4.8 Infraroodverwarming

Het beste plan maak je zelf

Over infrarood is heel veel te doen in de media. Het zou dé oplossing zijn om snel en goedkoop van het gas af te gaan. “Infrarood” heeft ook nog geen prestatiekeur zodat er de meest krankzinnige claims over gedaan mogen worden door verkopers. Opvallend is dat er ook zo veel webshops zijn die het verkopen in vergelijking met warmtepomp verkopers bijvoorbeeld. In dit hoofdstuk pluis ik de techniek en de markt uit.

De natuurkunde van infrarood

Infrarood is een elektromagnetische golf, net als licht, radio- en röntgenstraling. De infrarood golven van verschillende lengte/frequentie hebben verschillende eigenschappen, net als licht en radio verschillen.

Direct “naast” het rode licht liggen de frequenties die tot het infrarood gerekend worden. Omdat deze golven een golflengte kennen die drie ordes van 10 verschillen kennen ze ook verschillende eigenschappen.

Infraroodstraling ontstaat als oppervlakten een bepaalde temperatuur bereiken en de moleculen gaan trillen en daardoor fotonen van een bepaalde golflengte gaan uitzenden. Dit noemen wij warmtestraling. Die warmte kan ontstaan doordat er door een oppervlakte een waterleiding met warm water loopt (zoals bij vloer-, wand- en plafondverwarming) of doordat er een stroompje door een weerstand loopt zoals bij een gloeilamp, terrasverwarmer of infraroodpaneel.

De temperatuur van het oppervlak bepaald volgens de natuurkundige “verschuivingswet van Wien” die zegt dat:

De golflengte waarbij het vermogen per eenheid golflengte maximaal is wordt gegeven door:

met

 golflengte in meter
 constante van Wien: 2,897 77 × 10−3 K·m 
 temperatuur in Kelvin
Als je opschrijft in micrometers (2897) dan wordt λmax ook in micrometers berekend.

Een hoge-temperatuur infraroodpaneel valt daarmee in de categorie B:

300 graden : λmax = 2897 / (273+300) = 5 micrometer = Infrarood B

Een lage-temperatuur infraroodpaneel valt daarmee in de categorie C:

90 graden : λmax = 2897 / (273+90) = 798 micrometer = Infrarood C

Tmin van infrarood A = 2897 / 1,5 = 1913 K = 1658 graden Celsius

Bij elektrisch weerstand-verwarming is de omzetting van stroom in warmte 100% : alle opgenomen stroom wordt omgezet in warmte volgens de wet van Ohm. Er zijn verschillende manieren om de weerstanden aan te brengen: met dunne geleidende strips of door middel van een geleidende film of pasta, aangebracht als spray.

Infrarood A – korte golf infrarood – intense / stralend

0,75 micrometer, ofwel 750 nanometer is het beginpunt van deze soort infrarood. Deze infrarood dringt het diepst door in de huid (tot wel 5mm) maar dit voelt niet comfortabel als het lang aanhoudt.

Het bereik van deze infraroodstraling in de leefruimte is niet zo ver, een meter of 4 maximaal.

De straling wordt opgewekt met gloeiend hete oppervlakken (400 graden en meer). Vaak zie je de stralingsbron ook nog wat licht geven, zoals bij terrasverwarmers. Het effect is onmiddelijk : lamp aan = warmte voelen.

Voorbeelden : terras verwarmers, maar ook ander “HT”(hoge temperatuur) bronnen zoals deze zwarte HT-straler:

Infrarood B en C – middengolf en langegolf

Als je stroom door een geleidende folie stuurt dan wekt dat ook warmte op. Zodra het een graad of 90 wordt dan gaat het paneel infrarood B/C uitstralen. Het duurt even voor het paneel deze temperatuur bereikt heeft. Hoe dunner de geleidende laag, hoe sneller het paneel kan opwarmen. De golven reiken verder maar dringen ook niet zo diep de huid in. De straling warmt de objecten op waar hij op valt maar nauwelijks de lucht waar hij door heen gaat.

Over carbon-nano-tubes (CNT)

Er is heel veel te doen over deze wonderbuisjes van puur koolstof. De schaalgrootte van die buisjes ligt in het nanometer gebied, vandaar de naam. De buisjes geleiden stroom er warmte erg goed als we dit soort studies mogen geloven. Voordeel is dat ze met spray technologie heel makkelijk en gelijkmatig op allerhande oppervlaktes aangebracht kunnen worden. Dat is fijn voor fabrikanten die daardoor goedkoop panelen kunnen maken en fijn voor consumenten omdat ze bijna onverwoestbaar zijn. Leveranciers bieden dan ook ongekend lange garantietermijnen : er kan niks stuk. Omdat de meeste mensen niet de moeite nemen om wetenschappelijke literatuur te lezen kunnen verkopers van CNT-panelen de meest absurde claims doen:

Over Nano in de naamgevingen

Nano staat in de natuurkunde voor 10-9 maar infrarood golven hebben een lengte van 10-3 tot 10-6 meter dus daar kan het nano niet op slaan. Hierboven zagen we al dat de nano vermoedelijk duidt op de schaal waarop de CNT’s gemaakt zijn. En het bekt vooral erg lekker. “Nano, dus goed!”.

Over het comfort van Infrarood

De thermostaat gaat vaak lager omdat de warmtestraling ons lichaam het idee geeft dat het warmer is dan de lucht is en alle oppervlaktes worden warm dus je voelt ook geen kou. Dit zou goed een van de geheimen van IR kunnen zijn, het feit dat er in verwarmde ruimtes geen temperatuurverschillen meer zijn. Hier moeten we aan onze bouwfysisiche kennis dus eigenlijk ook wat menselijke fysiologie toevoegen om een echt integraal beeld te krijgen :-).

