De mythes van infraroodstraling en warmte straling van infraroodpanelen

Infraroodstraling en warmte straling is verwarming zonder CO2 uitstoot. Het is techniek met veel potentie voor de duurzame verwarmingssector. Dat huizen energieneutraal worden gebouwd en duurzaam moeten worden in de toekomst, betekent concreet dat bijvoorbeeld de verwarming moet plaats vinden zonder uitstoot van CO2.

Aangezien de gasgestookte cv-ketel CO2 uitstoot, worden deze langzamerhand vervangen door elektrische verwarming, warmtenetten of de stadsverwarming. Waar het alleen nog niet (genoeg) over gaat, is het gebrek aan efficiëntie van luchtverwarming. Op deze pagina kijken we naar de voordelen die infraroodstraling en warmte straling – termen die in essentie hetzelfde betekenen – hebben ten opzichte van luchtverwarming. Daarnaast ontkrachten we een aantal mythes over infraroodstraling. Ga je mee?

1. Nederland verwarmt inefficient

Op dit moment worden meer dan 85% van alle huizen verwarmd door middel van centrale luchtverwarming, zoals door radiatoren, maar ook door de snel opkomende warmtepomp. Volgens Milieu Centraal wordt warmtepomp duurzaam elektrisch verwarmen genoemd, maar dat klopt niet helemaal.

Luchtverwarming op basis van convectie is niet efficiënt

Luchtverwarming op basis van convectie is niet efficiënt omdat er en groot volume aan luchtmassa verwarmd moet worden, wat een lange tijd dus energie kost. Hierbij speelt bovendien mee dat warme lucht als eigenschap heeft dat het in de regel opstijgt,  juist naar die plek waar wij mensen er niet zo veel aan hebben: het plafond.

1.1 Luchtverwarming geeft ongewenste resultaat

Door dat lucht- of convectieverwarming minder efficiënt is dan bijvoorbeeld warme straling, zijn mensen ook niet tevreden over het behaalde resultaat. Uit onderzoek is gebleken dat de helft van alle mensen ontevreden is over het zogenaamde thermische comfort.

Het thermische comfort bij convectie verwarming wordt vaak als niet prettig ervaren

Dit kan inhouden dat mensen het te warm of te koud hebben, of bijvoorbeeld niet tevreden zijn over de ventilatie. Bij bedrijven hoor je dat tochtklachten en ventilatieproblemen hoofdpijn veroorzaken, maar ook droge ogen, huidproblemen of een stijve nek. Bovendien gaan mensen slechter presteren. Een gezond binnenklimaat is dan ook de basis voor een optimaal leef klimaat, zowel op kantoor als thuis.

2. Warmte straling op basis van infraroodstraling is de toekomst

Een betere, efficiëntere en bovendien comfortabeler manier van het verwarmen van huizen en kantoren is door gebruik te maken van warmte straling. Dit opgewekt door een infraroodbron van stralingswarmte. De termen warmte straling en infrarood straling gebruiken we door elkaar, maar bedoelen we hetzelfde mee.

In ieder geval: deze bron stuurt straling rechtstreeks naar hetgeen dat verwarmd moet worden, zoals de mens of dier. Doordat de infraroodstraling ervoor zorgt dat mensen gelijk warm wordt, is de mate van comfort een stuk hoger.

Hierbij is het ook goed om te vermelden dat deze manier van verwarmen geschikt is voor zowel kleinere woonhuizen als grote gebouwen als scholen, fabrieken en magazijnen. Ook wordt het gebruikt in de wachtkamer van huisartsen, ziekenhuizen maar ook de massagepraktijk in het dorp.

2.1 Mythe dat stralingswarmte niet krachtig genoeg is

Dat stralingswarmte niet krachtig genoeg is voor het verwarmen van grotere ruimtes is een mythe. Wetenschappelijke onderzoeken tonen de kracht van warme straling en de internationale comfortnormen laten stralingswarmte steeds minder links liggen.

Zo heeft de Hochschule – HTWG Konstanz dit onderzocht in opdracht van Duitse ministerie van BZ infraroodverwarming. Er is drie jaar praktijkonderzoek gedaan, waarbij een goed geïsoleerde woning met een warmtepomp met vloerverwarming vergeleken werd met een woning voorzien van infrarood. Infrarood blijkt in die situatie veel efficiënter te zijn.

Hun conclusie is dat infraroodverwarming – zeker in combinatie met zonnepanelen – het meest efficiënt en het duurzaamst. De combinatie infrarood verwarmen met zonnepanelen zou volgens hen dé toekomstige standaard moeten worden.

