Sistemas de aquecimento central e combustíveis

Os componentes essenciais de um sistema de aquecimento central são um aparelho em que o combustível pode ser queimado para gerar calor; um meio transportado em tubagens ou condutas para transferir o calor para os espaços a aquecer; e um aparelho emissor nesses espaços para libertar o calor por convecção ou radiação ou ambos. A distribuição de ar forçado move o ar aquecido para o espaço através de um sistema de condutas e ventiladores que produzem diferenciais de pressão. O aquecimento radiante, por contraste, envolve a transmissão directa de calor de um emissor para as paredes, tecto ou chão de um espaço fechado independente da temperatura do ar entre eles; o calor emitido estabelece um ciclo de convecção em todo o espaço, produzindo um aquecimento uniforme dentro do mesmo.

Temperatura do ar e os efeitos da radiação solar, humidade relativa e convecção influenciam o design de um sistema de aquecimento. Uma consideração igualmente importante é a quantidade de atividade física que é antecipada em um determinado ambiente. Em uma atmosfera de trabalho na qual a atividade extenuante é a norma, o corpo humano emite mais calor. Em compensação, a temperatura do ar é mantida mais baixa para permitir que o calor extra do corpo se dissipe. Um limite superior de temperatura de 24° C (75° F) é apropriado para trabalhadores sedentários e salas de estar domésticas, enquanto um limite inferior de temperatura de 13° C (55° F) é apropriado para pessoas que realizam trabalhos manuais pesados.

Na combustão de combustível, o carbono e o hidrogénio reagem com o oxigénio atmosférico para produzir calor, que é transferido da câmara de combustão para um meio composto por ar ou água. O equipamento está disposto de tal forma que o meio aquecido é constantemente removido e substituído por uma fonte de calor mais fria, ou seja, por circulação. Se o ar for o meio, o equipamento é chamado de forno e se a água for o meio, uma caldeira ou aquecedor de água. O termo “caldeira” mais corretamente refere-se a um vaso no qual vapor é produzido, e “aquecedor de água” a um em que a água é aquecida e circula abaixo de seu ponto de ebulição.

Gás natural e óleo combustível são os principais combustíveis usados para produzir calor em caldeiras e fornos. Não necessitam de mão-de-obra, excepto para uma limpeza ocasional, e são manuseados por queimadores completamente automáticos, que podem ser controlados termostaticamente. Ao contrário dos seus predecessores, o carvão e o coque, não existe produto residual de cinzas para eliminação após a sua utilização. O gás natural não requer qualquer armazenamento, enquanto o petróleo é bombeado para tanques de armazenamento que podem estar localizados a alguma distância do equipamento de aquecimento. O crescimento do aquecimento a gás natural tem estado intimamente relacionado com a maior disponibilidade de gás das redes de gasodutos subterrâneos, a fiabilidade do fornecimento subterrâneo e a limpeza da combustão do gás. Este crescimento está também ligado à popularidade dos sistemas de aquecimento a ar quente, aos quais o combustível a gás é particularmente adaptável e que são responsáveis pela maior parte do gás natural consumido nas residências. O gás é mais fácil de queimar e controlar do que o petróleo, o utilizador não necessita de depósito e paga o combustível depois de o ter utilizado, e a entrega do combustível não depende dos caprichos do transporte motorizado. Os queimadores a gás são geralmente mais simples do que os necessários para o petróleo e têm poucas peças móveis. Como a queima de gás produz um escape nocivo, os aquecedores a gás devem ser ventilados para o exterior. Em áreas fora do alcance dos gasodutos de gás natural, o gás de petróleo liquefeito (propano ou butano) é entregue em caminhões-tanque especiais e armazenado sob pressão em casa até estar pronto para uso da mesma forma que o gás natural. Os combustíveis de petróleo e gás devem muito da sua conveniência às operações automáticas das suas instalações de aquecimento. Esta automação repousa principalmente sobre o termostato, um dispositivo que, quando a temperatura num espaço cai para um ponto predeterminado, ativará o forno ou caldeira até que a demanda de calor seja satisfeita. As instalações de aquecimento automáticas são tão bem protegidas por termostatos que quase todas as circunstâncias concebíveis que poderiam ser perigosas são antecipadas e controladas.