Τύποι συστημάτων οικιακής θέρμανσης

Υπάρχουν διάφοροι τύποι συστημάτων που χρησιμοποιούνται για την παροχή θερμότητας σε ένα σπίτι, και σε κάθε ευρύ τύπο υπάρχουν πολλές παραλλαγές. Ορισμένα συστήματα θέρμανσης μοιράζονται εξαρτήματα με τον εξοπλισμό ψύξης του σπιτιού και ορισμένα συστήματα παρέχουν θέρμανση και ψύξη. Ο όρος HVAC - θέρμανση, εξαερισμός και κλιματισμός - χρησιμοποιείται για να περιγράψει το συνολικό σύστημα ελέγχου του κλίματος σε ένα σπίτι.

Ανεξάρτητα από το σύστημα HVAC που χρησιμοποιείται, ο σκοπός όλων των συσκευών θέρμανσης είναι να αξιοποιήσει τη θερμική ενέργεια από μια πηγή καυσίμου και να τη μεταφέρει σε χώρους διαβίωσης για να διατηρήσει μια άνετη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Τα συστήματα θέρμανσης μπορούν να χρησιμοποιούν μια ποικιλία πηγών καυσίμου, όπως φυσικό αέριο, προπάνιο, μαζούτ, βιοκαύσιμα (όπως ξύλο) και ηλεκτρικό ρεύμα. Ορισμένα σπίτια διαθέτουν περισσότερα από ένα συστήματα θέρμανσης, όπως όταν ένα υπόγειο ή ένα τελικό υπόγειο θερμαίνεται από διαφορετικό σύστημα από το υπόλοιπο σπίτι.

Με μακράν το πιο κοινό σύστημα HVAC στα σύγχρονα σπίτια της Βόρειας Ευρώπης είναι το σύστημα καταναγκαστικού αέρα που χρησιμοποιεί ένα φούρνο με ανεμιστήρα ανεμιστήρα που παρέχει ζεστό αέρα στα διάφορα δωμάτια του σπιτιού μέσω ενός δικτύου αγωγών. Τα συστήματα εξαναγκασμένου αέρα είναι πολύ γρήγορα στη ρύθμιση της θερμοκρασίας ενός δωματίου και επειδή τα συστήματα κλιματισμού μπορούν να μοιράζονται τον ίδιο ανεμιστήρα και αγωγό, αυτό είναι ένα αποτελεσματικό συνολικό σύστημα HVAC.

Πηγές καυσίμων: Οι κλίβανοι που τροφοδοτούν τα συστήματα εξαναγκασμένου αέρα μπορούν να τροφοδοτηθούν με φυσικό αέριο, υγρό προπάνιο (LP), μαζούτ ή ηλεκτρικό ρεύμα.

Κατανομή: Ο αέρας που θερμαίνεται από τον καυστήρα του φούρνου ή τον αέρα θέρμανσης διανέμεται μέσω ενός δικτύου αγωγών σε καταχωρητές θέρμανσης σε μεμονωμένα δωμάτια. Ένα άλλο σύστημα αγωγών επιστρέφει αέρα πίσω στον κλίβανο μέσω επιστροφής ψυχρού αέρα.

Πλεονεκτήματα:

• Τα συστήματα εξαναγκασμένου αέρα μπορούν να φιλτραριστούν για να απομακρύνουν τη σκόνη και τα αλλεργιογόνα. Ωστόσο, μπορούν επίσης να αυξήσουν την ποσότητα των αλλεργιογόνων που μεταφέρονται στον αέρα.
• Ο εξοπλισμός υγραντήρα (ή αφυγραντήρας) μπορεί να ενσωματωθεί στο σύστημα αναγκαστικού αέρα.
• Οι κλίβανοι εξαναγκασμένου αέρα είναι σχετικά φθηνοί.
• Αυτοί οι κλίβανοι μπορούν να επιτύχουν τις υψηλότερες βαθμολογίες AFUE (Ετήσια Απόδοση Χρήσης Καυσίμου) οποιουδήποτε συστήματος θέρμανσης (αλλά αυτό δεν σημαίνει απαραίτητα ότι αυτός είναι ο πιο αποτελεσματικός τρόπος θέρμανσης ενός σπιτιού).
• Τα συστήματα εξαναγκασμένου αέρα μπορούν να συνδυάσουν την ψύξη με τη δυνατότητα θέρμανσης.