Over de zuinigheid van infrarood

Er zijn inmiddels meerdere partijen die zweren bij infrarood omdat het woningen zo makkelijk van het gas af kan : ketel er uit, in de woonkamer twee paneeltjes en een doorstroomverwarmer, klaar. Amsterdam gelooft er zelfs zo erg in dat je er €6000 subsidie op kunt krijgen waardoor je bijna voor niks van gas los kunt.

Nu wordt het spannend! We gaan het hebben over investeringen, total cost of ownership, en een kijkje naar de toekomst.

Infraroodpanelen zijn er van erg goedkoop (€159) tot best prijzig (€799) voor een CNT paneeltje van 60cmx60cm, exclusief regeling. Zo’n paneel gebruikt 200-300 Watt, als ie aan staat. En daar zit hem de crux. Je kunt de panelen met een aan uit schakelaar per stuk heel makkelijk besturen. Dat is een groot voordeel. Waar een CV-installatie op zolder warmte maakt die voor het hele huis geschikt is (en onderweg ook morst ja) hang je IR-panelen alleen op op de plek waar je warmte nodig hebt. En daar is dus VEEL energie te besparen.

Besturing

De besturing van infrarood-oplossingen is een vak apart. Dat komt omdat thermostaten veelal reageren op luchttemperatuur, en dat is nu net het enige wat infrarood niet verwarmt. Er zijn gelukkig wel marktpartijen (hoofdstuk 8) die weten hoe het moet. Laat je goed voorlichten voor je een heel huis op IR over zet.

Voorwaarde aan isolatie?

Er is 1 voorwaarde waar echt aan voldaan moet zijn om een IR-project tot een goed einde te brengen : er mag geen tocht meer zijn. Want de lucht wordt niet opgewarmd en als die dan beweegt dan voel je kou. Dus als minimum moet je flink op kierenjacht voordat je aan de infrarood kunt. En dat spaart al onwijs veel energie….

Ik vraag mensen die overgestapt zijn vaak naar hun ervaring en ze melden eigenlijk zonder uitzondering : “Het is anders, en ja de keuken is koud, maar die hoeft ook alleen warm te zijn als ik er ben, en ik doe een trui aan en de thermostaat staat op 19, en eigenlijk moet er ook een paneel in de gang want daar is het echt koud”.

Ik vind dat echt onwijs interessant, want blijkbaar gaan mensen die met infrarood “van gas los” zijn anders naar hun huis kijken, vinden ze het opeens niet meer belangrijk dat het overal warm is. Ik heb daar geen kritiek op, het is een observatie waar we veel van kunnen leren.

Gelukkig wordt er veel gemeten aan installaties van mensen die over zijn gestapt en ik hou de resultaten goed in de gaten. Want het zou best eens kunnen dat als je mijn stappenplan volgt en dus begint met kieren dichten en energiezuinige ventilatie en nieuwe kozijnen in de woonkamer dat de warmtevraag zo laag wordt dat infrarood, nano of niet, een oplossing wordt die kan werken.

Vooralsnog ben ik sceptisch omdat je moet rekenen met 15 Watt infraroodpaneel per m2. Daarvoor wordt dan wel geeist dat de Rc-waarde minmaal 3,5 is, en dat is pas sinds 2000 gebruikelijk. Als je woning zo goed geïsoleerd is dan zijn er ook andere manieren om van-gas-los te gaan.

Total Cost of Ownership

Een warmtepomp kost zeg €10.000, een huis op infrarood is klaar voor de helft. Dus qua investering wint infrarood.

Alles staat of valt met de vraag hoe vaak infraroodpanelen aan staan. Als ze aan staan dan verbruiken ze drie tot vier keer zoveel stroom als een warmtepomp die de woning op de klassieke watergedragen manier verwarmt. Voor een huis waar een gezin met kinderen woont en waar veel ruimtes langdurig verwarmd worden zal infrarood zeker verliezen, woon je in een appartement en kom je af en toe thuis om een pizza op te warmen dan wint infrarood hands down, en de waarheid zal dus ergens in het midden liggen. We gaan het zien, ik leer graag van de praktijk.

Rekenen aan infrarood?

Ik begon dit stuk met het idee dat ik een heel goed model zou kunnen maken van hoe en wat en wanneer infrarood goed zou kunnen. Maar ik kom tot de conclusie dat er te veel variablelen zijn : geadviseerd vermogen per vierkante vermogen van de leverancier (oplopend van 15 to 50!), aantal uren dat het systeem werkt, effect van de ventilatie en isolatiewaardes. Het is gewoon niet te doen.

Sweet spot voor Infrarood?

Maar als mijn gut feeling me niet in de steek laat dan is dit de sweet spot: Als een (bestaand) appartement nieuwe puien krijgt en efficiënt geventileerd wordt dan zou infrarood dáár zomaar een winnaar kunnen zijn, helemaal als het tapwater toch al met een elektro-boiler werd gemaakt. Ik zal binnenkort eens een voorbeeld maken voor hoofdstuk 7.

Een Infrarood prestatiekeur?

Ik denkt dat het tijd is voor een IR-Prestatie Keur waarmee we als consument objectief voorgelicht worden over wat een infraroodpaneel nu eigenlijk kan en doet. Tot die tijd blijven we vast zitten aan partijen die ons doen geloven dat je met nano-tubes “gerichte” bundels kunt maken. Als dat al zou kunnen dan nog vraag ik me af waarom dat dan een voordeel voor de consument is… to be continued…