Server » Verwarming » Technische informatie » Convectie of straling
Convectie of straling
De verschillende soorten verwarming
Classificatie
De warmte van een verwarmingstoestel moet het volledig lokaal kunnen verwarmen. Maar hoe gebeurt dit in de praktijk? In de ruimte (microzwaartekracht) moeten er in ieder geval maatregelen genomen worden om de woonvertrekken van de astronauten correct te verwarmen.

Convectie of straling

De warmte kan op drie manieren overgebracht worden van de verwarmingsinstallatie:
  • door conductie (geleiding),
  • convectie (luchtverplaatsing) en
  • door straling.

Lucht is een zeer slechte warmtegeleider: deze optie mogen we in ieder geval uitsluiten. Lucht is zelfs één van de beste isolatoren: piepschuim bevat kleine opgesloten luchtbellen. Ook andere isolatiematerialen bestaan uit een materiaal dat veel opgesloten lucht bevat.

Verder bestaan er geen zuivere convectoren en stralingsbronnen: ieder apparaat verdeelt de warmte op deze twee manieren, waarbij het percentage kan variëren.

Convectie

Bij convectie (luchtcirculatie) wordt de lucht plaatselijk opgewarmd. De warme lucht stijgt en wordt in de ruimte vermengd met koude lucht. Met convectie kunnen lokalen gelijkmatig opgewarmd worden, zelfs al hebben ze geen regelmatige vormen. Hoekjes worden dus evenveel opgewarmt. Maar convectie heeft ook talrijke nadelen:
  • Lager rendement omdat de warme lucht afgekoeld wordt door koude ramen, plafonds, en dergelijke.
  • Verlies aan warmte door verluchting
  • Verplaatsing van stof
  • Slechte warmteverdeling bij hoge plafonds (temperatuurgelaagdheid: warme plafonds en koude vloeren)
De verliezen door (éénmalige) verluchting zijn minimaal omdat de soortelijke warmte van lucht klein is: er is niet zoveel energie nodig om lucht weer op te warmen na de luchtverversing. Als de ruimte reeds warm is, is de temperatuur in een paar minuten weer op peil na een korte verluchting van de ruimte. De verliezen stapelen zich echter op als er constante verliezen zijn: enkelvoudig glas, zolder die niet geïsoleerd is, tocht, enz.

Vanwege de gelijkmatige verwarming wordt deze manier van verwarmen veel gebruikt voor woningen en kantoorgebouwen.

Verwarmingssystemen die gebaseerd zijn op geforceerde luchtcirculatie hebben ongeveer dezelfde eigenschappen als convectie: de lucht in het lokaal wordt gelijkmatig opgewarmd. In de ruimte (waar er geen zwaartekracht heerst) moet men noodgedwongen geforceerde luchtcirculatie gebruiken om de vertrekken van de astronauten op te warmen. Het voordeel van geforceerde luchtcirculatie is dat de warmtebron klein kan zijn en niet centraal en laag gelegen hoeft te zijn. De temperatuurgelaagdheid is ook minder aanwezig, maar men moet er wel rekening mee houden bij de installatie (ventilatoren die de warme lucht naar beneden stuwen).

Straling

Bij straling wordt de lucht niet opgewarmd, maar de onderwerpen en de mensen worden opgewarmd door de straling (infra-rood). De grootste warmtestraler is de zon. Stralers kunnen gebruikt worden op plaatsen waar er veel luchtcirculatie is (werkplaatsen en dergelijke). De nadelen van stralers zijn de volgende:
  • Plaatselijke opwarming van onderwerpen in direct zicht
  • Hoge temperatuur van de straler nodig als de straler klein is
  • Grote radiatoren als de temperatuur van de straler laag is.