Μειονεκτήματα:

• Απαιτεί αγωγούς και καταλαμβάνει χώρο στους τοίχους.
• Οι ανεμιστήρες του φούρνου μπορεί να είναι θορυβώδεις.
• Ο κινούμενος αέρας μπορεί να διανέμει αλλεργιογόνα.
• Ο κινούμενος αέρας μπορεί να στεγνώσει εκτός εάν έχει υγρανθεί.
• Επειδή τα συστήματα εξαναγκασμένου αέρα θερμαίνουν τον αέρα και όχι τα αντικείμενα σε ένα δωμάτιο, δεν θεωρείται η πιο άνετη μορφή θέρμανσης.

Ένας πρόδρομος για συστήματα αναγκαστικού αέρα, οι κλίβανοι αέρα βαρύτητας επίσης διανέμουν αέρα μέσω ενός συστήματος μεταλλικών αγωγών, αλλά αντί να αναγκάζουν τον αέρα μέσω ενός ανεμιστήρα, τα συστήματα βαρύτητας αέρα λειτουργούν από την απλή φυσική της αύξησης του θερμού αέρα και της ψύξης του δροσερού αέρα. Ένας φούρνος βαρύτητας αέρα στο υπόγειο θερμαίνει τον αέρα, ο οποίος στη συνέχεια ανεβαίνει στα διάφορα δωμάτια μέσω αγωγών. Ο δροσερός αέρας επιστρέφει στον κλίβανο μέσω ενός συστήματος αγωγών επιστροφής ψυχρού αέρα. Οι λεγόμενοι φούρνοι "χταπόδι" που βρίσκονται σε πολλά παλαιότερα σπίτια είναι κλιβάνους βαρύτητας.

Τα συστήματα βαρύτητας δεν είναι πλέον εγκατεστημένα, αλλά σε πολλά παλαιότερα σπίτια συνεχίζουν να αποδίδουν αποτελεσματικά.

Πηγή καυσίμου: Οι φούρνοι με καταναγκαστικό αέρα μπορούν να τροφοδοτηθούν με φυσικό αέριο, υγρό προπάνιο (LP), μαζούτ ή ηλεκτρικό ρεύμα.

Κατανομή: Ο κλιματισμένος αέρας κυκλοφορεί μέσω ενός δικτύου μεταλλικών αγωγών.

Πλεονεκτήματα:

• Τα συστήματα βαρύτητας δεν έχουν κινούμενα μέρη και μπορούν να διαρκέσουν για πολλές δεκαετίες.
• Ο εξοπλισμός του συστήματος είναι πολύ αξιόπιστος και απαιτεί λίγη συντήρηση.

Μειονεκτήματα:

• Ο αέρας δεν μπορεί να φιλτραριστεί αποτελεσματικά.
• Η ενεργειακή απόδοση είναι χαμηλότερη από ό, τι με τους νεότερους κλιβάνους.
• Οι ρυθμίσεις θερμοκρασίας είναι αργές επειδή τα συστήματα λειτουργούν με απλά ρεύματα μεταφοράς.

Η σύγχρονη θέρμανση στο δάπεδο είναι ένας τύπος συστήματος θέρμανσης με ακτινοβολία. Η θέρμανση με ακτινοβολία διαφέρει από την αναγκαστική θερμότητα του αέρα, καθώς θερμαίνει αντικείμενα και υλικά, όπως έπιπλα και δάπεδα, παρά μόνο τον αέρα. Τα περισσότερα συστήματα ακτινοβόλησης ολόκληρου του σπιτιού διανέμουν θερμότητα μέσω ζεστού νερού που θερμαίνεται σε λέβητα ή θερμοσίφωνα.

