In de noordelijke landen verwarmden onze voorouders zich aan het open houtvuur, dat te midden eener vensterlooze ruimte brandde. De rook zocht zich een uitgang door toevallige openingen of door de deur.
In de zuidelijke landen brandde men houtskolen in lage ijzeren korven, zooals ze nog ten huidigen dage in Italië en Spanje gebruikt worden.De eerste poging tot verbetering was het aanbrengen van een trechtervormig dak of afvoerkanaal boven die stookplaats, oorspronkelijk slechts met het doel om den rook beter te doen opstijgen en te doen verdwijnen; doch daardoor ontstond juist de eerste aanleiding tot het aanbrengen van een gemetseld kanaal of schoorsteen boven de stookplaats.
Hierdoor kwam men van lieverlede tot den open vuurhaard met schoorsteen, waarin groote houtsblokken gestookt werden en die eeuwen lang de eenige methode van kamerverwarming bleef en nog tegenwoordig haar plaats in vele gezinnen heeft weten te behouden. Men heeft bevonden, dat bij het stoken van zulk een haardvuur slechts Vm van de geproduceerde warmte nuttig wordt aangewend. Eene verbetering werd aangebracht, toen de haard van een rooster werd voorzien.
Voor de koudere landen gebruikte men spoedig de geslotene, uit baksteen gemetselde kachel, om de warmte beter in de kamer te houden; ze is nog heden in Rusland en Zweden te vinden; ze waren dikwijls zoo groot, dat houtblokken van 1 M. lengte er in pasten. Van eene halfronde, op den Tannenberg opgegraven kachel neemt men aan, dat ze van 1300 dateert. In de 15de eeuw waren de kachels reeds versierd met wapens en symbolische voorstellingen. De eenvoudige kachel kreeg eerst in 1800 haar plaats in de burgerhuizen. In de tweede helft der 19de eeuw gebruikte men in plaats van hout, steenkolen als brandstof.
In de verwarmingsinrichtingen wordt de noodige warmte op chemischen weg door verbranding van vaste, vloeibare of gasvormige brandstoffen verkregen en die warmte door de uitstraling, zoowel als door de ontwikkelde luchtstrooming, aan de omgeving medegedeeld; bij deze soort staat de stookplaats in de te verwarmen ruimte.
Steenen kachels gebruikt men bij snelverteerbare brandstoffen, daar de kachelwanden de warmte in zich opnemen en geleidelijk afgeven, onafhankelijk van de oogenblikkelijkevuursterkte. Na het uitbranden der brandstof wordt de schuif in den schoorsteen gesloten, om warmteverlies te voorkomen, waarna de kachel nog geruimen tijd warmte afgeeft. Deze kachel wordt bij de groote hoeveelheid hout in Rusland en Zweden nog veel gebruikt.
Kachels voor snelle verwarming, zonder warmteopzameling, zijn gewoonlijk van ijzer; tot de eenvoudigste behoort zeker wel de kolomkachel. Ze zijn slechts dan doelmatig, wanneer men voor korten tijd verwarming noodig heeft.
De zoogenaamde circulatie-kachels zijn zeer verspreid, ze zijn zoowel van ijzer als steen en voor alle soorten van brandstoffen ingericht.
Kachels voor snelle verwarming bij geringe warmte maar groot luchtverbruik, zijn de gemoderniseerde open haarden; deze worden nu nog veel in Frankrijk en Engeland gebruikt om hun gezellig aanzien.
Van de vele wijzigingen, die de inrichting der kachels na verloop van tijd ondergingen, was de uitvinding der vul-reguleerkachels of kaufersche kachels van groote beteekenis. Daarvan bestaan vele constructies, waarvan die van Meidingen zoo algemeen bekend zijn, dat de vulkachels ook wel Meidinger kachels genoemd worden. Men onderscheidt echter drie groepen:
a. Zulke, waarbij de vulbuis en de vuurruimte een geheel zijn; de verbrande gassen strijken hierbij door de brandstoflaag terwijl de te verwarmen lucht van onder of tusschen den kachelpot en den mantel kan circuleeren en ter vergrooting van het verwarmend oppervlak de inwendige kachel van ribben is voorzien;
b. de Amerikaansche of korfroosterkachel, waarbij een vulbuis boven het vuur uitkomt en de gassen niet door deze buis strijken, doch daaromheen gaan en vervolgens door rookkanalen onder den aschhaard den schoorsteen van achteren bereiken, om zoodoende een groot warmteoppervlak te krijgen;
c. ten slotte de schachtvulkachel, waarbij de vulbuis naast het vuur uitkomt.
