Hoe werkt infrarood verwarming? Dat is een vraag die we bij LVS Verwarming vaak te horen krijgen. In het elektromagnetische spectrum bevindt infraroodstraling zich net buiten het zichtbare lichtgebied. Dit type straling speelt een belangrijke rol in verschillende verwarmingssystemen.
Infrarood verwarming is slechts één van de vele verwarmingsopties die beschikbaar zijn op de markt. De meeste mensen zijn bekend met convectieverwarming, kachels, radiatoren, warmtepompen, airco’s en andere verwarmingssystemen.
Maar wat zijn de verschillen tussen deze systemen en producten? En vooral, wat maakt een verwarmingssysteem wel of niet infrarood verwarming?
De verschillende types van warmteoverdracht
Voordat we dieper ingaan op infrarood verwarming, is het belangrijk om eerst het verschil tussen de verschillende vormen van warmteoverdracht te begrijpen.
Elk verwarmingssysteem maakt gebruik van één of meerdere vormen van warmteoverdracht om een ruimte te verwarmen. De belangrijkste methoden van warmteoverdracht zijn geleiding, convectie en straling. Het is vaak het geval dat een enkel verwarmingssysteem meerdere vormen van warmteoverdracht (Direct of indirect) combineert.
Een verwarmingssysteem kan bijvoorbeeld een hoge mate van stralingswarmte produceren, terwijl het tegelijkertijd ook convectiewarmte genereert. Dit gebeurt doordat de stralingswarmte bijvoorbeeld de objecten in de ruimte, zoals meubels en muren, opwarmt.
Deze opgewarmde objecten geven vervolgens warmte af aan de omringende lucht, wat leidt tot een stijging van de luchttemperatuur en dus convectie in de ruimte. Hierdoor ontstaat een gecombineerde warmteoverdracht, waarbij zowel straling als indirecte convectie bijdragen aan een comfortabele en efficiënte verwarming van de ruimte.
Om een beter begrip te krijgen van de verschillende soorten warmteoverdracht, worden ze hieronder elk afzonderlijk in detail uitgelegd:
- Straling
Straling is een vorm van warmteoverdracht die plaatsvindt door elektromagnetische golven, zonder direct contact of medium tussen de lichamen. Wanneer een warm object elektromagnetische straling uitzendt, verliest het warmte. Deze straling kan vervolgens door een ander object worden geabsorbeerd, waardoor dit object opwarmt.
Hoe hoger de temperatuur van een object, hoe meer thermische straling het uitzendt. Deze warmteoverdracht vindt plaats zonder tussenkomst van een fysiek medium, wat betekent dat zelfs door de lege ruimte tussen de aarde en de zon warmte kan worden overgedragen.
Voorbeeld van straling:
Een duidelijk voorbeeld van straling is de warmte die je voelt van de zon op je huid, zelfs op een koude dag. De zon zendt warmte uit via elektromagnetische straling, die door de ruimte reist en de aarde bereikt, waar deze door je huid wordt geabsorbeerd.
- Convectie
Convectie is een vorm van warmteoverdracht waarbij warmte wordt getransporteerd door een bewegend medium, meestal lucht of een vloeistof, dat door een ruimte circuleert.
Wanneer lucht wordt verwarmd, wordt deze lichter en stijgt naar boven, terwijl koudere, zwaardere lucht naar beneden zakt. Dit creëert een continue luchtcirculatie in de ruimte, wat leidt tot een gelijkmatige verspreiding van warmte.
Voorbeeld van convectie:
In veel gebouwen wordt convectie gebruikt voor verwarming, bijvoorbeeld via radiatoren. Hierbij wordt warm water door de radiator geleid, die op zijn beurt de omringende lucht opwarmt.
De warme lucht stijgt op en trekt koudere lucht aan, die vervolgens weer wordt opgewarmd. Dit proces zorgt voor een efficiënte verwarming van de volledige ruimte, hoewel het ook gepaard gaat met lichte temperatuurverschillen en luchtbeweging.
- Geleiding
Geleiding is een vorm van warmteoverdracht waarbij warmte door een vaste stof, vloeistof, of gas stroomt als gevolg van temperatuurverschillen. In essentie verplaatst warmte zich van gebieden met hogere temperatuur, waar de deeltjes meer kinetische energie hebben, naar gebieden met lagere temperatuur, waar de deeltjes minder energie hebben.