Η ενδοδαπέδια θέρμανση περιλαμβάνει πλαστικό σωλήνα νερού τοποθετημένο μέσα σε δάπεδα από σκυρόδεμα ή προσαρτημένο στο πάνω ή κάτω μέρος των ξύλινων δαπέδων. Είναι ήσυχο και γενικά ενεργειακά αποδοτικό. Τείνει να θερμαίνεται πιο αργά και χρειάζεται περισσότερο χρόνο για να ρυθμιστεί από την αναγκαστική θερμότητα του αέρα, αλλά η θερμότητα του είναι πιο συνεπής.

Υπάρχουν επίσης συστήματα στο δάπεδο που χρησιμοποιούν ηλεκτρική καλωδίωση εγκατεστημένη κάτω από υλικά δαπέδων, συνήθως κεραμικά ή πέτρινα πλακάκια. Αυτά είναι λιγότερο ενεργειακά αποδοτικά από τα συστήματα ζεστού νερού και χρησιμοποιούνται συνήθως μόνο σε μικρά δωμάτια, όπως μπάνια.

Πηγές καυσίμου: Τα συστήματα σωληνώσεων ζεστού νερού συνήθως θερμαίνονται από έναν κεντρικό λέβητα, ο οποίος μπορεί να τροφοδοτηθεί με φυσικό αέριο, υγρό προπάνιο (LP) ή ηλεκτρική ενέργεια. Το ζεστό νερό μπορεί επίσης να παρέχεται από ηλιακά συστήματα ζεστού νερού, τα οποία χρησιμοποιούνται συνήθως για τη συμπλήρωση συστημάτων με βάση καύσιμα.

Κατανομή: Τα συστήματα στο δάπεδο διανέμονται συνήθως με ζεστό νερό που ρέει μέσω πλαστικών σωλήνων.

Πλεονεκτήματα:

• Τα συστήματα ακτινοβολίας παρέχουν άνετη, ομοιόμορφη θερμότητα.
• Όταν θερμαίνονται με λέβητες, τα συστήματα ακτινοβολίας μπορούν να είναι πολύ ενεργειακά αποδοτικά.

Μειονεκτήματα:

• Τα συστήματα ακτινοβολίας είναι σχετικά αργά για θέρμανση και προσαρμογή στις αλλαγές θερμοκρασίας.
• Η εγκατάσταση συστημάτων στο δάπεδο μπορεί να είναι δαπανηρή.
• Είναι δύσκολη η πρόσβαση σε κρυφές σωληνώσεις εάν προκύψουν προβλήματα συντήρησης.
• Τα συστήματα με λέβητα δεν μπορούν να συνδυαστούν με κλιματισμό.

Τα παλαιότερα σπίτια και πολυκατοικίες στη Βόρεια Ευρώπη θερμαίνονται συχνά με παραδοσιακά συστήματα λέβητα και καλοριφέρ. Αυτά περιλαμβάνουν έναν κεντρικό λέβητα που κυκλοφορεί ατμό ή ζεστό νερό μέσω σωλήνων σε μονάδες καλοριφέρ που τοποθετούνται στρατηγικά γύρω από το σπίτι. Το κλασικό θερμαντικό σώμα - μια όρθια μονάδα από χυτοσίδηρο συνήθως τοποθετείται κοντά σε παράθυρα - συχνά ονομάζεται θερμαντικό σώμα ατμού, αν και αυτός ο όρος είναι μερικές φορές ανακριβής.