Voor kachels met vloeibare brandstof gebruikt men in den regel petroleum; bij de petroleumkachels blijven alle verbrande gassen in de kamer en alle warmte wordt dus volkomen benut, de lucht wordt echter door de verbrande gassen op den duur bedorven.
Voor verwarming met gas komen alleen de gaskachels met lichtgas gestookt in aanmerking.
Zij worden in twee groepen verdeeld:
a de kachels met stralende warmte;
b. de kachels met de circuleerende lucht.
a. Bij de reflector-kachels brandt het gas ongeveer op de helft der hoogte van de kachel, waarbij de warmtestralen op een schuin daaronder gegolfden reflector worden opgevangen en in de kamer worden geworpen (dit geeft een eigenaardig lichteffect), wat ongeveer 1/5 .tot V7 van de totale warmte bedraagt. De overige warmte wordt verkregen uit het bovenste gedeelte der kachel door het circuleeren van lucht langs of door de buizen waar de uitgebrande gassen door of langs in den schoorsteen treden;
b. de kachels met circuleerende lucht, waarbij de geheele inrichting is als in het bovenste gedeelte der reflector-kachel, zoowel met horizontale als met verticale buizen. Daar de verbrande gassen de lucht bederven, voert men die gassen in den schoorsteen af, slechts zeer kleine kachels kunnen zonder afvoer naar buiten branden. Bij het afvoeren der verbrande gassen gaat van 10 pöt. tot 20 pCt. warmte verloren.
Electrische kachels worden slechts zeer weinig gebruikt, daar de kosten der verwarming over ’t algemeen te hoog zijn; ofschoon zij in groote steden, tegenwoordig bij aansluiting nan de electrische centrale, zeer gemakkelijk te verkrijgen zouden zijn.
Daar bij electrisehe verwarming geen steenkolen of asch te pas komen en geen gasvormige verbrandingsproducten gevormd worden, is zij uit een hygiënisch oogpunt zeer verkieselijk.
Bovendien zijn de kachels met een losse draadgeleiding verplaatsbaar, wat zeer gemakkelijk is. De warmte-ontwikkeling door electriciteit, komt in hoofdzaak daar op neer, dat oen sterke electrisehe stroom door een dunnen draad wordt geleid, waardoor weerstand ontstaat; hierdoor wordt de draad verhit en deelt de warmte aan de omgeving mede. In 1898 vond de Fransche ingenieur Leroy te Parijs een nieuwe methode; als weerstand gebruikte hij grafiethoudende kiezelstaafjes van 10 cM. lengte en 1/2 cM. dikte, naar de wijze der gloeilampen in een luchtledigen glazen cylinder ingesloten en uitwendig door koperen monteersels met de stroomgeleiding in verbinding gesteld. Een groot aantal van deze staafjes met een ijzeren mantel omsloten vormt den electrischen haard, waarmede zoowel in huizen als in spoor- en tramwagens goed geslaagde proeven zijn genomen. Het voordeel hierbij is, dat bij de door dezen weerstand ontstane warmte, nimmer smelting kan plaats hebben, wat bij den genoemden draadweerstand wel het geval kan zijn. De nieuwste soort van electrisehe verwarming is die met het Kryptol, een betrekkelijk groote weerstand van den electrischen stroom, bestaande uit een laag korrels, die voor verschillende doeleinden van verschillende grootten zijn, bevattende hoofdzakelijk kool, klei en carborundum.
Bij huis- of centrale verwarming ligt de stookinrichting of warmtebron niet in het vertrek, doch daar buiten, meest in den kelder, en wordt de warmte door warmtedragers zooals stoom, water of lucht, naar de vertrekken geleid. De aanleg voor centrale verwarming is in ’t algemeen duurder dan voor gewone kachels, daarentegen is het brandstofverbruik bij een groot aantal te verwarmen vertrekken goedkooper.
