ระบบทำความร้อนส่วนกลางจะให้ความอบอุ่นแก่พื้นที่ต่างๆ ภายในอาคารจากแหล่งความร้อน หลัก เพียง แหล่งเดียว

ระบบทำความร้อนส่วนกลางมีเตาเผาที่แปลงเชื้อเพลิงหรือไฟฟ้าเป็นความร้อนผ่านกระบวนการต่างๆ ความร้อนจะถูกส่งไปทั่วอาคารโดยพัดลมที่เป่าอากาศร้อนผ่านท่อการหมุนเวียนไอน้ำแรงดันต่ำไปยังหม้อน้ำ ใน แต่ละห้อง หรือปั๊มที่ หมุนเวียน น้ำร้อน ผ่านหม้อน้ำ ในห้องต่างๆ แหล่งพลังงานหลักอาจเป็นเชื้อเพลิง เช่นถ่านหินหรือไม้น้ำมันน้ำมันก๊าดก๊าซธรรมชาติหรือไฟฟ้า

เมื่อเปรียบเทียบกับระบบอื่นๆ เช่นเตาผิงและเตาไม้ระบบทำความร้อนส่วนกลางให้ความสม่ำเสมอใน การควบคุม อุณหภูมิทั่วทั้งอาคารได้ดีกว่า โดยปกติแล้วจะรวมถึงการควบคุมเตาเผาแบบอัตโนมัติ บ้านหรืออาคารขนาดใหญ่สามารถแบ่งออกเป็นโซนที่ควบคุมอุณหภูมิ ได้แยกกันแต่ละโซน การจัดการ เชื้อเพลิง (และบางครั้งก็รวมถึงขี้เถ้า ) แบบอัตโนมัติช่วยเพิ่มความสะดวกสบายมากกว่าเตาผิงแบบแยกส่วน หากระบบมีท่อสำหรับหมุนเวียนอากาศ ก็สามารถเพิ่มระบบปรับอากาศส่วนกลางเข้าไปในระบบได้ ระบบทำความร้อนส่วนกลางอาจใช้พื้นที่มากในบ้านหรืออาคารอื่นๆ และอาจต้องติดตั้งท่อส่งและท่อรับอากาศในระหว่างการก่อสร้าง

ระบบทำความร้อนส่วนกลางแตกต่างจากระบบทำความร้อนเฉพาะพื้นที่ตรงที่การสร้างความร้อนเกิดขึ้นในที่เดียว เช่นห้องเตาหรือห้องใต้ดินในบ้าน หรือห้องเครื่องกลในอาคารขนาดใหญ่ (แม้ว่าจะไม่จำเป็นต้องอยู่ที่จุด "ศูนย์กลาง" ทางเรขาคณิตก็ตาม) ความร้อนจะถูกกระจายไปทั่วทั้งอาคาร โดยทั่วไปแล้วจะใช้ลมเป่าผ่านท่อลม น้ำไหลเวียนผ่านท่อ หรือไอน้ำที่ส่งผ่านท่อ วิธีการสร้างความร้อนที่พบมากที่สุดคือการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลในเตาหรือหม้อไอน้ำ

ในพื้นที่ส่วนใหญ่ของ เขต ภูมิอากาศอบอุ่นบ้านเดี่ยวส่วนใหญ่ติดตั้งระบบทำความร้อนส่วนกลางมาตั้งแต่ก่อนสงครามโลกครั้งที่สอง ในบริเวณที่มีถ่านหินหาได้ง่าย (เช่นแหล่งถ่านหิน แอนทราไซต์ ทางตะวันออกเฉียงเหนือของรัฐเพนซิลเวเนียในสหรัฐอเมริกา) ระบบไอน้ำหรือระบบน้ำร้อนที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงจึงเป็นที่นิยม ต่อมาในศตวรรษที่ 20 ระบบเหล่านี้ได้รับการปรับปรุงให้ใช้เชื้อเพลิงน้ำมันหรือก๊าซแทน ทำให้ไม่จำเป็นต้องมีถังเก็บถ่านหินขนาดใหญ่ใกล้กับหม้อไอน้ำ และไม่จำเป็นต้องกำจัดขี้เถ้าถ่านหินอีกต่อไป

ระบบทำความร้อน ด้วยลมร้อนเป็นทางเลือกที่ประหยัดกว่าการใช้น้ำร้อนหรือไอน้ำ เตาเผาจะใช้น้ำมันเชื้อเพลิงหรือก๊าซในการให้ความร้อนแก่อากาศในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจากนั้นพัดลมจะหมุนเวียนอากาศที่อุ่นแล้วผ่านเครือข่ายท่อไปยังห้องต่างๆ ในอาคาร ระบบนี้ประหยัดกว่าเพราะอากาศเคลื่อนที่ผ่านท่อแทนที่จะเป็นท่อธรรมดา และไม่จำเป็นต้อง จ้าง ช่างติดตั้งท่อ ช่องว่างระหว่างคาน พื้น สามารถปิดกั้นและใช้เป็นส่วนหนึ่งของท่อส่งอากาศได้ ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนลงอีก

ระบบทำความร้อนด้วยไฟฟ้าพบได้ไม่บ่อยนักและใช้งานได้จริงเฉพาะในกรณีที่ใช้ไฟฟ้าราคาถูกหรือเมื่อใช้ปั๊มความร้อนจากแหล่งใต้ดิน เท่านั้น เมื่อพิจารณาระบบที่ผสมผสานระหว่าง โรงไฟฟ้าพลังความร้อนและการทำความร้อนด้วยความต้านทานไฟฟ้า ประสิทธิภาพโดยรวมจะน้อยกว่าการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลโดยตรงในการทำความร้อนในพื้นที่^{[ 1 ]}

อาคารบางแห่งใช้ระบบทำความร้อนส่วนกลางด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งในกรณีนี้ระบบกระจายความร้อนโดยปกติจะใช้การหมุนเวียนน้ำ