Voorbeeld: centrale verwarming

Geen enkele verwarmingsbron op aarde is een zuivere straler of convector. Bepaalde verwarmingsbronnen kunnen zo gebouwd worden dat ze overwegend stralen of de lucht opwarmen: een voorbeeld zijn de radiatoren van de centrale verwarming:
  • Laag geplaatst en met een groot contactoppervlakte met de lucht fungeren ze als convectoren. Vaak zijn uit esthetisch oogpunt de radiatoren zelfs in een kast met sleuven onder en boven ingebouwd, zodat de stralingswarmte nog meer beperkt wordt (c)
  • Goed zichtbaar geplaatst (en meestal in een donkere kleur) fungeren ze als straler. De naam "radiator" verwijst trouwens naar de straling, terwijl men radiatoren van de centrale verwarming eerder associeert met convectiewarmt (a).
Centrale verwarming is een gemakkelijke oplossing om een volledig huis warm te krijgen, maar er is een verlies dat kan oplopen tot meer dan 20%: warmteverlies tijdens het watertransport, verwarming van ruimtes die eigenlijk niet verwarmd hoeven te worden, ongelijke warmteverdeling (ruimtes die te warm worden), enz. De temperatuur in de kelder (waar de brander staat) stijgt met meerdere graden, terwijl het niet nodig is dat de kelder opgewarmd wordt (behalver bij vriesweer). Dit is zelfs het geval met een maximaal geïsoleerde ketel en leidingen.

Lijst verwarmingsapparaten

De lijst wordt opgesteld van straling naar convectie.

Stralingspanelen
Deze verdelen de warmte op een zeer gelijkmatige manier. Stralingspanelen zijn meestal electrisch, maar ook radiatoren van de centrale verwarming kunnen als stralingspanelen gebouwd worden.

De warmteverdeling is optimaal en er zijn weinig verliezen, waardoor electrisch verwarmen toch interessant kan zijn voor ruimtes die niet continu verwarmd worden.

Stralingspanelen zijn duur in vergelijking met andere apparaten (terwijl dat niet noodzakelijk zo hoeft te zijn: er worden niet meer grondstoffen gebruikt bij het maken van een stralingspaneel dat voor het maken van een olieradiator).

De aangenaamste warmte wordt bereikt als men voldoende grote panelen gebruikt die slechts lauw worden en verdeeld opgesteld staan zodat er meerdere warmtebronnen zijn: dit kan een dure aangelegenheid worden. Dergelijke stralingspanelen leveren ook wat warmte door convectie (de juiste percentage om een aangenaam warmtegevoel te hebben).

Stralingspanelen hebben een gemiddelde thermische traagheid en worden best niet gebruikt op plaatsen die slechts kortstondig verwarmd moeten worden.

Infra-rood stralers
Infra-rood stralers kunnen relatief klein zijn als de hittebron zeer warm is (1000°C). Ze worden bijvoorbeeld gebruikt daar waar een lokale warmtebron nodig is (badkamer). Het warmte-effekt is beperkt in de ruimte, maar er zijn relatief weinig verliezen. Vanwege de hoge temperatuur is de enige energiebron electriciteit.

Er bestaan ook infra-rood stralers die op een lagere temperatuur werken (bijvoorbeeld 500°C). De straler kan hier verwarmd worden door een gasvlam. Een kenmerk is altijd dat de straling gericht wordt door een parabool. Dergelijke stralers worden veel in garages en andere werkplaatsen gebruikt, daar waar er een relatief plaatselijke verwarming nodig is, en waar er veel luchtverplaatsing is. Bij straling is dit niet zo negatief, omdat de lucht zelf niet opgewarmd wordt.

Infra-rood stralers hebben een lage thermische traagheid en kunnen ingezet worden op plaatsen die slechts kortstondig verwarmd moeten worden zoals badkamers.

Vloerverwarming
Bij vloerverwarming is er vooral sprake van stralingsverwarming (waarbij het paneel dat zeer groot uitgevoerd wordt). De warmtebron (warm water) mag niet te warm zijn, zodat dit systeem ideaal is in combinatie met een warmtepomp die een lage temperatuur levert (30 à 40°C). Vanwege de lage watertemperatuur presteren de condensatieketels zeer goed.