De stoom eigent zich voortreffelijk als warmtedrager, daar 1 liter water tot kookhitte gebracht, 100 caloriën en tot stoom verdampt nog eens 536 caloriën in zich opneemt.
Hoogdruk stoomverwarming wordt slechts weinig gebruikt, wegens het gevaar, het spoedig lekken der buizen en de wetsbepalingen voor de stoomketels; alleen in huizen in de omgeving van fabrieken of bij groote gebouwen of stadsgedeelten die door een centrale verwarmd worden.
Tot het opnemen van het warmtegebruik in een woning maakt men gebruik van den warmtemeter, een toestelletje waarin de tot water gecondenseerde stoom wordt gemeten. Verwarming met afgewerkten stoom van de stoommachine is de eenvoudigste, als men maar zorg draagt, dat hierbij geen tegendruk op den zuiger der machine ontstaat.
Lagedruk stoomverwarming noemt men iedere stoomverwarming waarbij een stijgen van den stoomdruk boven ½ atmosfeer overdruk onmogelijk gemaakt wordt.
Deze verwarming is in de laatste jaren buitengewoon toegenomen, wegens de geringe aanlegkosten en het gemakkelijke en ongevaarlijke gebruik. In de toestellen, waarin de stoom voor lagen druk ontwikkeld wordt, vindt men behoudens andere veiligheidstoestellen, in vele gevallen een 5 M. lange open buis, die tot aan de waterruimte reikt, om zoo spoedig als de spanning in den ketel boven x/2 atmosfeer komt, den te hoogen druk te verminderen; zeer dikwijls is ook de haard hierbij ingericht als van een vulkachel.
Het verschil in druk wordt meermalen toegepast om automatisch den toevoer van lucht tot den haard en den afvoer van gas tot den schoorsteen te regelen. De verwarming in het lokaal wordt te weeg gebracht door den stoom door een aantal pijpen te leiden. Deze pijpen zijn verticaal geplaatst om het opvallen van stof zooveel mogelijk tegen te gaan; met ribbenbuizen verkrijgt men een grooter verwarmend oppervlak dan met gladde buizen. Het gecondenseerde water wordt door een leiding weder onder in den ketel teruggevoerd.
De waterverwarming bestaat uit een ketel, waarin het verwarmde water door een buis boven uitgaat, door een stel buizen (de kachel) circuleert, die hunne warmte door de omgevende lucht, aan de vertrekken afgeven; het water keert afgekoeld naar den ketel terug, om weder verwarmd zijn circulatie te herhalen.
Deze circulatie wordt te weeg gebracht, door het verschil in soortelijk gewicht, daar 1 liter water van 4° 1 kg. weegt, tegen 1 liter water van 100° 0,96 kg.
Wanneer het koude water dus verwarmd wordt, wordt het lichter en stijgt; wordt het warme water daarentegen kouder, dan wordt het zwaarder en daalt.
De warmtewerking berust daarop, dat 1 kg. water van 100° bij afkoeling op 20° 80 caloriën afgeeft, welke 32 kg. of 26,6 M.3 lucht 10° in temperatuur kunnan doen stijgen. Om het geheele buizennet steeds met water gevuld te houden en tegelijkertijd de lucht te laten ontsnappen, moet op de hoogste plaats een bak zijn, die het door de warmte uitgezette of vermeerderde water bergt, maar ook bij verandering van temperatuur de door koude verminderde hoeveelheid water weder aanvult. Indien deze bak open blijft en de klep onbelast, kan het water niet heeter worden, dan 100°. Door een belasting der klep, wordt echter een spanning en daarmede een verhooging der warmte van het water teweeggebracht. Men noemt de waterverwarming met open klep in het waterreservoir waterverwarming; met 3 atmosfeer druk, of + 130° warmte, middelbare-druk warmwaterverwarming; en boven 3 atmosfeer, hooge-druk of heetwaterverwarming. Daar het water altijd iets verdampt, moet het reservoir af en toe bijgevuld worden, hiervoor wordt ook wel eens een drijver in het reservoir met een kraan van de waterleiding in verbinding gesteld, om bij te veel zakken van den waterstand, steeds automatisch water toe te voeren. Dikwijls heeft men aan het reservoir ook een overloopbuis, die beneden uitmondt, om eventueele storingen aan te wijzen.