Στην πραγματικότητα, υπάρχουν δύο τύποι συστημάτων που χρησιμοποιούνται με αυτά τα παλαιότερα καλοριφέρ. Οι αληθινοί λέβητες ατμού κυκλοφορούν στην πραγματικότητα αέριο ατμό μέσω σωλήνων σε μεμονωμένα θερμαντικά σώματα, τα οποία στη συνέχεια συμπυκνώνονται πίσω στο νερό και ρέουν πίσω στο λέβητα για θέρμανση. Σύγχρονα συστήματα καλοριφέρ κυκλοφορούν ζεστό νερό σε καλοριφέρ μέσω ηλεκτρικών αντλιών. Το ζεστό νερό απελευθερώνει τη θερμότητα του στο ψυγείο και το κρύο νερό επιστρέφει στο λέβητα για περισσότερη θέρμανση. Τα συστήματα καλοριφέρ ζεστού νερού είναι πολύ κοινά στην Ευρώπη.

Πηγές καυσίμου: Τα συστήματα λέβητα / καλοριφέρ μπορούν να τροφοδοτηθούν με φυσικό αέριο, υγρό προπάνιο, μαζούτ ή ηλεκτρικό ρεύμα. Οι γνήσιοι λέβητες μπορεί ακόμη και να τροφοδοτούνται από άνθρακα.

Κατανομή: Η θερμότητα παράγεται από ατμό ή ζεστό νερό που κυκλοφορεί μέσω μεταλλικών σωλήνων σε θερμαντικά σώματα σε σχήμα που διευκολύνει τη μεταφορά θερμικής ενέργειας.

Πλεονεκτήματα:

• Η θερμότητα ακτινοβολίας είναι αρκετά άνετη και δεν στεγνώνει τον αέρα όπως κάνει η θερμότητα με εξαναγκασμένο αέρα.
• Τα καλοριφέρ μπορούν να ενημερωθούν σε καλοριφέρ χαμηλού προφίλ ή καλοριφέρ.
• Όταν αντικαθίστανται οι παλιοί λέβητες, οι σύγχρονοι λέβητες μπορούν να προσφέρουν πολύ καλή ενεργειακή απόδοση.

Μειονεκτήματα:

• Τα καλοριφέρ μπορεί να είναι αντιαισθητικά.
• Οι τοποθεσίες καλοριφέρ ενδέχεται να περιορίσουν την τοποθέτηση επίπλων και τα καλύμματα παραθύρων.
• Τα συστήματα με λέβητα δεν μπορούν να συνδυαστούν με κλιματισμό.

Μια άλλη πιο σύγχρονη μορφή ακτινοβολούσας θερμότητας είναι ένα σύστημα σανίδων ζεστού νερού, επίσης γνωστό ως υδρονικό σύστημα. Αυτά τα συστήματα χρησιμοποιούν επίσης έναν συγκεντρωτικό λέβητα για τη θέρμανση νερού που κυκλοφορεί μέσω ενός συστήματος σωλήνων νερού σε θερμαντικές μονάδες χαμηλού προφίλ που ακτινοβολούν τη θερμότητα από το νερό έξω στο δωμάτιο μέσω λεπτών μεταλλικών πτερυγίων που περιβάλλουν το σωλήνα νερού. Πρόκειται ουσιαστικά για μια ενημερωμένη, εξελιγμένη έκδοση των παλαιών όρθιων συστημάτων καλοριφέρ.

Πηγές καυσίμων: Οι λέβητες για υδρονικά συστήματα μπορούν να τροφοδοτηθούν με φυσικό αέριο, υγρό προπάνιο (LP), μαζούτ ή ηλεκτρικό ρεύμα. Μπορούν επίσης να βοηθηθούν από ηλιακά συστήματα θέρμανσης.

Διανομή:

• Ζεστό νερό που θερμαίνεται με λέβητα και διοχετεύεται σε σωλήνες "πτερύγιο", τοποθετημένες κατά μήκος τοίχων. Τα πτερύγια αυξάνουν την επιφάνεια της απαγωγής θερμότητας για αποτελεσματικότητα.
• Η θερμότητα κατανέμεται με φυσική μεταφορά: Ο θερμαινόμενος αέρας ανεβαίνει από τη μονάδα βάσης, ενώ ο κρύος αέρας πέφτει προς τη μονάδα για θέρμανση.