2.2 Infraroodstraling en infraroodpanelen

Het dunne apparaat wat snel in opkomst is en in vele afmetingen is te verkrijgen heet onder andere het elektrische verwarmingspaneel. Dit paneel wordt ook vaak een infraroodpaneel genoemd, maar dit geeft eigenlijk een beetje een vertekend beeld, want infraroodstraling wordt feitelijke door alle lichamen uitgestraald.

Deze straling is onzichtbaar, maar onze huid voelt de straling wel degelijk en zet de energie om in warmte straling.

Infraroodstraling wordt feitelijke door alle lichamen uitgestraald.

In discussies lees je soms over de efficiëntie van deze panelen, omdat ze alleen voorwerpen en mensen verwarmen, en je het dus volgens deze berichten niet kan gebruiken om een heel huis te verwarmen. Dit is echter onjuist, deze stralingswarmte is juist heel efficient omdat de panelen heel snel en direct hun warmte leveren.

Zodra een paneel wordt aangezet, geeft deze warmte af. Zeker als je huis voldoende geïsoleerd is zorgt dit ervoor dat de panelen echt alleen aangezet hoeven te worden als ze nodig zijn (dus als je er bent).

2.3 Thermisch comfort juist door warmte straling

Als het gaat om verwarmen dan maken we een onderscheid tussen twee verschillende manieren van warmte overdracht, convectie en conductie. Convectie staat ook wel voor luchtverwarming en conductie betekent geleiding of straling. Door de kracht van conductie wordt het mogelijk om zelfs bij lagere omgevingstemperaturen van de lucht comfortabele warmte te bieden. Denk aan de winterzon in de bergen: een lage temperatuur en toch word je lekker warm.

Conductie: bij een lage omgevingstemperatuur en word je toch lekker warm.

De warmte uitwisseling in een ruimte (kamer, huis, kantoor) gebeurd grofweg op 3 manieren:

1. De grootste is de elektromagnetische straling, die neemt bijna de helft (45 procent) op.
2. Circa 30 procent van de uitwisseling is via convectie
3. Het laatste gedeelte (25 procent) vindt plaats via verdamping, ook wel evaporatie genoemd

Infrarood straling is een vorm van elektromagnetische straling en gaan we hierna toelichten.

3. De overdracht van warmte door middel van infraroodstraling

We gaan een stukje natuurkunde verduidelijken. Je vraagt je misschien af hoe het verwarmen via infraroodstraling dan precies werkt. Je kan het het beste vergelijken met hoe licht of geluid wordt overgebracht. Om het wat concreter te maken kun je het effect van de zon mee laten wegen.

Deze warmte straling kennen we natuurlijk allemaal. Als je bij een luchttemperatuur van zo’n 15 graden windstil in de directe zon zit, kan het snel aanvoelen als lekker warm. Terwijl het een paar meter verder in de schaduw eigenlijk te fris is om stil te zitten. Geen verschil in luchttemperatuur, maar wel lekker warmte door de stralings warmte.

Infraroodstraling heeft geen temperatuur, alleen maar energie.

Infraroodstraling heeft energie die vrijkomt als het tegen iets aankomt. Op dat moment wordt de energie omgezet in warmte. Dit is ook de reden waarom de lucht niet voelbaar wordt opgewarmd door deze straling. Want lucht weegt praktisch niets – geen massa – en daardoor heeft de infraroodstraling geen direct temperatuur opdrijvend effect. Daarom is de luchttemperatuur ongeveer even hoog in de schaduw als in de zon.

Doordat de straling wel gebouwen en bijvoorbeeld het aardoppervlak verwarmt – dat heeft massa – wordt de lucht temperatuur indirect alsnog hoger. De warmte is geabsorbeerd door de objecten (gebouwen, aardoppervlakte, muren, kasten, mensen…) en door het effect van conductie en convectie wordt indirect de lucht opgewarmd. Het aardoppervlakte warmt de lucht dus op – en niet de directe zon – waar je goed kan vernemen aan het eind van de dag.  ’s Avond is het warmer is dan bij het ochtendgloren van de dag: het aardoppervlak is ‘s avonds warmer dan ‘s morgens. Mooi he!

3.1 Alles en iedereen straalt dankzij warmte straling

Warmte-overdacht is een proces dat plaatsvindt als er een temperatuur verschil is tussen twee objecten. Zo verwarmt de zon de aarde met de straling en wordt daardoor de aarde verwarmt door geothermische processen die diep in de aardkorst plaatsvinden.

Maar het zijn niet alleen objecten die als warmtebron gelden die infraroodstraling uitzenden. Ook een tafel, plant of glas is een bron van dit soort straling. Objecten of oppervlakten die een lagere temperatuur hebben zetten de energie van de warmte straling om in hitte.