ทางเลือกอื่นนอกเหนือจากระบบดังกล่าว ได้แก่เครื่องทำความร้อนที่ใช้แก๊สและระบบทำความร้อนส่วนกลางระบบทำความร้อนส่วนกลางใช้ความร้อนเหลือทิ้งจากกระบวนการทางอุตสาหกรรมหรือโรงไฟฟ้าเพื่อให้ความร้อนแก่สิ่งปลูกสร้างใกล้เคียง เช่นเดียวกับระบบผลิตความร้อนร่วม ระบบนี้ต้องใช้ท่อใต้ดินเพื่อหมุนเวียนน้ำร้อนหรือไอน้ำ

มีการค้นพบ การใช้เครื่องดนตรีออนดอลในแหล่งโบราณคดีในประเทศเกาหลีเหนือในปัจจุบันแหล่งโบราณคดีสมัยยุคหินใหม่ ราว 5000 ปีก่อนคริสตกาล ที่ค้นพบใน ซอนบงเมืองราซอน ใน ประเทศเกาหลีเหนือในปัจจุบัน แสดงให้เห็นร่องรอยการใช้เครื่องดนตรีกูเดิล ( ภาษาเกาหลี :  움집 ) อย่างชัดเจนในที่อยู่อาศัยที่ขุดค้นพบ

ส่วนประกอบหลักของเตาออนดอล แบบดั้งเดิม ได้แก่เตาไฟ ( หรือช่องใส่ฟืน ) ที่เข้าถึงได้จากห้องข้างเคียง (โดยทั่วไปคือห้องครัวหรือห้องนอนใหญ่) พื้น ก่ออิฐ ยกสูง ที่มีช่องระบายควันแนวนอนอยู่ด้านล่าง และปล่องไฟ ตั้งตรง อยู่บนผนังด้านนอกฝั่งตรงข้ามเพื่อช่วยระบายอากาศ พื้นที่ร้อนซึ่งรองรับด้วยเสาหินหรือแผ่นกั้นเพื่อกระจายควัน จะถูกคลุมด้วยแผ่นหิน ดินเหนียว และวัสดุที่ไม่ซึมผ่านได้ เช่น กระดาษชุบน้ำมัน

ออนดอ ล ในยุคแรกเริ่มมาจากกูดอลซึ่งให้ความร้อนแก่บ้านและใช้ในการปรุงอาหาร เมื่อจุดไฟในเตาเพื่อหุงข้าวสำหรับมื้อเย็น เปลวไฟจะแผ่ขยายออกไปในแนวนอนเนื่องจากทางเข้าปล่องไฟอยู่ข้างเตาการจัดวางเช่นนี้มีความสำคัญ เนื่องจากจะไม่ยอมให้ควันลอยขึ้นด้านบน ซึ่งจะทำให้เปลวไฟดับเร็วเกินไป เมื่อเปลวไฟผ่านทางเข้าปล่องไฟ มันจะถูกนำทางผ่านเครือข่ายทางเดินพร้อมกับควัน ห้องทั้งห้องจะถูกสร้างขึ้นบนปล่องไฟของเตาเพื่อสร้างห้องที่มีพื้นเป็นออนดอล^{[ 2 ]}

ก่อนปี 1960 ออนดอลถูกใช้เป็นพื้นที่อยู่อาศัยสำหรับการนั่ง กิน นอน และทำกิจกรรมอื่นๆ ในบ้านของชาวเกาหลีส่วนใหญ่ ชาวเกาหลีคุ้นเคยกับการนั่งและนอนบนพื้น และทำงานและรับประทานอาหารบนโต๊ะเตี้ยแทนที่จะเป็นโต๊ะยกสูงที่มีเก้าอี้^{[ 3 ]}เตาเผาใช้ฟางข้าว เศษพืชผลทางการเกษตรชีวมวลหรือฟืนแห้งชนิดใดก็ได้เป็นเชื้อเพลิงหลัก สำหรับการปรุงอาหารในระยะสั้น นิยมใช้ฟางข้าวหรือเศษพืชผล ในขณะที่การปรุงอาหารและการให้ความร้อนบนพื้นเป็นเวลานานจำเป็นต้องใช้ฟืนที่เผาไหม้นานกว่า ซึ่งแตกต่างจากเครื่องทำน้ำอุ่นในปัจจุบัน เชื้อเพลิงจะถูกเผาเป็นครั้งคราวหรือเป็นประจำ (วันละสองถึงห้าครั้ง) ขึ้นอยู่กับความถี่ในการปรุงอาหารและสภาพอากาศตามฤดูกาล

ชาวกรีกโบราณเป็นผู้พัฒนาระบบทำความร้อนส่วนกลางขึ้นมาวิหารแห่งเอเฟซัสได้รับความร้อนจากปล่องไฟที่ฝังอยู่ในพื้นดินและหมุนเวียนความร้อนที่เกิดจากไฟ อาคารบางแห่งในจักรวรรดิโรมันใช้ระบบทำความร้อนส่วนกลาง โดยนำอากาศที่ร้อนจากเตาเผาผ่านช่องว่างใต้พื้นและออกมาจากท่อ (เรียกว่าcaliducts ) ^{[ 4 ]}ในผนัง ซึ่งเป็นระบบที่เรียกว่าhypocaust ^{[ 5 ] [ 6 ]}

ระบบทำความร้อนใต้พื้นของโรมันยังคงถูกนำมาใช้ในขนาดที่เล็กกว่าในช่วงปลายยุคโบราณและโดยรัฐกาหลิบอุมัยยะฮ์ ในขณะที่ผู้สร้างชาวมุสลิมในยุคหลังใช้ระบบท่อใต้พื้นที่เรียบ ง่ายกว่า ^{[ 7 ]}

หลังจากการล่มสลายของจักรวรรดิโรมันระบบทำความร้อนส่วนใหญ่ในทวีปยุโรปกลับไปใช้เตาผิงแบบดั้งเดิมเป็นเวลาเกือบพันปี

