwój ogrzewania gazem ziemnym jest ściśle związany z większą dostępnością gazu z sieci podziemnych rurociągów, niezawodnością dostaw podziemnych oraz czystością spalania gazu. Wzrost ten związany jest również z popularnością systemów ogrzewania ciepłym powietrzem, do których paliwo gazowe jest szczególnie przystosowane i na które przypada większość gazu ziemnego zużywanego w budynkach mieszkalnych. Gaz jest łatwiejszy do spalania i kontroli niż olej, użytkownik nie potrzebuje zbiornika magazynowego i płaci za paliwo po jego wykorzystaniu, a dostawa paliwa nie jest uzależniona od kaprysów transportu samochodowego. Palniki gazowe są na ogół prostsze niż te wymagane dla oleju i mają niewiele ruchomych części. Ponieważ spalanie gazu powoduje wydzielanie szkodliwych spalin, nagrzewnice gazowe muszą być wentylowane na zewnątrz. Na obszarach poza zasięgiem rurociągów gazu ziemnego, gaz płynny (propan lub butan) jest dostarczany w specjalnych cysternach i przechowywany pod ciśnieniem w domu do czasu, aż będzie gotowy do użycia w taki sam sposób jak gaz ziemny. Paliwa olejowe i gazowe zawdzięczają wiele ze swojej wygody automatycznemu działaniu ich instalacji grzewczej. Automatyka ta opiera się przede wszystkim na termostacie, urządzeniu, które, gdy temperatura w pomieszczeniu spadnie do określonego punktu, uruchamia piec lub kocioł do momentu zaspokojenia zapotrzebowania na ciepło. Automatyczne instalacje grzewcze są tak dokładnie chronione przez termostaty, że prawie każda możliwa okoliczność, która może być niebezpieczna, jest przewidywana i kontrolowana.