Πλεονεκτήματα:

• Τα υδραυλικά συστήματα μπορούν να προσφέρουν εξαιρετική ενεργειακή απόδοση.
• Τα υδραυλικά συστήματα είναι αθόρυβα επειδή δεν υπάρχουν ανεμιστήρες ή ανεμιστήρες.
• Η θερμοκρασία μπορεί να ελεγχθεί με ακρίβεια.
• Τα συστήματα καλοριφέρ είναι πολύ ανθεκτικά και χρειάζονται λίγη συντήρηση.

Μειονεκτήματα:

• Οι μονάδες ακτινοβολίας / μεταφοράς θερμότητας πρέπει να παραμένουν ανεμπόδιστες και μπορούν να προκαλέσουν προκλήσεις στην τοποθέτηση επίπλων και στο σχεδιασμό κουρτινών.
• Τα καλοριφέρ είναι αργά για να θερμανθούν.
• Τα συστήματα ζεστού νερού δεν μπορούν να συνδυαστούν με συστήματα κλιματισμού.
• Εάν η θερμότητα σβήσει για μεγάλο χρονικό διάστημα, οι σωλήνες θέρμανσης ενδέχεται να διατρέχουν κίνδυνο κατάψυξης.

Η νεότερη τεχνολογία οικιακής θέρμανσης (και ψύξης) είναι η αντλία θερμότητας. Χρησιμοποιώντας ένα σύστημα παρόμοιο με ένα κλιματιστικό, οι αντλίες θερμότητας εξάγουν θερμότητα από τον αέρα και τη μεταφέρουν στο σπίτι μέσω ενός εσωτερικού χειριστή αέρα. Τα τυπικά οικιακά συστήματα είναι αντλίες θερμότητας πηγής αέρα που αντλούν θερμότητα από τον εξωτερικό αέρα. Υπάρχουν επίσης αντλίες θερμότητας εδάφους ή γεωθερμίας που τραβούν τη θερμότητα από βαθιά στο έδαφος, καθώς και αντλίες θερμότητας πηγής νερού που βασίζονται σε μια λίμνη ή λίμνη για θερμότητα.

Ένας δημοφιλής τύπος αντλίας θερμότητας πηγής αέρα είναι το σύστημα mini-split ή ductless. Αυτό έχει μια σχετικά μικρή εξωτερική μονάδα συμπιεστή και έναν ή περισσότερους εσωτερικούς χειριστές αέρα που είναι εύκολο να προστεθούν σε προσθήκες δωματίου ή σε απομακρυσμένες περιοχές ενός σπιτιού. Πολλά συστήματα αντλιών θερμότητας είναι αναστρέψιμα και μπορούν να μεταβούν σε λειτουργία κλιματισμού το καλοκαίρι. Οι αντλίες θερμότητας μπορούν να είναι ενεργειακά αποδοτικές, αλλά είναι κατάλληλες μόνο για σχετικά ήπια κλίματα. είναι λιγότερο αποτελεσματικά σε πολύ ζεστό και πολύ κρύο καιρό.

Πηγές καυσίμου: Οι αντλίες θερμότητας τροφοδοτούνται συνήθως με ηλεκτρική ενέργεια, αν και διατίθενται επίσης μοντέλα φυσικού αερίου.

Κατανομή: Η θερμότητα (και η ψύξη) παρέχονται από επιτοίχιες μονάδες που φυσούν αέρα στα πηνία εξατμιστή που συνδέονται με μια εξωτερική αντλία που εξάγει ή απορροφά θερμότητα από το ύπαιθρο.

Πλεονεκτήματα:

• Τα συστήματα προσφέρουν θέρμανση και ψύξη.
• Οι αντλίες θερμότητας μπορούν να είναι πολύ ενεργειακά αποδοτικές.
• Μεμονωμένες μονάδες τοίχου επιτρέπουν τον ακριβή έλεγχο κάθε δωματίου.
• Οι ανεμιστήρες είναι πιο ήσυχοι από τα κεντρικά συστήματα αναγκαστικού αέρα.
• Δεν απαιτείται αγωγός.