ในพื้นที่สูงของเทือกเขาแอลป์ในยุคกลางตอนต้น ระบบทำความร้อนส่วนกลางที่เรียบง่ายกว่าซึ่งความร้อนเดินทางผ่านช่องใต้พื้นจากห้องเตาเผาได้เข้ามาแทนที่ระบบไฮโปคอสต์ของโรมันในบางแห่ง ในอารามไรเชอเนาเครือข่ายช่องใต้พื้นที่เชื่อมต่อกันให้ความร้อนแก่ห้องประชุมขนาดใหญ่ 300 ตารางเมตร^ของพระสงฆ์ในช่วงฤดูหนาว ประสิทธิภาพของระบบได้รับการคำนวณไว้ที่ 90% ^{[ 8 ]}

ในศตวรรษที่ 13 พระภิกษุคณะซิสเตอร์เชียน ได้ฟื้นฟูระบบทำความร้อนส่วนกลางในยุโรปคริสเตียนโดยใช้การผันน้ำจากแม่น้ำร่วมกับเตาเผาไม้ภายในอาคาร อารามหลวงแม่พระแห่งวงล้อ (ก่อตั้งในปี 1202) ที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างดีบนแม่น้ำเอโบรใน แคว้น อารากอนของสเปนเป็นตัวอย่างที่ยอดเยี่ยมของการประยุกต์ใช้ระบบดังกล่าว

วิธีการทำความร้อนส่วนกลางหลักทั้งสามวิธีได้รับการพัฒนาในช่วงปลายศตวรรษที่ 18 ถึงกลางศตวรรษที่ 19 ^{[ 9 ]}

วิลเลียม สตรัทท์ออกแบบโรงสีแห่งใหม่ในเมืองเดอร์บีโดยมีเตาเผาอากาศร้อนอยู่ตรงกลางในปี 1793 แม้ว่าแนวคิดนี้จะได้รับการเสนอโดยจอห์น อีฟลินมาแล้วเกือบหนึ่งร้อยปีก่อนหน้านั้นก็ตาม การออกแบบของสตรัทท์ประกอบด้วยเตาขนาดใหญ่ที่ให้ความร้อนแก่อากาศที่นำมาจากภายนอกผ่านทางเดินใต้ดินขนาดใหญ่ อากาศจะถูกระบายไปทั่วอาคารโดยท่อขนาดใหญ่ที่อยู่ตรงกลาง

ในปี ค.ศ. 1807 เขาได้ร่วมมือกับวิศวกรผู้มีชื่อเสียงอีกท่านหนึ่งคือชาร์ลส์ ซิลเวสเตอร์ในการก่อสร้างอาคารใหม่เพื่อเป็นที่ตั้งของโรงพยาบาลหลวงแห่งเดอร์บี ซิลเวสเตอร์มีบทบาทสำคัญในการนำระบบทำความร้อนแบบใหม่ของสตรัทต์มาใช้กับโรงพยาบาลแห่งใหม่ เขาได้ตีพิมพ์แนวคิดของเขาในหนังสือชื่อ "ปรัชญาแห่งเศรษฐกิจในครัวเรือน ดังที่แสดงให้เห็นในรูปแบบของการให้ความอบอุ่น การระบายอากาศ การซัก การอบแห้ง และการปรุงอาหาร... ในโรงพยาบาลทั่วไปแห่งเดอร์บีเชอร์"ในปี ค.ศ. 1819 ซิลเวสเตอร์ได้บันทึกวิธีการทำความร้อนแบบใหม่สำหรับโรงพยาบาลที่รวมอยู่ในแบบแผนการออกแบบ และคุณลักษณะที่ดีต่อสุขภาพ เช่น ห้องสุขาแบบทำความสะอาดตัวเองและห้องสุขาที่ระบายอากาศ^{[ 10 ]}ระบบทำความร้อนแบบใหม่ของโรงพยาบาลทำให้ผู้ป่วยสามารถหายใจเอาอากาศอุ่นที่สดใหม่เข้าไปได้ ในขณะที่อากาศเก่าจะถูกส่งขึ้นไปยังโดมแก้วและเหล็กที่อยู่ตรงกลาง^{[ 11 ]}

การออกแบบของพวกเขาพิสูจน์แล้วว่ามีอิทธิพลอย่างมาก มีการลอกเลียนแบบอย่างแพร่หลายในโรงงานใหม่ๆ ในเขตมิดแลนด์และได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง จนกระทั่งสมบูรณ์แบบด้วยผลงานของเดอ ชาบานส์เกี่ยวกับการระบายอากาศของสภาผู้แทนราษฎรในช่วงทศวรรษ 1810 ระบบนี้ยังคงเป็นมาตรฐานสำหรับการทำความร้อนในอาคารขนาดเล็กตลอดช่วงที่เหลือของศตวรรษ

นักเขียนชาวอังกฤษฮิวจ์ แพลต เสนอระบบทำความร้อนส่วนกลางแบบใช้ไอน้ำสำหรับเรือนกระจกในปี ค.ศ. 1594 แม้ว่านี่จะเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นเพียงครั้งเดียวและไม่ได้มีการนำไปปฏิบัติต่อจนกระทั่งศตวรรษที่ 18 พันเอกโค้กได้คิดค้นระบบท่อที่ส่งไอน้ำไปทั่วบ้านจากหม้อไอน้ำส่วนกลาง แต่เจมส์ วัตต์นักประดิษฐ์ชาวสก็อตเป็นคนแรกที่สร้างระบบที่ใช้งานได้จริงในบ้านของเขา^{[ 12 ]}

หม้อไอน้ำส่วนกลางผลิตไอน้ำแรงดันสูง จากนั้นจึงกระจายความร้อนภายในอาคารผ่านระบบท่อที่ฝังอยู่ในเสา เขาได้นำระบบนี้ไปใช้ในขนาดที่ใหญ่กว่ามากในโรงงานสิ่งทอแห่งหนึ่งในเมืองแมนเชสเตอร์โรเบิร์ตสัน บูคานันได้เขียนคำอธิบายที่สมบูรณ์เกี่ยวกับระบบเหล่านี้ในตำราของเขาที่ตีพิมพ์ในปี 1807 และ 1815 งานของโทมัส เทรดโกลด์เรื่อง หลักการให้ความอบอุ่นและการระบายอากาศในอาคารสาธารณะได้อธิบายวิธีการประยุกต์ใช้ความร้อนจากไอน้ำร้อนกับอาคารขนาดเล็กที่ไม่ใช่โรงงานอุตสาหกรรม วิธีนี้เข้ามาแทนที่ระบบอากาศร้อนในช่วงปลายศตวรรษที่ 19

