Eigenschappen van lage temperatuur verwarmingssystemen

Expertartikelen | 1469 keer bekeken
Eigenschappen van lage temperatuur verwarmingssystemen

Behaaglijkheidsgrafiek stralingswarmte naar Bedford en Liese.

In mijn vorige artikel heb ik een introductie gegeven op wat stralingswarmte is en wat straling kan betekenen voor het opwarmen van ruimte en lichaam. Nu ga ik dieper in op de eigenschappen van lage temperatuur verwarmingssystemen (LTV) met een groot stralingsoppervlak zoals wand-, plafond- en vloerverwarming.

Energiebesparend
De lage temperatuur van een LTV-systeem met water als energiemedium biedt energetische voordelen boven een conventioneel cv-systeem: er is minder energieverbruik door lagere watertemperaturen en minder transmissieverliezen. Het systeem is bovendien zeer goed verenigbaar met zonnecollectoren/zonneboilersystemen, warmtepomp en warmte-koude opslag (WKO). Elektrische LTV-systemen werken doorgaans op 24V bij lage temperaturen. Zwakstroom LTV is ideaal om te combineren met PV-panelen en of windenergie.

IR-straling zelf warmt de lucht niet op en alle materie, inclusief het menselijk lichaam, wél. Dat is mooi meegenomen, want hierdoor is het systeem stabiel en kan veel energie bespaard worden. De combinatie met lage luchttemperaturen is dan ook interessant bij ventilatie: natuurlijk ventileren is mogelijk zonder veel energie te verliezen.

Onzichtbaar
In tegenstelling tot traditionele cv-systemen en IR-panelen zijn LTV-systemen niet zichtbaar: LTV-leidingwerk moet aangelegd en afgewerkt worden. In de ontwerpfase van het gebouw dient men rekening te houden met de plaatsing van het systeem (vooral bij warmtemuren). 

Gerenoveerde badkamer met betegelde warmtemuur en vloerverwarming.Traag systeem
LTV is een traag systeem: het duurt enige tijd voordat de bouwelementen opgewarmd en afgekoeld zijn.  Dit kan de behaaglijkheid negatief beïnvloeden (zie behaaglijkheidsgrafiek) bij grote luchttemperatuurschommelingen in huis binnen korte tijd. Deze situatie zal zich met name in het voor- en najaar voor kunnen doen door laag inschijnende zon.

Natuurlijke ventilatie (raam openen!) kan dit probleem ondervangen zonder energieverlies: het teveel aan warmte wordt door de (gratis) naar binnen schijnende zon (broeikaseffect) veroorzaakt terwijl de buitenlucht nog koel genoeg is. Door simpelweg de luchttemperatuur te verlagen, keert de behaaglijkheid snel weer terug. 

Op de foto zie je een gerenoveerde badkamer met betegelde warmtemuur en vloerverwarming.

Koelen
In de zomer kan een warmtemuur met water als energiemedium dienen als een hoge temperatuur koeling (HTK) door koud water door de leidingen te laten lopen. Er moet dan wel opgepast worden dat de oppervlaktetemperatuur niet te laag wordt in verband met condensatie op de HTK-oppervlakken.

In praktijk is enkele graden beneden de luchttemperatuur voldoende voor een koelend effect zonder gevaar voor condensatie op de muren. Doordat koele lucht daalt en warme lucht stijgt wordt het beste koeleffect verkregen met een HTK-plafond. Koude vloeren dragen niet goed bij tot het koelende effect in een ruimte, maar zorgen ervoor dat de voeten afkoelen terwijl de rest van het lichaam niet afkoelt, hetgeen als onaangenaam wordt ervaren.

Behaaglijkheid
Het is zo dat ons lichaam het meest gevoelig is voor warmtestraling op de romp (wandverwarming, tegelkachel, IR-panelen). Als ons hoofd wordt aangestraald (directe zonnestraling, plafondverwarming) geeft dit vaak een onbehaaglijk gevoel: van een te warm hoofd word je suf en krijg je hoofdpijn. Het beste is het hoofd koel te houden. Worden alleen onze voeten (met sokken en schoenen aan) aangestraald (vloerverwarming), dan gaan die zweten en opzwellen. Het is dus zaak om vloerverwarming niet te warm in te regelen.

In praktijk ervaart men de warmtestraling van LTV als bijzonder aangenaam. Vaak merk je niet eens dat de verwarming aan staat vanwege de egale warmteverdeling in de ruimte. Er zijn meer factoren die van invloed zijn op de thermische behaaglijkheid zoals luchttemperatuur, luchtcirculatie en relatieve vochtigheid van de lucht.  