Μειονεκτήματα:

• Οι αντλίες θερμότητας είναι οι πιο κατάλληλες για σχετικά ήπια κλίματα.
• Η διανομή θερμαινόμενου ή ψυχρού αέρα μπορεί να είναι περιορισμένη επειδή προέρχεται από μία μονάδα (σε κάθε δωμάτιο ή περιοχή).

Οι ηλεκτρικοί θερμοσίφωνες και άλλοι τύποι ηλεκτρικών θερμαντήρων δεν χρησιμοποιούνται συνήθως για πρωτογενή συστήματα οικιακής θέρμανσης, κυρίως λόγω του υψηλού κόστους ηλεκτρικής ενέργειας. Ωστόσο, παραμένουν μια δημοφιλής επιλογή για συμπληρωματική θέρμανση σε τελειωμένα υπόγεια, οικιακά γραφεία και εποχιακά δωμάτια (όπως βεράντες τριών εποχών και ηλιοθεραπεία). Οι ηλεκτρικές θερμάστρες είναι εύκολη και φθηνή στην εγκατάσταση και δεν απαιτούν αγωγούς, αντλίες, χειριστές αέρα ή άλλο εξοπλισμό διανομής. Οι μονάδες είναι φθηνές και δεν έχουν κινούμενα μέρη και δεν απαιτούν σχεδόν καμία συντήρηση.

Εκτός από τους συμβατικούς θερμαντήρες βάσης, υπάρχουν ηλεκτρικοί θερμαντήρες ακτινοβολίας που θερμαίνονται με ακτινοβολία. Αυτά συνήθως εγκαθίστανται κοντά στην οροφή και κατευθύνονται προς τους επιβάτες του δωματίου, παρέχοντας πιο εστιασμένη θερμότητα από ό, τι παίρνετε με τις βασικές μονάδες. Οι θερμαντήρες ακτινοβολίας είναι επίσης πιο ενεργειακά αποδοτικοί από τις βασικές μονάδες.

Διανομή: Οι θερμαντήρες Baseboard χρησιμοποιούν φυσική μεταφορά για να κυκλοφορούν θερμότητα σε όλο το δωμάτιο. Οι επιτοίχιες θερμάστρες και πολλοί ειδικοί θερμαντήρες (όπως οι θερμαντήρες toekick) έχουν συνήθως εσωτερικούς ανεμιστήρες που εκτοξεύουν θερμό αέρα.

Πλεονεκτήματα:

• Οι θερμαντικές μονάδες είναι ευέλικτες και μπορούν να εγκατασταθούν σχεδόν οπουδήποτε.
• Τα συστήματα χρειάζονται μόνο ένα ηλεκτρικό κύκλωμα για ισχύ.
• Οι μονάδες χωρίς ανεμιστήρες λειτουργούν σιωπηλά.
• Ακτινοβολημένοι ηλεκτρικοί θερμαντήρες αντικείμενα χώρου θερμότητας, παρόμοια με την ακτινοβολία θερμότητας στο πάτωμα
• Δεν απαιτείται αγωγός ή ακριβή εγκατάσταση.

Μειονεκτήματα:

• Οι ηλεκτρικοί θερμαντήρες είναι πολύ ακριβοί στη λειτουργία τους.
• Χρησιμοποιούν πολύ ηλεκτρικό ρεύμα και, ως εκ τούτου, συμβάλλουν δυσανάλογα στην υπερβολική χρήση του ηλεκτρικού δικτύου και σε συναφή προβλήματα.
• Το μεγαλύτερο μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας παράγεται από σταθμούς παραγωγής ενέργειας με καύση άνθρακα, οπότε οι ηλεκτρικοί θερμαντήρες, ενώ είναι καθαροί στη λειτουργία, συμβάλλουν σημαντικά στην ατμοσφαιρική ρύπανση και στον ατμοσφαιρικό άνθρακα.