De verwarmingstoestellen of kachels zijn nagenoeg gelijk aan die bij de stoomverwarming besproken. De ketelaanleg voor warmwater en lage-druk stoomverwarming komen heel veel met elkander overeen. Eenige afwijking geeft het toestel van Rudolf Otto Meijer, Hamburg, dat nagenoeg als een vulkachel is ingericht, en klein van omvang, en doordat men gemakkelijk steeds vuur kan houden, volkomen zekerheid tegen bevriezing geeft.
Voor de automatische regeling der verbrandingslucht maakt men ook dikwijls gebruik van het uitzettingsvermogen der warmte, door een buis, waar het water doorstroomt en die met een hefboom in verbinding staat, aan welks einde zich een klep bevindt.
Bij luchtverwarming bevindt zich het toestel in den kelder; dit toestel is tegenwoordig veel als vulkachel ingericht. De rookgassen worden door ijzeren ribbenbuizen, ook wel gladde buizen geleid, waar langs koude lucht strijkt, die de ontwikkelde warmte in zich opneemt, lichter wordt en een stroom warme lucht doet ontstaan, die door in den muur gemaakte kanalen naar de te verwarmen kamers stroomt. Deze strooming van warme lucht strekt zich vooral in de hoogte zeer ver uit, doch horizontaal hoogstens 12 M., waarom men het verwarmingstoestel meestal in het midden van het gebouw plaatst. Bij gebouwen met dunne muren of bij vrijstaande gebouwen kan de wind wel eens invloed hebben op de uitstrooming der verwarmde lucht. Daar deze verwarming het in de lucht zwevende stof medevoert, moet men steeds zorg dragen, dat de versche lucht, die van buiten komt, geheel stofvrij en zuiver is. Hiertoe gebruikt men wel eens een filter van hennep of bombazijn.
Daar te droge lucht ook nadeelig is voor de gezondheid, laat men bij het vuurtoestel meestal de lucht strijken langs een waterreservoir of goten, die droppels of watervalletjes vormen. Bij gebouwen ,waar men bij de verwarming steeds de verversching van lucht beoogt, kan men door het regelen van een klep ook koude lucht toevoeren of wel de warme lucht met koude lucht mengen. Indien het er omtrent de verversching niet direct op aankomt, kan men ook een klep maken aan het uitstroomingsgat in de kamer en zoodoende de temperatuur zeer goed regelen. Kleine Amerikaansche toestellen, geheel van ijzer, zijn voor huisverwarming zeer geschikt.
Onder kanaalverwarming ver.-tsat mende verwarming onder den grond, van een groote te verwarmen ruimte; de rookgassen worden hierbij door gemetselde of ijzeren buizen met of zonder ribben geleid, om aan het einde in den schoorsteen te worden afgevoerd, wat in hoofdzaak bij kerken en groote gebouwen wordt toegepast.
Vereenigde centrale verwarmingen
Gebruikt men bij de luchtverwarming in plaats van een vuurhaard een stel buizen, waar warm water, stoom enz. doorgaat, waar de versche lucht in den kelder langs strijkt, dan verkrijgt men. een warmwater luchtverwarming en stoomluchtverwarming.
Vervolgens de snelstroom-warm-waterverwarming, bestaande uit een vereeniging van warmwater met een lage-druk stoomverwarming.
De Sturtevant verwarming, als vereeniging van lucht- en stoomverwarming, waarbij een sterke ventilator de versche lucht inniger met de door den stoom verwarmde buizen in aanraking brengt, de warmte-opname daardoor grooter en sneller is, en de verwarmde lucht, sterker in de buizen wordt geperst.
Ten slotte zij nog vermeld, dat men bij centrale verwarming in staat is gesteld, zomers de kamers af te koelen door ijskoeling in de verwarmingskamer toe te passen of door koud water door de stoom- of waterbuizen te voeren.