ระบบน้ำร้อนในยุคแรกถูกนำมาใช้ใน กรุง โรมโบราณเพื่อทำความร้อนให้กับ Thermæ ^{[ 13 ]}ระบบน้ำร้อนในยุคแรกอีกระบบหนึ่งได้รับการพัฒนาขึ้นในรัสเซียเพื่อใช้ในการทำความร้อนส่วนกลางของพระราชวังฤดูร้อน (1710–1714) ของปีเตอร์มหาราชในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กต่อมาเล็กน้อย ในปี 1716 มีการใช้น้ำเป็นครั้งแรกในสวีเดนเพื่อกระจายความร้อนในอาคารMårten Triewaldวิศวกรชาวสวีเดน ได้ใช้วิธีนี้กับเรือนกระจกที่Newcastle upon Tyne Jean Simon Bonnemain (1743–1830) สถาปนิกชาวฝรั่งเศส^{[ 14 ]}ได้นำเทคนิคนี้มาใช้ในอุตสาหกรรมในรูปแบบสหกรณ์ที่ Château du Pêcq ใกล้กับปารีส

อย่างไรก็ตาม ความพยายามที่กระจัดกระจายเหล่านี้แยกจากกันและส่วนใหญ่จำกัดอยู่เฉพาะการนำไปใช้ในเรือนกระจกเทรดโกลด์ในตอนแรกปฏิเสธการใช้งานดังกล่าวว่าเป็นไปไม่ได้ แต่เปลี่ยนใจในปี พ.ศ. 2479 เมื่อเทคโนโลยีเข้าสู่ช่วงของการพัฒนาอย่างรวดเร็ว^{[ 15 ]}

ระบบในยุคแรกใช้ระบบน้ำแรงดันต่ำ ซึ่งต้องใช้ท่อขนาดใหญ่มาก หนึ่งในระบบทำความร้อนส่วนกลางด้วยน้ำร้อนสมัยใหม่ระบบแรกที่แก้ไขข้อบกพร่องนี้ได้ถูกติดตั้งโดยAngier March Perkinsในลอนดอนในช่วงทศวรรษ 1830 ในเวลานั้น ระบบทำความร้อนส่วนกลางกำลังเป็นที่นิยมในอังกฤษ โดยทั่วไปจะใช้ระบบไอน้ำหรือระบบอากาศร้อน

อุปกรณ์ของ Perkins ในปี ค.ศ. 1832 กระจายน้ำที่อุณหภูมิ 200 องศาเซลเซียส (392 องศาฟาเรนไฮต์) ผ่านท่อขนาดเล็กที่มีแรงดันสูง สิ่งประดิษฐ์ที่สำคัญที่ทำให้ระบบนี้ใช้งานได้คือข้อต่อแบบเกลียว ซึ่งทำให้ข้อต่อระหว่างท่อสามารถรับแรงดันได้ใกล้เคียงกับตัวท่อเอง เขายังแยกหม้อไอน้ำออกจากแหล่งความร้อนเพื่อลดความเสี่ยงของการระเบิด หน่วยแรกถูกติดตั้งในบ้านของJohn Horsley Palmer ผู้ว่าการธนาคารแห่งอังกฤษ เพื่อให้เขาสามารถปลูกองุ่นในสภาพอากาศหนาวเย็นของอังกฤษ ได้ ^{[ 16 ]}

ระบบของเขาถูกติดตั้งในโรงงานและโบสถ์ทั่วประเทศ และหลายระบบยังคงใช้งานได้ดีมานานกว่า 150 ปี นอกจากนี้ ระบบของเขายังถูกดัดแปลงเพื่อใช้โดยคนทำขนมปังในการให้ความร้อนแก่เตาอบ และในการผลิตกระดาษจากเยื่อไม้ด้วย

Franz San Galliนักธุรกิจชาวรัสเซียที่เกิดใน ปรัสเซียและอาศัยอยู่ใน เซนต์ปีเตอร์สเบิร์กได้ประดิษฐ์หม้อน้ำขึ้นระหว่างปี 1855 ถึง 1857 ซึ่งถือเป็นก้าวสำคัญในการกำหนดรูปแบบสุดท้ายของระบบทำความร้อนส่วนกลางสมัยใหม่^{[ 17 ] [ 18 ]} หม้อน้ำ เหล็กหล่อแบบวิคตอเรียนแพร่หลายในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 เนื่องจากบริษัทต่างๆ เช่นAmerican Radiator Companyได้ขยายตลาดหม้อน้ำราคาประหยัดในสหรัฐอเมริกาและยุโรป

แหล่งพลังงานที่เลือกใช้สำหรับระบบทำความร้อนส่วนกลางจะแตกต่างกันไปตามภูมิภาค การเลือกแหล่งพลังงานหลักนั้นพิจารณาจากต้นทุน ความสะดวก ประสิทธิภาพ และความน่าเชื่อถือ ต้นทุนด้านพลังงานในการทำความร้อนเป็นหนึ่งในต้นทุนหลักของการใช้งานอาคารในสภาพอากาศหนาวเย็น ระบบทำความร้อนส่วนกลางบางแห่งสามารถเปลี่ยนเชื้อเพลิงได้ด้วยเหตุผลด้านเศรษฐกิจและความสะดวก ตัวอย่างเช่น เจ้าของบ้านอาจติดตั้งเตาเผาไม้ที่มีระบบไฟฟ้าสำรองสำหรับการใช้งานในกรณีที่ไม่มีคนดูแลเป็นครั้งคราว