Uit onderzoek (Fanger) is gebleken dat er een relatie bestaat tussen egale stralingswarmte en de luchttemperatuur met betrekking tot de thermische behaaglijkheid: hoe hoger de stralingstemperatuur des te lager de luchttemperatuur kan zijn, met een verschil tussen stralings- en luchttemperatuur tussen nul en 5 graden (zie behaaglijkheidsgrafiek). Wordt het verschil groter, dan treedt thermische onbalans op. Dit gebeurt ook als er de stralingsveld niet uniform is. We spreken dan van stralingsasymmetrie. In beide gevallen is het moeilijk om een behaaglijk binnenklimaat te realiseren. 

Gezondheid
Bij luchtverwarmingssystemen is de lucht altijd in beweging vanwege grote temperatuurverschillen (convectie). Dit kan tochtverschijnselen veroorzaken. Positieve luchtionisatie (statisch geladen luchtdeeltjes) ontstaat door wrijving van lucht langs metalen, kunststoffen, elektrische leidingen en apparaten en dergelijke.

Bij stralingsverwarming wordt de lucht in de ruimte nauwelijks opgewarmd, waardoor er veel minder luchtverplaatsing optreedt. De nagenoeg stilstaande lucht wordt niet statisch geladen waardoor de negatieve ionen in de lucht positief geladen stofdeeltjes kunnen aantrekken. Hierdoor ontstaan stofclusters die door de zwaartekracht naar de vloer zakken, wat een luchtzuiverend effect heeft. Voor de gezondheid van carapatiënten is dit van wezenlijk belang. 

Constante relatieve vochtigheid (RV)
Warme lucht kan meer vocht bevatten dan koude lucht. Is de luchttemperatuur constant, dan zal ook de relatieve luchtvochtigheid constant blijven. Een LTV-systeem draagt niet of nauwelijks bij tot luchtverwarming en beïnvloedt de relatieve vochtigheid nagenoeg niet. Daarbij hebben we in de behaaglijkheidszone te maken met lage luchttemperaturen met een ideale relatieve luchtvochtigheid (±50%). Bij conventionele cv-systemen is de gemiddelde RV in huis vaak te laag, omdat lucht wordt opgewarmd.

Huisstofmijt gedijt beter in een warm en vochtig klimaat. Dit is bij LTV niet het geval want de luchttemperatuur is koel en de RV is redelijk laag. Een afwerking met hygroscopische materialen (bijvoorbeeld leem) zorgt hierbij voor een goede vochthuishouding. Dit is van belang voor mensen met respiratoire aandoeningen en voor oudere mensen, want gevoelige luchtwegen hebben baat bij schone, koele lucht met veel negatieve ionen en oudere mensen kunnen niet goed tegen vocht en tocht.

In een volgend artikel zal ik ingaan op diverse LTV-systemen.

Sjap Holst – Bouwkundig ingenieur, architect

 

Lees ook: Zweet op mijn voorhoofd: over vloer- en wandverwarming

Meld je aan voor de nieuwsbrief

Meld jezelf nu aan voor de nieuwsbrief van Renovatieprofs en ontvang het laatste nieuws, trends en aanbiedingen.

Reacties (2)

Reageren
  • jan de jong
    24.03.2016 - 14:43 uur | jan de jong

    Goed artikel met echter één tekortkoming dat echter niets afdoet aan de verdere strekking van het verhaal. Het zijn namelijk niet alleen de korte golf infraroodstralen die lichamen (al dan niet door glas) aanstralen waar het wordt geabsorbeerd, maar wel degelijk ook zichtbaar licht dat is een substantieel deel. Dat licht wordt deels geabsorbeerd door oppervlakken of door lichaamsdelen en dat deel wordt ook in warmte omgezet. Het resterende deel van het zichtbare spectrum dat gereflecteerd zorgt ervoor dat wij die oppervlakken met een kleur waarnemen. Het deel van het licht dat geabsorbeerd wordt (hoe donkerder hoe meer) maakt dat oppervlak ook warm en zal ook lange golf IR uitstralen
    Het is verder niet zo dat oppervlakken die licht van kleur zijn of spiegelend meer langgolvige straling uitzenden dan donkere lichamen. De verschillen zijn uiterst gering. Glad aluminium zendt duidelijk wel minder infraroodstraling uit, reden waarom dit ook nog al eens als isolatiefolie wordt toegepast.

  • Mike van Emmerik
    24.03.2016 - 09:42 uur | Mike van Emmerik

    Een goed artikel dat de voordelen van stralingsverwarming op een heel duidelijke manier uitlegt!
    Met onze integrale oplossingen bieden wij bij Eco Concepts (sluikreclame verwijderd) dergelijke oplossingen (EWKtec) met steeds meer succes aan en combineren ook nog met aardverwarming (Geocollect) en overige energiebesparende producten in de afwerking zoals Thermoline verf en Thermocoat stucmortel.
    Er is wel nog heel veel educatie nodig om de markt grootschaliger in deze richting te doen bewegen, maar de trend is onomkeerbaar!