Bij vloerverwarming ligt het rendement zeer hoog als de installatie correct is uitgevoerd (met voldoende isolatie onder de verwarming), maar er mogen geen tapijten geplaatst worden. Met een moderne installatie kan een rendementswinst van 20% behaald worden ten opzichte van een oudere installatie gebaseerd op natbouw (buis in het beton ingegoten). De lussen moeten dichter bij elkaar geplaatst worden op plaatsen die van nature kouder zijn (bijvoorbeeld onder ramen) om de koudeval te vermijden.

Het is soms interessant om een combinatiesysteem te gebruiken: de retourleiding van de centrale verwarming wordt voor de vloerverwarming gebruikt. Zo kan men een ruimte snel opwarmen, maar heeft men ook een gelijkmatige warmte-aanvoer via de vloer.

Alle systemen van vloerverwarming hebben een zeer hoge thermische traagheid en zijn enkel interessant voor gebouwen die permanent bewoont worden.

Olieradiatoren
Dit is het equivalent van de waterradiator van de centrale verwarming. Door zijn vorm werkt de radiator eerder als convector en minder als straler. Een olieradiator werkt traag omdat de olie eerst opgewarmd moet worden, maar het is een veilig systeem. Het kan in een kinderkamer gebruikt worden die slechts sporadisch bewoont wordt.

Een olieradiator wordt best gebruikt in ruimtes die goed geïsoleerd zijn en waar er geen tocht is, want verwarmen op electriciteit is duur. Ze hebben een hoge thermische traagheid en zijn minder aangeraden voor ruimtes die maar kortstondig opgewarmd moeten worden (badkamer): hier is bijvoorbeeld een infra rood straler meer aangewezen.

Convectoren
Dit zijn meestal apparaten die op gas gestookt worden. Het apparaat is uitgerust met sleuven, zodat er een intense luchtcirculatie ontstaat. Convectoren produceren ook warmte door straling als ze uitgerust zijn met een raam waar de hete keramische elementen zichtbaar zijn. Convectoren halen hun hoog rendement door het feit dat ze een gesloten systeem vormen (geen transport van warm water), maar feitelijk hebben zuivere convectoren een lager rendement dan aangegeven omdat de lucht eerst opgewarmd moet worden, en een deel van de warme lucht gaat verloren door verliezen langs koude oppervlaktes.

Hete lucht blazers
De kleine hete lucht blazers worden gebruikt om snel een gesloten ruimte op te warmen (electrische blazers). Ze hebben een hoog verbruik en worden gebruikt om kleine ruimtes die slechts intermitterend gebruikt worden (badkamer) op te warmen. Hete lucht blazers hebben een zeer lage thermische traagheid.

Er bestaan ook industriële blazers die op gas werken (eventueel ook op warm water). Ze worden gebruikt om grote ruimtes op te warmen. Ze zijn enkel efficiënt als er geen verliezen zijn door ventilatie aangezien de lucht zelf opgewarmd wordt (een voorbeeld van verliezen zijn deuren die constant open blijven en voor tocht zorgen). Als de warme lucht constant ontsnapt, dan is dit systeem weinig efficiënt.

De binnen units van aircos zijn vaak uitgevoerd als hete lucht blazer omdat daarmee een groot volume kan opgewarmd worden met een relatief koud medium en een kleine warmtebron. De produktie van warmte is immers beperkt tot een kleine oppervlakte en de temperatuur stijgt vaak niet boven de 50°C. Moderne aircos kunnen zowel gebruikt worden om op te warmen en om af te koelen. Bij de warmte-produktie hebben ze ongeveer een rendement dat driemaal hoger ligt dan bij een gewone electrische verwarming, maar de stijgende kostprijs van electriciteit maakt dit systeem minder en minder rendabel.

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's