Hoger comfort, lager energieverbruik.
Alleen stralingswarmte als warmtebron levert niet het hoogste comfort. Dat geldt ook voor enkel luchtverwarming. Door luchtverwarming met stralingswarmte te combineren, kan het comfort worden verhoogd en het energieverbruik verlaagd.
De meest zuivere en comfortabele vorm van warmte is stralingswarmte. Dat ondervinden wij allen aan den lijve als we lekker in het zonnetje zitten. Mensen genieten daar ongelofelijk van. Zelfs als het vriest, kunnen we heerlijk warm in de zon zitten. Stralingswarmte is ook de oudste vorm van verwarming. Mensen zaten om een kampvuur dat verwarmde door warmtestraling. De eerste bewoningsvormen werden ook verwarmd met een open vuur en dus met stralingswarmte. Dit principe is in eeuwen niet veranderd. Zelfs de voor die tijd comfortabele kastelen werden met stralingswarmte verwarmd. Later kwam het principe van een gesloten vuur. De gemetselde tegelkachels verwarmden de ruimten middels stralingswarmte.
Werking
Stralingswarmte heeft geen medium nodig. De zon verwarmt de aarde via een luchtledige ruimte. De warmtestraling gaat direct van bron naar ontvanger. Alles wat in direct zichtcontact staat met de bron wordt dus opgewarmd door middel van warmtestraling. Zo wordt bij stralingswarmte niet alleen de mens opgewarmd, maar ook de meubels, wanden, vloeren en plafonds. Mensen verliezen daardoor minder warmte aan deze voorwerpen of oppervlakken. In geringe mate verwarmt een stralingsbron via een omweg ook de lucht, omdat de opgewarmde voorwerpen en oppervlakken door contact lucht verwarmen. Als de lucht warmer wordt, verliezen mensen minder warmte aan de lucht. Samengevat: mensen krijgen het warmer door stralingswarmte, door de volgende natuurkundige processen:
- directe warmtestraling van de bron;
- minder verlies van warmte aan voorwerpen of oppervlakken;
- minder verlies aan de lucht om ons heen.
Stralingsasymmetrie
Als mensen naar verschillende richtingen te grote verschillen in hoeveelheden stralingswarmte verliezen, spreken we van stralingsasymmetrie. We ervaren dit als we te dicht bij een koud glasoppervlak zitten. Aan die zijde verliest ons lichaam veel meer stralingswarmte dan aan de andere zijden. Verre van comfortabel. Stralingsasymmetrie komt voor bij stralingsverwarming en bij luchtverwarming. Het is daarom belangrijk niet te grote temperatuurverschillen in een ruimte te hebben. Bij luchtverwarming treden deze verschillen doorgaans op door grote glasvlakken en door ventilatielucht die rechtstreeks van buiten in de ruimte stroomt. Bij luchtverwarming zijn deze temperatuurverschillen moeilijker te compenseren dan bij stralingsverwarming.
Luchtverwarming
Met de uitvinding van de centrale verwarming deed een andere verwarmingsmethode zijn intrede. Die methode berust op het verwarmen van de lucht. Een voordeel, maar tevens een nadeel, is dat alle lucht in het vertrek moet worden verwarmd. Omdat we meerdere vertrekken in een gebouw verwarmen, moeten we dus grote volumes verwarmen. Natuurlijk geven radiatoren ook radiatie, dus stralingswarmte. Maar dit is slechts een gering aandeel van het totaal. Bij verwarming met uitsluitend radiatoren is het stralingswarmteaandeel slechts 20 à 30%. Ter vergelijk: een stralingswarmte-element aan het plafond levert circa 95% stralingswarmte en een dergelijk element aan de muur levert 60 à 70% stralingswarmte. Vloerverwarming levert 50 à 60% stralingswarmte.
Conflictsituatie
Moderne verwarmingssystemen verwarmen grotendeels de lucht. Ventilatiesystemen vervangen grotendeels de verwarmde lucht. Erg efficiënt klinkt dit niet. Eerst verwarmen en dan naar buiten afvoeren. Toch is het zo. De warme lucht verwarmt langzaam de voorwerpen en oppervlakken. Het duurt even voordat het comfortabel wordt na het aanzetten van de verwarming. Grote volumes lucht worden verwarmd. Ook op plaatsen waar mensen niet zijn.
Efficiënter en energiebesparend
Veel efficiënter is het om de lucht niet tot 21°C te verwarmen, maar tot circa 17°C. Aanvullend voeren we warmte toe waar de mens zich bevindt middels stralingspanelen. Stralingspanelen geven circa 5 minuten na inschakeling al heerlijke warmte. Zo kan de zithoek ’s avonds lekker warm zijn, terwijl de rest van het huis 17°C is. Een grote energiebesparing. Tevens is er een veel kleinere verwarming nodig om de lucht naar 17°C te verwarmen, zodat ook op installatie wordt bespaard. Passen we balansventilatie toe, dan kan het verwarmingselement in de luchttoevoer worden geplaatst. De kosten van een verwarmingselement inclusief installatie is circa € 450.
Combineren
Het combineren van luchtverwarming met stralingswarmte biedt veel voordelen. Het biedt een hoge mate van comfort. We kunnen de temperatuur per zitplaats aanpassen aan de behoefte. Door iets verder van het stralingspaneel te gaan zitten, ontvang je minder stralingswarmte. Alleen stralingswarmte als warmtebron levert niet het hoogste comfort, net als de keuze voor enkel luchtverwarming. Alleen luchtverwarming zoals deze tegenwoordig middels centrale verwarming in gebouwen wordt toegepast, levert ook niet het hoogste comfort. Er zijn nog te veel klachten over tocht. Maar ook over te warm en gelijktijdig te koud, want de lucht wordt overal en voor iedereen even warm.
Energiebesparing
In een twee-onder-een-kapwoning van 1973 of ouder die niet geïsoleerd is, bespaart een 2°C lagere luchttemperatuur in de gehele woning circa € 600 per jaar aan aardgas. In een gemiddelde twee-onder-een-kapwoning zoals we die in Nederland nu bouwen met een gemiddelde Rc-waarde van 5, bespaart een 2°C lagere luchttemperatuur in de gehele woning circa € 120 per jaar aan aardgas. Bij nul-energie-woningen produceren we zelf stroom, zodat de kosten voor plaatselijk bijverwarmen met infraroodpanelen zeer laag is.
Toekomst
We kunnen het comfort verhogen en gelijktijdig het energieverbruik verlagen. Hiervoor is het nodig dat de installatiesector meer kennis krijgt over stralingsverwarming. En dat de comfortnormen zodanig worden aangepast dat microklimaat zijn juiste plaats krijgt.
Ing. G. H. (Henk) Wegkamp