Dit gebeurt door de interactie tussen de deeltjes zelf: snellere (warme) deeltjes botsen tegen langzamere (koude) deeltjes en dragen daarbij energie over.
De mate waarin een materiaal warmte geleidt, hangt af van de thermische geleidbaarheid of warmtegeleidingscoëfficiënt van het materiaal. Dit principe wordt beschreven door de wet van Fourier, die stelt dat de warmtestroom recht evenredig is met de temperatuurgradiënt en de thermische geleidbaarheid.
Voorbeeld van geleiding:
Stel je een metalen lepel voor die in een kop hete thee zit. Het ene uiteinde van de lepel zit in de thee en wordt warm, terwijl het andere uiteinde buiten de kop aanvankelijk koel blijft.
Na verloop van tijd voel je echter dat het handvat van de lepel ook warm wordt. Dit komt doordat de warmte via geleiding door het metaal van het warme uiteinde naar het koude uiteinde stroomt. De warmte verplaatst zich van molecuul naar molecuul, totdat de temperatuur door de hele lepel gelijkmatig verdeeld is.
Wat is infrarood verwarming?
In het elektromagnetische spectrum bevindt infraroodstraling zich net buiten het zichtbare lichtgebied. Dit type straling speelt een belangrijke rol in verschillende verwarmingssystemen, zoals infraroodpanelen, heaters en donkerstralers.
Infrarood verwarming is beschikbaar in verschillende productvormen, waarvan infraroodpanelen momenteel erg populair zijn op de markt.
Infraroodpanelen kunnen een oppervlaktetemperatuur tot 200 graden Celsius bereiken, waarbij het stralingsaandeel kan oplopen tot 70%. Bij infraroodstralers met hogere oppervlakte temperaturen kan het stralingsaandeel zelfs boven de 70% liggen.
De verwarming door infraroodpanelen bestaat uit drie vormen van warmteoverdracht: straling, convectie, en in zeer beperkte mate geleiding. Straling vormt hierbij het grootste aandeel, gevolgd door convectie.
Geleiding speelt slechts een minimale rol, waarbij de warmte via de bevestigingsbeugels naar het plafond of de muur wordt overgedragen. Dit aandeel is echter te verwaarlozen in vergelijking met de andere vormen van warmteoverdracht.
Is infrarood verwarming comfortabel?
Infraroodpanelen verwarmen objecten en personen in de ruimte rechtstreeks via straling. Deze objecten en personen absorberen de stralingswarmte en kunnen op hun beurt (secundaire) straling afgeven.
Hierdoor genereren de verwarmde objecten en personen convectiewarmte, waardoor de omringende lucht verder wordt opgewarmd. Uiteindelijk dragen de opgewarmde objecten actief bij aan de verwarming van de hele ruimte.
Bij het gebruik van stralingswarmte kan de luchttemperatuur in een ruimte met 1 à 2 graden worden verlaagd zonder verlies van comfort. Dit is in vergelijking met ruimtes die normaal gesproken voornamelijk door convectiewarmte worden verwarmd.
Het comfortniveau blijft behouden zolang de combinatie van stralingstemperatuur en luchttemperatuur in de juiste balans is. Dit wordt geïllustreerd in de volgende afbeelding.
Dit betekent dat zelfs bij een lagere omgevingstemperatuur het comfortniveau vergelijkbaar blijft met dat van een hogere omgevingstemperatuur. Dit komt doordat stralingswarmte direct de objecten en personen in de ruimte opwarmt, waardoor zij de warmte intensiever ervaren, ongeacht de feitelijke luchttemperatuur.
Hierdoor ontstaat een aangenaam gevoel van warmte, terwijl de thermostaat lager kan worden ingesteld.
Wanneer personen de stralingszone van een infraroodpaneel verlaten, ervaren ze direct een duidelijke afname in warmte. Dit verschijnsel is vergelijkbaar met het verschil tussen in direct zonlicht staan en vervolgens in de schaduw stappen.
In de zon wordt je huid meteen verwarmd, terwijl de warmte afneemt zodra je in de schaduw komt. Op dezelfde manier stopt het infraroodpaneel met het rechtstreeks verwarmen van je lichaam zodra je buiten het bereik ervan stapt.
Hierdoor voelt het plots koeler aan, ondanks dat de omgevingstemperatuur in de ruimte niet direct verandert.