เชื้อเพลิงแข็งเช่นไม้พีทหรือถ่านหินสามารถเก็บสะสมไว้ ณ จุดใช้งานได้ แต่ไม่สะดวกในการจัดการและควบคุมโดยอัตโนมัติได้ยาก เชื้อเพลิงไม้ยังคงใช้กันอยู่บ้างในพื้นที่ที่มีไม้จำนวนมากและผู้พักอาศัยไม่รังเกียจที่จะลงมือขนไม้เข้ามา กำจัดขี้เถ้า และดูแลไฟด้วยตนเอง ระบบเชื้อเพลิงเม็ดสามารถเติมเชื้อเพลิงได้โดยอัตโนมัติ แต่ยังคงต้องกำจัดขี้เถ้าด้วยตนเอง ถ่านหินเคยเป็นเชื้อเพลิงสำคัญสำหรับการทำความร้อนในบ้านพักอาศัย แต่ปัจจุบันไม่ค่อยพบเห็นแล้ว และเชื้อเพลิงไร้ควันเป็นที่นิยมมากกว่าในการใช้แทนในเตาผิงหรือเตาแบบ เปิด

เชื้อเพลิงเหลวเป็นผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม เช่นน้ำมันทำความร้อนและน้ำมันก๊าดยังคงมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในกรณีที่ไม่มีแหล่งความร้อนอื่น น้ำมันเชื้อเพลิงสามารถเผาไหม้ได้โดยอัตโนมัติในระบบทำความร้อนส่วนกลาง ไม่จำเป็นต้องกำจัดขี้เถ้า และต้องการการบำรุงรักษาระบบเผาไหม้น้อย อย่างไรก็ตามราคาที่ผันผวนของน้ำมัน ในตลาดโลกทำให้ราคาสูงและไม่แน่นอนเมื่อเทียบกับแหล่งพลังงานอื่น ๆ ระบบทำความร้อนในอาคารสถานที่ (เช่น อาคารสำนักงานหรือโรงเรียน) สามารถใช้ น้ำมันเชื้อเพลิงคุณภาพต่ำราคาถูกในการเดินเครื่องทำความร้อนได้ แต่ต้นทุนเริ่มต้นสูงกว่าเชื้อเพลิงเหลวที่จัดการได้ง่ายกว่า

ก๊าซธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิงทำความร้อนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอเมริกาเหนือและยุโรปตอนเหนือ เตาเผาก๊าซมีการควบคุมอัตโนมัติ ไม่ต้องกำจัดขี้เถ้า และบำรุงรักษาน้อย อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ทุกพื้นที่ที่จะมีระบบจ่ายก๊าซธรรมชาติก๊าซปิโตรเลียมเหลวหรือโพรเพนสามารถจัดเก็บไว้ ณ จุดใช้งานและเติมใหม่เป็นระยะโดยใช้ถังเคลื่อนที่ที่ติดตั้งบนรถบรรทุก

บางพื้นที่ค่าไฟฟ้าถูก ทำให้การใช้เครื่องทำความร้อนด้วยไฟฟ้าเป็นทางเลือกที่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจ การทำความร้อนด้วยไฟฟ้าอาจเป็นการทำความร้อนแบบใช้ความต้านทานอย่างเดียว หรืออาจใช้ ระบบ ปั๊มความร้อนเพื่อใช้ประโยชน์จากความร้อนระดับต่ำในอากาศหรือพื้นดินก็ได้

ระบบทำความร้อนส่วนกลางใช้หม้อไอน้ำหรือเครื่องทำน้ำอุ่นที่ตั้งอยู่ใจกลางชุมชน และส่งพลังงานความร้อนไปยังลูกค้าแต่ละรายโดยการหมุนเวียนน้ำร้อนหรือไอน้ำ ข้อดีคือมีตัวแปลงพลังงานส่วนกลางที่มีประสิทธิภาพสูง สามารถใช้ระบบควบคุมมลพิษที่ดีที่สุด และมีการดำเนินการอย่างมืออาชีพ ระบบทำความร้อนส่วนกลางสามารถใช้แหล่งความร้อนที่ไม่สะดวกในการนำไปใช้กับบ้านแต่ละหลัง เช่น น้ำมันหนัก ผลิตภัณฑ์จากไม้ หรือพลังงานนิวเคลียร์ฟิชชัน เครือข่ายการกระจายความร้อนมีต้นทุนการก่อสร้างสูงกว่าระบบทำความร้อนด้วยแก๊สหรือไฟฟ้า ดังนั้นจึงพบได้เฉพาะในพื้นที่ที่มีประชากรหนาแน่นหรือชุมชนขนาดเล็กเท่านั้น

ระบบทำความร้อนส่วนกลางไม่จำเป็นต้องซื้อพลังงานเสมอไป อาคารบางแห่งใช้พลังงานความร้อนใต้พิภพในท้องถิ่น โดยใช้น้ำร้อนหรือไอน้ำจากบ่อในพื้นที่เพื่อให้ความร้อนแก่อาคาร แต่พื้นที่ดังกล่าวมีไม่มาก นัก ระบบ พลังงานแสงอาทิตย์แบบพาสซีฟไม่จำเป็นต้องซื้อเชื้อเพลิง แต่ต้องออกแบบอย่างระมัดระวังให้เหมาะสมกับสถานที่นั้นๆ

กำลังความร้อนของเครื่องทำความร้อนวัดเป็นกิโลวัตต์หรือบีทียูต่อชั่วโมง สำหรับการติดตั้งในบ้าน จำเป็นต้องคำนวณกำลังความร้อนของเครื่องทำความร้อนและระดับกำลังความร้อนที่ต้องการสำหรับบ้าน การคำนวณนี้ทำได้โดยการบันทึกปัจจัยต่างๆ เช่น สิ่งที่อยู่เหนือและใต้ห้องที่คุณต้องการทำความร้อน จำนวนหน้าต่าง ประเภทของผนังภายนอกของบ้าน และปัจจัยอื่นๆ ที่จะกำหนดระดับกำลังความร้อนที่จำเป็นในการทำความร้อนพื้นที่อย่างเพียงพอ การคำนวณนี้เรียกว่าการคำนวณการสูญเสียความร้อนและสามารถทำได้ด้วยเครื่องคำนวณบีทียู ขึ้นอยู่กับผลลัพธ์ของการคำนวณนี้ เครื่องทำความร้อนสามารถปรับให้เหมาะสมกับบ้านได้อย่างแม่นยำ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]}

สามารถวัดปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาได้โดยใช้เครื่องจัดสรรต้นทุนความร้อนเพื่อให้สามารถเรียกเก็บเงินจากแต่ละหน่วยได้เป็นรายบุคคล แม้ว่าจะมีระบบส่วนกลางเพียงระบบเดียวก็ตาม

น้ำร้อนหมุนเวียนสามารถใช้สำหรับระบบทำความร้อนส่วนกลางได้ บางครั้งระบบเหล่านี้เรียกว่าระบบทำความร้อนแบบไฮโดรนิก^{[ 22 ]}

ส่วนประกอบทั่วไปของระบบทำความร้อนส่วนกลางที่ใช้การหมุนเวียนน้ำ ได้แก่:

• แหล่งจ่ายเชื้อเพลิง ไฟฟ้า หรือท่อส่งความร้อนส่วนกลาง
• หม้อต้มน้ำ (หรือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับระบบทำความร้อนส่วนกลาง) ที่ทำหน้าที่ให้ความร้อนแก่น้ำในระบบ
• ปั๊มสำหรับหมุนเวียนน้ำ
• หม้อน้ำคืออุปกรณ์ที่น้ำร้อนไหลผ่านเพื่อปล่อยความร้อนเข้าสู่ห้องต่างๆ

ระบบน้ำหมุนเวียนใช้ระบบวงปิด กล่าวคือ น้ำเดิมจะถูกทำให้ร้อนแล้วทำให้ร้อนซ้ำอีก ระบบปิดผนึกเป็นรูปแบบหนึ่งของระบบทำความร้อนส่วนกลาง ซึ่งน้ำที่ใช้ในการทำความร้อนจะหมุนเวียนอย่างอิสระจากระบบน้ำประปาปกติของอาคาร

ถังขยายตัวบรรจุแก๊สอัด โดยแยกจากน้ำในระบบปิดด้วยแผ่นไดอะแฟรม ซึ่งช่วยให้ระบบสามารถรองรับการเปลี่ยนแปลงความดันตามปกติได้วาล์วนิรภัยจะปล่อยน้ำออกจากระบบเมื่อความดันสูงเกินไป และวาล์วจะเปิดเพื่อเติมน้ำจากแหล่งจ่ายน้ำปกติหากความดันลดลงต่ำเกินไป ระบบปิดเป็นทางเลือกแทนระบบระบายอากาศแบบเปิด ซึ่งไอน้ำสามารถระบายออกจากระบบได้ และจะต้องเติมน้ำจากแหล่งจ่ายน้ำของอาคารผ่านระบบป้อนและจัดเก็บส่วนกลาง

ระบบทำความร้อนในสหราชอาณาจักรและส่วนอื่นๆ ของยุโรปมักจะรวมความต้องการในการทำความร้อนสำหรับพื้นที่อยู่อาศัยเข้ากับการทำความร้อนน้ำร้อนสำหรับใช้ในครัวเรือน ระบบเหล่านี้พบได้น้อยในสหรัฐอเมริกา ในกรณีนี้ น้ำร้อนในระบบปิดจะไหลผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในถังเก็บน้ำร้อนหรือกระบอกน้ำร้อน ซึ่งจะทำให้น้ำร้อนจากแหล่งจ่ายน้ำดื่มปกติร้อนขึ้นเพื่อใช้กับ ก๊อกน้ำร้อนหรือเครื่องใช้ไฟฟ้าเช่นเครื่องซักผ้าหรือเครื่อง ล้างจาน

ระบบทำความร้อนใต้พื้นแบบไฮโดรนิกใช้หม้อต้มหรือระบบทำความร้อนส่วนกลางในการทำให้น้ำร้อน และใช้ปั๊มในการหมุนเวียนน้ำร้อนในท่อพลาสติกที่ติดตั้งอยู่ในแผ่นคอนกรีต ท่อที่ฝังอยู่ในพื้นจะนำน้ำร้อนซึ่งนำความอบอุ่นไปยังพื้นผิวของพื้น และกระจายพลังงานความร้อนไปยังห้องด้านบน ระบบทำความร้อนแบบไฮโดรนิกยังใช้ร่วมกับสารป้องกันการแข็งตัวในระบบละลายน้ำแข็งและหิมะสำหรับทางเดิน ลานจอดรถ และถนน ระบบเหล่านี้มักใช้ในโครงการทำความร้อนใต้พื้นเชิงพาณิชย์และบ้านทั้งหลัง ในขณะที่ระบบทำความร้อนใต้พื้นแบบไฟฟ้ามักใช้ในงาน "ให้ความอบอุ่นเฉพาะจุด" ขนาดเล็กกว่า

ระบบทำความร้อนด้วยไอน้ำใช้ประโยชน์จากความร้อนแฝง สูง ที่เกิดขึ้นเมื่อไอน้ำควบแน่นกลายเป็นของเหลว ในระบบทำความร้อนด้วยไอน้ำ แต่ละห้องจะมีหม้อน้ำที่เชื่อมต่อกับแหล่งผลิตไอน้ำแรงดันต่ำ (หม้อไอน้ำ) ไอน้ำที่เข้าสู่หม้อน้ำจะควบแน่นและปล่อยความร้อนแฝงกลับกลายเป็นของเหลว หม้อน้ำจะให้ความร้อนแก่อากาศในห้องและให้ความร้อน โดยตรงบางส่วน น้ำที่ควบแน่นจะไหลกลับไปยังหม้อไอน้ำโดยอาศัยแรงโน้มถ่วงหรือโดยใช้ปั๊มช่วย บางระบบใช้ท่อเพียงท่อเดียวสำหรับไอน้ำและน้ำที่ควบแน่นรวมกัน เนื่องจากอากาศที่ติดอยู่จะขัดขวางการไหลเวียนที่เหมาะสม ระบบดังกล่าวจึงมีวาล์วระบายอากาศเพื่อไล่อากาศออก ในอาคารบ้านเรือนและอาคารพาณิชย์ขนาดเล็ก ไอน้ำจะถูกผลิตที่ความดันเกจค่อนข้างต่ำ น้อยกว่า 15 psi (100 kPa)