Dan moet er ook nog een en ander worden verteld over korte-en langgolvige straling. De zon zendt bijvoorbeeld heel veel kortgolvige straling uit.

Dit komt doordat de temperatuur van de zon zo hoog is. Objecten die een temperatuur op hun oppervlakte hebben van niet meer dan 100 graden hebben uitsluitend langgolvige straling. De kortgolvige straling van de zon bevat bijvoorbeeld ook ultraviolette straling (UV).

Dit soort straling kan zonder doordringen tot in het lichaam van mensen, en is daarnaast schadelijk. Denk bijvoorbeeld aan huidkanker. De huid van de mens is in staat om het meeste van de UV-straling te weerkaatsen, waardoor normaal gesproken geen schade ontstaat.

Maar de veel minder krachtige langgolvige infraroodstraling gebeurt werkt andersom: de huid absorbeert deze straling bijna volledig.  Een zeer klein percentage van de infrarode stralen (ongeveer 2%) wordt weerkaatst. Daarom is infraroodstraling alleen langgolvig.

Lees: De warmtepomp nadelen die je weinig hoort in de media

3.2 Mens is – gelukkig – gevoelig voor infraroodstraling

Doordat veel van de straling wordt opgenomen, is de mens zeer gevoelig voor het verwarmde effect van langgolvige infraroodstraling en dat merk je in een aantal specifieke situaties. Als je bijvoorbeeld naast een (ijskoud) raam zit in de winter en deze redelijk geïsoleerd, kun je veel lichaamswarmte verliezen. Zelfs al zit je in de kamer waar de temperatuur van de lucht 21 graden is en het raam is een stuk kouder, zal het kouder aanvoelen. Dit komt omdat het lichaam stralings warmte verliest aan het raam. Dit merk je qua gevoel dan ook gelijk.

Als je dit verschijnsel vertaalt naar gebouwen, zie je ook bepaalde mogelijkheden voor het verkoelen van de mensen in het gebouw. Denk bijvoorbeeld aan het laten stromen van koud water door de muren of plafonds heen. Een warmtepomp gebruikt dit principe dan ook en zorgt op die manier voor relatief sterke koeling, een pre voor de warmtepomp.  In een koelkast of thermobox gebeurt dit ook.

4.1 Kleding doet hetzelfde

Als je er op deze manier naar kijkt, dan kun je stellen dat het dragen van kleding eenzelfde effect heeft als de luchtverwarming: de huid wordt opgewarmd door de luchtlaag tussen de kleding en de huid. De huid wort niet direct blootgesteld aan de koudere lucht, waardoor er minder warmte uitwisseling plaatsvindt. De kleding moet natuurlijk ook worden opgewarmd, maar dat gebeurt automatisch door de warmte die het lichaam uitstraalt naar de stof van de kleding.

Luchtverwarming verwarmt het lichaam eigenlijk alleen echt, wanneer deze temperatuur hoger is dan de temperatuur van de huid. Dat is toch al snel meer dan 30 graden, dus dat zal niet zo snel gebeuren, zeker gezien de hoge gasprijzen.

4.2 Stralingswarmte is echte warmte

Mede hierdoor kunnen we wel stellen dat infraroodstraling de beste vorm van verwarming is die voor mensen rendabel is. Het is een zeer effectieve manier van het nabootsen van de zon in je huis of kantoor, terwijl je binnen zit. Hierbij moet natuurlijk wel vermeld worden dat de manier waarop bijvoorbeeld infraroodpanelen die warmte straling geven geplaatst worden optimaal moeten zijn.

Daarnaast is het efficiënt om de kracht van de zon zoveel mogelijk binnen te halen. Net zoals de zon warmt een infraroodpaneel niet rechtstreeks de lucht op, maar brengt ze elektromagnetische energie over (zonder energieverlies) naar alles wat massa heeft. Dat zijn de objecten in een ruimte zoals vloer, muren, meubels en natuurlijk ook de mensen en dieren.

Naast de directe opwarming vindt er bij warmte straling ook isolatie voor het lichaam plaats, doordat de andere oppervlakten en objecten ook verwarmd worden. Hierdoor zal uiteindelijk ook de luchttemperatuur opwarmen en geven wij als mensen minder van onze warmte af aan de omgeving. Stralingswarmte zorgt dus voor zowel warmte als isolatie.