De positionering van infraroodpanelen is daarom cruciaal. Wanneer de panelen strategisch worden geplaatst, kunnen ze zorgen voor een optimale warmtedekking in de ruimte, waardoor dit effect wordt geminimaliseerd en er een gelijkmatige verspreiding van warmte ontstaat.
Het correct plaatsen van de panelen verhoogt het comfort en maakt efficiënt gebruik van de stralingswarmte, zodat de warmte daar terechtkomt waar deze het meest nodig is.
Hoe werkt infrarood verwarming?
Een verwarming is echt infrarood verwarming wanneer deze voornamelijk gebruikmaakt van infraroodstralen om warmte over te dragen. Wanneer we iets wel of niet kunnen classificeren als infrarood verwarming moeten we kijken naar het stralingsaandeel binnen een verwarmingslichaam in de vorm van warmtestraling.
Hoe groter het stralingsaandeel hiervan is hoe meer terecht de term infrarood verwarming is.
Heel veel huidige verwarmingssystemen geven ook warmtestraling af maar classificeren wij niet als infrarood verwarming. Denk hierbij aan tegelkachels, openhaarden, vloerverwarming en plafondverwarming.
Wanneer is infrarood verwarming echt infrarood verwarming?
Om een elektrisch verwarmingssysteem optimaal als infrarood te laten functioneren, is het essentieel dat de oppervlaktetemperatuur hoog genoeg is om voldoende stralingswarmte te genereren.
Daarbij is het van belang dat het paneel zo ontworpen wordt dat warmteverlies door convectie, oftewel het verwarmen van de omringende lucht, zoveel mogelijk beperkt blijft. Alleen dan kan de warmte voornamelijk via straling worden overgedragen.
Het materiaal en de constructie van het paneel zijn hierbij van essentieel belang. Een verwarmingssysteem wordt pas als infrarood beschouwd wanneer de stralingsefficiëntie minimaal 40% bedraagt.
Dit houdt in dat ten minste 40% van het opgenomen vermogen moet worden omgezet in stralingswarmte.
Bestaat infrarood vloerverwarming?
Infrarood vloerverwarming, zoals vaak wordt geclaimd, bestaat eigenlijk niet in de vorm waarin het vaak op de markt wordt gebracht. Veel systemen die als ‘infrarood’ worden verkocht, zoals elektrische verwarmingsfolies, verwarmingskabels en matten, zijn in feite reguliere elektrische vloerverwarmingssystemen.Deze kunnen dus niet worden geclassificeerd als echte infrarood verwarming.
Dit betekent echter niet dat elektrische vloerverwarming helemaal geen gebruik maakt van stralingswarmte.
Elektrische vloerverwarming straalt een deel van zijn warmte uit via stralingswarmte. Dit aandeel is niet groot genoeg om ze te categoriseren als infrarood verwarming, waarbij stralingswarmte juist de primaire verwarmingsmethode is.
Kortom, hoewel elektrische vloerverwarming enige stralingswarmte afgeeft, is het percentage te laag om deze systemen te classificeren als infrarood verwarming.
Het is belangrijk om dit onderscheid te maken, zodat klanten een realistisch beeld hebben van wat ze kunnen verwachten van de verschillende soorten vloerverwarming.
Stralingsaandeel vs straling efficiëntie van infrarood verwarming
De termen stralingsaandeel en straling efficiëntie worden vaak gebruikt in de context van infrarood verwarming. Ze beschrijven belangrijke aspecten van hoe effectief en efficiënt een verwarmingssysteem zijn warmte via straling overdraagt.
Dit helpt ons om de verschillen tussen verschillende infraroodpanelen te onderscheiden.
- Stralingsaandeel
Stralingsaandeel verwijst naar het deel van de totale warmte-energie die door een verwarmingselement als straling wordt afgegeven. In het geval van infrarood verwarming geeft dit aandeel aan welk percentage van de geproduceerde warmte als infraroodstraling wordt uitgestraald, in plaats van via convectie (opwarming van de lucht) of conductie (directe warmteoverdracht aan aangrenzende materialen).
Toepassing: Bij infrarood verwarmingen is het stralingsaandeel een belangrijke factor omdat het bepaalt hoeveel van de opgewekte energie daadwerkelijk wordt gebruikt om objecten en mensen direct te verwarmen.