ระบบทำความร้อนด้วยไอน้ำมักไม่ค่อยมีการติดตั้งในอาคารที่อยู่อาศัยแบบครอบครัวเดี่ยวที่สร้างใหม่ เนื่องจากค่าใช้จ่ายในการติดตั้งท่อสูง ท่อต้องมีความลาดเอียงอย่างระมัดระวังเพื่อป้องกันการอุดตันจากน้ำควบแน่น เมื่อเทียบกับวิธีการทำความร้อนอื่นๆ การควบคุมปริมาณไอน้ำที่ปล่อยออกมาจากระบบไอน้ำทำได้ยากกว่า อย่างไรก็ตาม สามารถส่งไอน้ำระหว่างอาคารต่างๆ ในวิทยาเขตได้ เพื่อให้สามารถใช้หม้อไอน้ำส่วนกลางที่มีประสิทธิภาพและเชื้อเพลิงราคาถูกได้ อาคารสูงใช้ประโยชน์จากความหนาแน่นต่ำของไอน้ำเพื่อหลีกเลี่ยงแรงดันที่มากเกินไปที่จำเป็นในการหมุนเวียนน้ำร้อนจากหม้อไอน้ำที่ติดตั้งในชั้นใต้ดิน ในระบบอุตสาหกรรมไอน้ำที่ใช้ในกระบวนการผลิตไฟฟ้าหรือวัตถุประสงค์อื่นๆ สามารถนำมาใช้ในการทำความร้อนในพื้นที่ได้ ไอน้ำสำหรับระบบทำความร้อนอาจได้มาจากหม้อไอน้ำแบบกู้คืนความร้อนโดยใช้ความร้อนจากกระบวนการทางอุตสาหกรรมที่อาจถูกทิ้งไปโดยเปล่าประโยชน์^{[ 23 ]}

ระบบทำความร้อนด้วยไฟฟ้าหรือระบบทำความร้อนแบบต้านทานไฟฟ้า เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นความร้อนโดยตรง ความร้อนจากไฟฟ้ามักมีราคาแพงกว่าความร้อนที่ผลิตจากอุปกรณ์เผาไหม้ เช่น ก๊าซธรรมชาติ โพรเพน และน้ำมัน ความร้อนจากความต้านทานไฟฟ้าสามารถให้ได้โดยใช้เครื่องทำความร้อนแบบติดผนัง เครื่องทำความร้อนแบบตั้งพื้น เครื่องทำความร้อนแบบแผ่รังสี เตาเผา เครื่องทำความร้อนแบบติดผนัง หรือระบบเก็บความร้อน

เครื่องทำความร้อนไฟฟ้ามักเป็นส่วนหนึ่งของคอยล์พัดลม ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องปรับอากาศส่วนกลาง โดยจะหมุนเวียนความร้อนโดยการเป่าลมผ่านขดลวดทำความร้อนซึ่งส่งไปยังเตาผ่านท่อลมกลับ พัดลมในเตาไฟฟ้าจะเป่าลมผ่านขดลวดหรือองค์ประกอบความต้านทานหนึ่งถึงห้าตัว ซึ่งโดยทั่วไปมีกำลังไฟห้ากิโลวัตต์ องค์ประกอบความร้อนจะทำงานทีละตัวเพื่อหลีกเลี่ยงการโอเวอร์โหลดระบบไฟฟ้า การป้องกันความร้อนสูงเกินไปทำได้โดยสวิตช์นิรภัยที่เรียกว่าตัวควบคุมขีดจำกัดหรือสวิตช์จำกัด ตัวควบคุมขีดจำกัดนี้อาจปิดเตาหากพัดลมทำงานผิดปกติหรือมีสิ่งใดกีดขวางการไหลของอากาศ จากนั้นอากาศร้อนจะถูกส่งกลับไปยังบ้านผ่านท่อส่งอากาศ

ในการใช้งานเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่ ระบบทำความร้อนส่วนกลางจะใช้เครื่องปรับอากาศซึ่งประกอบด้วยส่วนประกอบต่างๆ คล้ายกับเตาเผา แต่มีขนาดใหญ่กว่า

เตาข้อมูลใช้คอมพิวเตอร์ในการแปลงไฟฟ้าเป็นความร้อนพร้อมๆ กับประมวลผลข้อมูลไปพร้อมกัน

ปั๊มความร้อนจากแหล่งอากาศสามารถใช้ปรับอากาศอาคารในช่วงอากาศร้อน และใช้ทำความร้อนอาคารโดยใช้ความร้อนที่ดึงมาจากอากาศภายนอกในช่วงอากาศเย็น ในสภาพอากาศที่หนาวเย็นกว่า สามารถใช้ ปั๊มความร้อนจากแหล่งความร้อนใต้ดินเพื่อดึงความร้อนจากพื้นดินได้ เพื่อความประหยัด ระบบเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาสำหรับอุณหภูมิต่ำสุดเฉลี่ยในฤดูหนาว และใช้ระบบทำความร้อนเสริมสำหรับสภาวะอุณหภูมิต่ำสุดที่รุนแรง ข้อดีของปั๊มความร้อนคือช่วยลดพลังงานที่ต้องซื้อเพื่อทำความร้อนอาคาร ระบบแหล่งความร้อนใต้ดินมักจะจ่ายน้ำร้อนสำหรับใช้ในครัวเรือนด้วย แม้ในสถานที่ที่เชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นแหล่งผลิตไฟฟ้าส่วนใหญ่ ระบบความร้อนใต้ดินก็อาจช่วยชดเชย การผลิต ก๊าซเรือนกระจก ได้ เนื่องจากความร้อนส่วนใหญ่มาจากสภาพแวดล้อมโดยรอบ โดยมีการใช้ไฟฟ้าเพียง 15–30% เท่านั้น^{[ 24 ]}

