Grijanje

Činitelji koji utječu na lagodnost, osim načina odijevanja, još su i temperatura zraka, srednja temperatura zidova te gibanje, vlažnost i čistoća zraka. Grijanjem se može utjecati samo na temperaturu zraka i srednju temperaturu zidova. Uređaji za grijanje pojedinačnih prostorija su peći i grijalice (grijalice su redovito prenosive, a peći neprenosive ili ugrađene), na primjer infracrvena grijalica ili infragrijalica, kalorifer i slično, a više prostorija ili više zgrada grije se sustavom centralnoga grijanja.

Najstariji oblik grijanja drvima jest otvoreno ložište, smješteno na prikladnoj podlozi u sredini prostorije s otvorom u stropu. Tu se toplina prenaša pretežno toplinskim zračenjem od plamena i žara. Nedostatak je tog loženja zadimljenost cijele prostorije. Taj način zagrijavanja prostorija usavršava se prelaženjem na grijanje pomoću drvenog ugljena smještenog u posebne metalne zdjele. Drveni ugljen, koji se izvan prostorije užario, naslaže se u tankom sloju na zdjele (pladnjeve), gdje izgara polako pri neznatnom dovodu zraka s niskom temperaturom izgaranja. Već su stari Grci upotrebljavali grijanje drvenim ugljenom, koje se proširilo u šumovitim krajevima u većini južnih naroda sve do Azije. Te zdjele za grijanje imaju različite nazive, tako na primjer u Španjolskoj brazero, u Italiji scaldino, u srednjoj Aziji mangal.Nedostatak grijanja s otvorenim ložištem ublažio se najprije smještajem ložišta pored zida, te njegovim obzidavanjem u obliku kamina i zidanjem dimnjaka za odvod dima. Tokom vremena taj se način grijanja sve više usavršava gradnjom posebnih zidanih peći s kamenim, odnosno keramičkim pločicama, koje su još i danas u upotrebi (kaljeva peć). Već u 17. stoljeću upotrebljavaju se za grijanje prostorije željezne peći ložene ugljenom. Peći se stalno dalje razvijaju i usavršavaju korisnijim oblikovanjem, boljim odavanjem topline i regulacijom temperature.

Znatne prednosti pružaju usavršene peći za loženje uljem (uljna peć) i plinom (plinska peć), te se njihova upotreba u novije vrijeme veoma proširila.

Kao prvo centralno grijanje može se smatrati hipokaust, antički uređaj za grijanje. Ispod prostorija, koje su se trebale grijati, bio je posebni podrum, takozvani hipokaust sa stupovima (lat. pilae) visokim 740 mm od opeke ili glinenih cijevi. Na stupovima su bile postavljene ploče od opeke koje su nosile od 150 do 200 mm debeli strop. Ložište je bilo postavljeno pored zgrade. Gorivo je bilo drvo ili drveni ugljen. Vrući dimni plinovi strujali su između stupova hipokausta i odvodili se kroz otvore u zidovima. Kad su stupovi, a djelomično i strop bili dovoljno zagrijani, obustavilo se loženje, zatvarali su se otvori za odvod dima, a otvarali otvori u podu ili u zidovima prostorije. Tada se dovodio u prostoriju svježi vanjski zrak, koji se zagrijao pri prolazu pored usijanih stupova hipokausta.

Grijanje parom potječe iz Engleske (1745.). Prvo se upotrebljavala odušna vodena para s tlakom oko 2 bara. Grijači su bili u obliku cijevnih okvira ili rebrastih cijevi. Kasnije se posebno proizvodila niskotlačna para od 1,1 do 1,3 bara u posebnim kotlovima od lijevanog željeza (1870.), a grijači su sastavljeni od članaka iz lijevanog željeza, takozvani radijatori.

Grijanje toplom vodom izumio je Francuz Bonnemain već 1777., ali dalji razvoj i proširenje upotrebe ovog sustava slijedi tek poslije 1850. Grijanje vrelom vodom iznad 100 °C izumio je Englez Loftus Perkins. To je bio zatvoreni cijevni sustav posebne izvedbe za visoki tlak do 200 bara. Upotrebljavao se uglavnom u industriji. U novije vrijeme upotrebljava se tlačna vrela voda za daljinsko grijanje gradskih četvrti s temperaturama vode najviše oko 150 do 180 °C i s tlakovima oko 10 bara.

Prve pokusne električne peći pojavile su se s prvim primjenama električne struje. Grijači otpornik prvi je patentirao Amerikanac G. B. Simson 1861., ali tek izum dinama osigurao je dovoljno električne energije za električne peći. Svojom su konstrukcijom električne peći krajem 19. stoljeća bile jako slične današnjim žarnim pećima. U početku se za izradu grijača upotrebljavala željezna žica, a tek kasnije su željezo zamijenile različite otpornije legure, na primjer krom-nikal. Radna temperatura prvih peći bila je prilično niska, oko 200 °C. Među prve objekte koji su se grijali potpuno električki idu električni vlakovi. Do Drugog svjetskog rata smatralo se da je električno grijanje prostorija prikladno samo kao dodatno, mada je već dvadesetih godina 20. stoljeća, kad se elektrifikacija raširila, bilo pokušaja s termoakumulacijskim pećima, pa čak i s električnim otpornim, lučnim i induktivnim grijanjem vode centralnog grijanja koristeći jeftiniju noćnu tarifu električne energije. Tek poslije Drugog svjetskog rata počelo se ponegdje upotrebljavati električno grijanje kao glavno i jedino.

Sunčev toplovodni sustav koristi sunčevu energiju, kao obnovljivi izvor energije, za zagrijavanje potrošne tople vode, toplovodno i toplozračno grijanje prostora, hlađenje prostora, zagrijavanje plivačkih bazena, zagrijavanje vodene pare radi proizvodnje električne energije i drugo. Sunčev toplovodni sustav s prisilnim kruženjem vode se sastoji uglavnom od sunčevih toplovodnih kolektora, sunčevog spremnika topline, pomoćnog grijača, toplovodnih cijevi, te pumpe i regulacijskog sklopa koji njome upravlja. Postoje i takve konstrukcije toplovodnih sustava, koje omogućuju rad sustava bez pumpe i regulacijskog sklopa, a naziva se termosifon ili sunčev toplovodni sustav s prirodnim kruženjem vode.