Hoe hoger het stralingsaandeel, hoe efficiënter de verwarming werkt in termen van directe warmteoverdracht via straling.
Voorbeeld: Stel je een infraroodpaneel voor dat je in een kamer plaatst. Dit paneel geeft warmte af op twee manieren: door straling (infraroodstralen) en door convectie (het verwarmen van de lucht). Als 70% van de warmte van dit paneel wordt afgegeven via straling en 30% via convectie, dan is het stralingsaandeel 70%.
- Stralingsefficiëntie
Stralingsefficiëntie verwijst naar hoe efficiënt een verwarmingssysteem de beschikbare energie omzet in effectieve stralingswarmte. Dit concept wordt vaak uitgedrukt als een percentage en geeft aan hoe goed de warmte wordt uitgestraald naar de omgeving ten opzichte van de totale energie-invoer.
Toepassing: In de context van infrarood verwarming geeft stralingsefficiëntie aan hoe effectief de verwarming de energie die hij gebruikt omzet in bruikbare stralingswarmte.
Een hoge stralingsefficiëntie betekent dat een groter deel van de verbruikte energie wordt gebruikt voor het produceren van stralingswarmte, wat resulteert in een effectievere verwarming met minder energieverlies.
Voorbeeld: Stel dat hetzelfde infraroodpaneel 1000 watt aan elektrische energie gebruikt. Als het paneel 900 watt van die energie omzet in infraroodstraling en de rest (100 watt) gaat verloren aan andere vormen van warmte of inefficiënties, dan is de stralingsefficiëntie 90%.
Een systeem kan een groot deel van zijn warmte via straling afgeven en daarmee een hoog stralingsaandeel hebben, maar dat betekent niet automatisch dat het efficiënt met energie omgaat.
Als het systeem veel energie verbruikt om die straling te genereren, maar daarbij ook veel warmte verliest door bijvoorbeeld slechte isolatie of onbedoelde convectie, zal de stralingsefficiëntie toch laag zijn.
Met andere woorden, het systeem gebruikt dan wel een groot deel van de warmte voor straling, maar de hoeveelheid energie die daadwerkelijk nuttig wordt omgezet in effectieve stralingswarmte blijft relatief gering.
Een infraroodpaneel met een hoog stralingsaandeel kan bijvoorbeeld 80% van de afgegeven warmte in de vorm van straling produceren, maar als slechts 40% van het totale energieverbruik daadwerkelijk in stralingswarmte wordt omgezet, blijft de stralingsefficiëntie laag.
Dit betekent dat een aanzienlijk deel van de energie verloren gaat, bijvoorbeeld aan convectie of andere vormen van warmteverlies. Een goed ontworpen verwarmingssysteem moet dus zowel een hoog stralingsaandeel hebben als een hoge stralingsefficiëntie om zowel effectief als energiezuinig te zijn.
Conclusie
Infrarood verwarming onderscheidt zich door zijn unieke vermogen om directe stralingswarmte te leveren, wat resulteert in een efficiëntere en comfortabelere verwarmingservaring.
Terwijl conventionele systemen zoals radiatoren en vloerverwarming vooral vertrouwen op convectie om ruimtes te verwarmen, maakt infrarood verwarming gebruik van straling om objecten en personen rechtstreeks op te warmen. Dit leidt tot een merkbaar verschil in comfort, zelfs bij lagere luchttemperaturen.
De effectiviteit van infrarood verwarming wordt vooral bepaald door het stralingsaandeel en de stralingsefficiëntie van het systeem. Hoe hoger het stralingsaandeel, hoe meer van de opgewekte warmte daadwerkelijk wordt gebruikt voor directe verwarming via straling.
Stralingsefficiëntie speelt eveneens een cruciale rol, omdat het bepaalt hoeveel van de verbruikte energie effectief wordt omgezet in nuttige stralingswarmte.
Bij het kiezen van een verwarmingssysteem is het dus essentieel alle factoren in overweging te nemen om te bepalen of infrarood verwarming de juiste keuze is voor jouw specifieke behoeften.
Vragen over infrarood verwarming of interesse?
Heeft u na het lezen van deze blog nog vragen, of wilt u weten welk type infrarood verwarming het beste bij uw situatie past? Neem dan gerust contact op met onze specialisten. Wij helpen u graag verder!