4.3 Geen enkele stralingswarmtebron levert 100% straling

Qua definitie spreken we van een stralingswarmtebron als meer dan 50 procent van de warmte komt door straling. De zon heeft een percentage van 100 procent , maar dat komt omdat de zon zijn infraroodstraling uitzendt vanuit het heelal, dus vacuüm. Op aarde is er lucht en dus gaat straling altijd samen met convectie.

De stralingswarmtebron maakt contact met de lucht, die door conductie wordt opgewarmd en stijgt. Een moderne radiator haalt een stralingspercentage van zo’n 20 tot 30 procent, de rest is door middel van convectie. Als je kijkt naar een airco die hete lucht blaast gaat het zelfs om 100 procent convectie en geen straling.

4.4 Warmte straling / infraroodstraling is energie-efficiënter, gezonder en comfortabeler

Een van de manieren waar al veel warmte straling mee wordt gebruikt, is vloerverwarming. Deze manier van verwarmen is qua het verbruiken van energie zeer efficiënt, omdat de vloer op een gelijkmatige manier wordt verwarmt.

Daarnaast is de vloer (meestal) vlak, waardoor ook nauwelijks convectie plaatsvindt. Er is geen verschil in luchttemperatuur op verschillende plekken in de ruimte door de constante radiatie, en daardoor gaat er niet of nauwelijks warmte verloren.

Maar ja, het blijft luchtverwarming. Het doel van verwarmen is niet om een ruimte, maar om mensen te verwarmen.

Als we naar mensen kijken als objecten die de ruimte om hun heen verwarmen, kunnen we daar een kwalificatie aan geven. De totale stralingswaarde is uit te drukken als de gemiddelde temperatuur van de oppervlakken in een ruimte. Een persoon is ook een verwarmingstoestel, in rust straalt het ongeveer 100 watt uit. Veelal is de temperatuur van de omgeving vrijwel altijd lager is dan de temperatuur van ons lichaam en daarom stralen wij constant warmte uit: ongeveer 100 watt per persoon. Voor deze warmte uitwisseling zijn 4 factoren het belangrijkst. Dat zijn

1. Luchtcirculatie door met name tocht
2. Luchttemperatuur
3. Stralingstemperatuur
4. Luchtvochtigheid

5. Natuurlijke en gezonde verwarming met infrarood panelen

Warmte straling is dus een van de meest efficiënte manieren om mensen te verwarmen, en hun comfort te verhogen. Er is maar relatief weinig vermogen nodig om bepaalde oppervlakten infraroodstraling te laten uitzenden. Dat zijn onze infraroodpanelen, waarvan hier onder een aantal populaire modellen worden getoond:

Deze panelen worden – zeker sinds de hoge gasprijzen – al in grote mate toegepast in huizen en kantoren. Naast de efficiëntie en het comfort zijn er er totaal 11 voordelen van infrarood verwarming, waarvan een aantal hieronder kort noemen.

1. Nauwelijks onderhoud noodzakelijk en lange levensduur (> 15 jaar)
2. Geen hoge aanschaf prijs en dus nauwelijks afschrijving
3. Groene stroom betekent geen CO2 uitstoot bij elektrische verwarming
4. Vaak te gebruiken met de Smart Life App voor gebruiksgemak en optimaal stroomverbruik
5. De combinatie van zonnepanelen zorgen voor zeer lage kosten

5.1 Infraroodstraling en warmte straling heeft de toekomst!

Qua stroomverbruik is de warmtepomp wel iets effectiever dan infrarood verwarming. Mar toch is de financiële winst groter. Als je een warmtepomp aanschaft dan is goede isoleren een harde must. En dat is een grote investering. Bij de aanschaf van infraroodpanelen kan je negen van de tien keer uit de voeten met de bestaande isolatie. Dat scheelt een hoop geld naast het feit dat warmtepomp is zelf ook duurder is.

Natuurlijk, isoleren is altijd verstandig maar in het geval van infrarood geen vereiste. De technische haalbaarheid van infraroodverwarming is dan ook vele malen hoger.

Isoleren is altijd verstandig maar in het geval van infrarood geen vereiste. Bij de warmtepomp wel.

Samenvattend kunnen we stellen dat investeren in warmte straling zowel goed is voor je portemonnee als voor het comfort in je woning of kantoorgebouw. Er is relatief weinig isolatiemateriaal nodig en er gaat geen warmte verloren, omdat de langgolvige infraroodstraling niet verloren gaat, maar wordt weerkaatst. Ook glas weerkaatst alle vormen van infrarood, waardoor je de straling binnenboord houdt. Daarnaast is de warmte van infraroodverwarming comfortabeler.

Vragen na deze natuurkunde les? Neem vrijblijvend contact met ons op voor meer informatie of bekijk de verschillende toepassingen van infrarood paneel verwarming.