อาคารสาธารณะและอาคารพาณิชย์มีส่วนรับผิดชอบโดยตรงและโดยอ้อมต่อพลังงานขั้นสุดท้ายที่บริโภคทั่วโลกถึง 30% รวมถึงการใช้ไฟฟ้าทั่วโลกเกือบ 55% ^{[ 25 ]}ปัจจุบันการทำความร้อนมีส่วนรับผิดชอบต่อการปล่อยมลพิษจากอาคารประมาณ 45% และยังคงพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลในการจัดหาพลังงานขั้นสุดท้ายมากกว่า 55% ^{[ 25 ]}

_{ในปี 2562 มีการปล่อย CO2}ประมาณ 4.3 กิกะตันสู่ชั้นบรรยากาศเนื่องจากการทำความร้อนในอาคาร โดยคำนึงถึงการปล่อยมลพิษจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลโดยตรง รวมถึงจากการผลิตไฟฟ้าและความร้อนต้นน้ำ ซึ่งคิดเป็นเกือบ 12% ของการปล่อย_{CO2 ที่เกี่ยวข้องกับพลังงานและกระบวนการทั่วโลก} ^{[ 25 ]}

จากมุมมองด้านประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ความร้อนจำนวนมากจะสูญเสียไปหรือสูญเปล่าหากมีเพียงห้องเดียวที่ต้องการความร้อน เนื่องจากระบบทำความร้อนส่วนกลางมีการสูญเสียจากการกระจายความร้อน และ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของระบบเป่าลมร้อน) อาจให้ความร้อนแก่ห้องที่ไม่ได้ใช้งานโดยไม่จำเป็น ในอาคารที่ต้องการความร้อนเฉพาะจุด อาจพิจารณาระบบที่ไม่รวมศูนย์ เช่น เครื่องทำความร้อนในแต่ละห้อง เตาผิง หรืออุปกรณ์อื่นๆ หรืออีกทางเลือกหนึ่ง สถาปนิกสามารถออกแบบอาคารใหม่ที่สามารถลดความจำเป็นในการใช้ความร้อนได้อย่างมาก เช่น อาคารที่สร้างตามมาตรฐาน บ้านประหยัดพลังงาน (Passive House )

อย่างไรก็ตาม หากอาคารต้องการความร้อนเต็มที่ ระบบทำความร้อนส่วนกลางแบบใช้การเผาไหม้อาจเป็นทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม มากกว่า ระบบทำความร้อนด้วยไฟฟ้า โดยเฉพาะ อย่างยิ่งเมื่อไฟฟ้ามาจากโรงไฟฟ้าพลังงานฟอสซิลซึ่งพลังงานในเชื้อเพลิงอาจสูญเสียไปถึง 60% (เว้นแต่จะนำไปใช้สำหรับระบบทำความร้อนส่วนกลาง ) และสูญเสียไปอีกประมาณ 6% ในระหว่างการส่งผ่านในประเทศสวีเดนมีข้อเสนอที่จะทยอยยกเลิกการใช้ระบบทำความร้อนด้วยไฟฟ้าโดยตรงด้วยเหตุผลนี้ (ดูการทยอยยกเลิกการใช้น้ำมันในสวีเดน ) แหล่งพลังงานนิวเคลียร์ พลังงานลม พลังงานแสงอาทิตย์ และพลังงานน้ำ ช่วยลดปัจจัยนี้ลงได้

ในทางตรงกันข้าม ระบบทำความร้อนส่วนกลางด้วยน้ำร้อนสามารถใช้น้ำที่อุ่นภายในหรือใกล้กับอาคารโดยใช้หม้อต้มแบบควบแน่น ประสิทธิภาพสูง เชื้อเพลิงชีวภาพหรือระบบทำความร้อนส่วนกลางระบบทำความร้อนใต้พื้นแบบเปียก ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นทางเลือกที่เหมาะสม ซึ่งจะช่วยให้สามารถเปลี่ยนไปใช้เทคโนโลยีที่กำลังพัฒนา เช่น ปั๊มความร้อนและระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบผสมผสาน ได้อย่างง่ายดายในอนาคตจึงเป็นการเตรียมพร้อมสำหรับอนาคตด้วยเช่น กัน

ประสิทธิภาพโดยทั่วไปของระบบทำความร้อนส่วนกลาง (วัด ณ เวลาที่ลูกค้าซื้อพลังงาน) มีดังนี้:

• 65–97% สำหรับระบบทำความร้อนด้วยแก๊ส
• 80–89% สำหรับ เตาเผา น้ำมันและ
• 45–60% สำหรับการทำความร้อนด้วยถ่านหิน^{[ 26 ]}

ถังเก็บน้ำมัน โดยเฉพาะถังเก็บน้ำมันใต้ดินอาจส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมได้เช่นกัน แม้ว่าระบบทำความร้อนของอาคารจะเปลี่ยนจากน้ำมันมาใช้ระบบอื่นนานแล้ว น้ำมันก็อาจยังคงส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมโดยการปนเปื้อนดินและน้ำใต้ดิน เจ้าของอาคารอาจต้องรับผิดชอบในการกำจัดถังที่ฝังอยู่ใต้ดินและค่าใช้จ่ายในการฟื้นฟูสภาพแวดล้อม

• ฮาเกอร์มันน์, ดีเทอร์; ชไนเดอร์, เฮลมุธ (1997) โพรพิแลน เทคนิคเกสชิชเทอ. Landbau und Handwerk, 750 กับ Chr. ทวิ 1,000 น. Chr (ฉบับพิมพ์ครั้งที่ 2). เบอร์ลิน. ไอเอสบีเอ็น 3-549-05632-X.{{cite book}}: CS1 maint: ไม่พบตำแหน่งผู้เผยแพร่ ( ลิงก์ )

• อดัมส์, ฌอน แพทริค. เตาผิงในบ้าน: ชาวอเมริกันรักษาความอบอุ่นได้อย่างไรในศตวรรษที่ 19 (สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยจอห์นส์ ฮอปกินส์, 2014), 183 หน้า

• ประวัติศาสตร์บีบีซีเวลส์ – ชีวิตก่อนยุคระบบทำความร้อนส่วนกลาง