Verwarming door infraroodpanelen

Verwarming door zgn. Infraroodpanelen kun je min of meer gelijkstellen aan een ‘elektrische ketel’ m.b.t. verbruik.
Je stopt er bijvoorbeeld 1 kW in en er komt 1 kW uit.  Dit in tegenstelling tot een warmtepomp waar je bijvoorbeeld 1 kW uit het net erin stopt en er 4 kW uitkomt, de 3 kW halen we op uit de natuur ofwel de bron van de warmtepomp.

 

Infraroodpanelen zijn meestal vlak en aan de achterzijde geisoleerd, ze worden aan de voorzijde warm waardoor ze warmte uitstralen.  Er zijn zelfs panelen verkrijgbaar in schilderij vorm met mooie afbeeldingen erop.

Maar infrarood wordt helaas vaak mooier verkocht dan het in werkelijkheid is, een huiskamer verwarmen met deze IR-panelen is onrendabel en bovendien ook niet bijzonder comfortabel. Direct voor het paneel ervaar je aan een kant van je lichaam flinke warmte, terwijl de andere kant van het lichaam nog koud kan aanvoelen. Uiteindelijk zal ook heel de woonkamer, gevels en inboedel warm worden, maar dit laatste dus onrendabel vergeleken met een gasketel-cv of een warmtepomp-cv.

 

Een infrarood paneel kan wel van waarde zijn in ruimte waar slechts tijdelijk meer warmte nodig is;
Een buiten terras,  de badkamer of een kamer die heel af en toe wordt gebruikt.

 

Wat is infrarood verwarming?

Ieder lichaam dat warmer is dan het absolute nulpunt (-273 oC) en niet heter is dan pakweg 1.000 oC, straalt infrarode straling uit: het tafelblad waaraan ik zit te werken, mijn eigen lichaam, de muren van m’n schrijfkamer, de radiator en de vloer. Schrijft Kees van der Linden, helder in zijn artikel ‘Hoe zit het nu echt met stralingsverwarming?’(2019).
Alles straalt elektromagnetische straling uit. En zolang het gaat om lichamen die niet heter zijn dan 1.000 0C spreken we van infrarood. Daarbij maakt het niet uit hoe een lichaam aan z’n energie komt, of het nu komt door elektrische weerstand, toevoer van warm water, stralingsabsorptie, warmtegeleiding of interne verbrandingsprocessen.

De term ‘infraroodverwarming’ exclusief verbinden aan elektrische IR-panelen, is dus eigenlijk niet terecht.
Voor verwarming in huis bestaan diverse afgiftesystemen zoals bijvoorbeeld radiatoren, convectoren, vloerverwarming, wandverwarming en infraroodpanelen. Al deze systemen geven dus eigenlijk infraroodstraling af.  Daarnaast geven al deze systemen warmte af door opwarming van de lucht die langs het afgiftesysteem stroomt. We noemen dat convectie warmte.
Die convectie warmte (luchtstroom) is te beïnvloeden door de vorm van de radiator of convector, maar ook door bijvoorbeeld het gebruik van ventilatoren.

De verhouding tussen warmteafgifte door infraroodstraling en warmteafgifte door convectie hangt dus grotendeels af van de vorm en grootte van het afgiftesysteem en de plaats waar het systeem is bevestigd.

Convectoren (de naam zegt het eigenlijk al) zijn zodanig vormgegeven dat convectie wordt bevorderd. Zo’n convector bestaat uit twee of drie platen met daartussen convectieribbels die het contactoppervlak met de lucht maximaliseren. Als je zo’n convector onder een raam plaatst, stimuleer je de luchtstroming en kan het aandeel convectie oplopen tot misschien wel 70 procent.
Een elektrisch IR-paneel daarentegen is meestal volledig vlak en aan de achterkant geïsoleerd. Het stralingsaandeel kan oplopen tot 60 procent en als je zo’n paneel ook nog aan het plafond hangt tot wel 70 procent. Dat laatste is overigens af te raden, want het zorgt voor een warm hoofd en koude voeten en dat vinden mensen in het algemeen onprettig. Bij vloer- en wandverwarming is het stralingsaandeel 50 tot 60 procent.

Convectie vindt overigens altijd plaats als er temperatuurverschil is, immers warme lucht stijgt op. Het kan wel worden bevorderd zoals bovenstaand omschreven.  Dat een IR paneel geen convectie warmte zou geven is dus onzin, het doet dat wel, alleen het wordt niet bevorderd.

Bij de keuze voor een verwarmingssysteem is een zekere balans tussen straling en convectie belangrijk. Die zorgt namelijk voor behaaglijkheid. Meestal ontstaat die balans vanzelf doordat alle wanden, de vloer, het plafond en de meubels na verloop van tijd de temperatuur van de lucht aannemen en er een gelijkmatige stralingsuitwisseling tussen alle oppervlakken (en je eigen lichaam) plaatsvindt. Als de luchttemperatuur en de gemiddelde temperatuur van alle wanden en objecten minder dan 2 tot 4 graden verschilt, wordt dat in het algemeen als aangenaam ervaren. En ja ook als elektrische IR-panelen in een ruimte een paar uur aanstaan, gebeurt dat, onrendabel m.b.t. energiekosten.

Kosten / baten

Elektrische IR-panelen zijn in aanschaf goedkoper dan afgiftesystemen die werken op basis van warm water. Dat is een belangrijk voordeel. Het is bovendien een stuk eenvoudiger om een elektrisch paneel aan te brengen. Stekker in het stopcontact en klaar ben je. Zolang de stoppen niet doorslaan, kan een doe-het-zelver het ook.
In het gebruik is het echter duur, zoals hierboven eerder beschreven. Een warmtepomp levert wel vier keer meer warmte met dezelfde hoeveelheid elektriciteit. Ook al vergt een warmtepomp een hogere investering, de total cost of ownership valt voor elektrische stralingspanelen in de meeste gevallen hoger uit.

Ingenieursbureau DWA heeft dat vorig jaar in een studie laten zien: in gebruik is elektrische verwarming duurder dan alle andere technieken. Maar voor de vakman was dat natuurlijk allang een vaststaand feit.

Sommige leveranciers van IR-panelen suggereren dat het verbruik niet telt, omdat het kan worden gedekt door de opbrengst van een pv-dak. Ook dat is in het algemeen natuurlijk onjuist;
We weten natuurlijk dat pv-panelen hun laagste opbrengst hebben als de IR-panelen het grootste vermogen moeten leveren, verwarming heb je het meeste nodig als de zon niet schijnt. Daarnaast vervalt in de toekomst de saldering van pv-stroom, wat ook weer een ongunstige factor is voor IR-panelen.  Bovendien is het dak van een woning normaliter niet groot genoeg om voldoende PV panelen te kunnen plaatsen om het verbruik van puur elektrische verwarming te kunnen dekken. Dat is zelfs bij een warmtepomp als lastig, terwijl die maar een kwart aan energie nodig heeft.

Materiaal

De meeste verwarmingselementen van infrarood panelen zijn gemaakt van een epoxy hars met Nano Koolstof kristallen. De vaak gebruikte Engelse term hiervoor is "Carbon Crystal". De Koolstof kristallen hebben als eigenschap dat deze warm worden wanneer er elektriciteit doorheen loopt en die warmte straalt uit naar de omgeving.  
De voorzijde van het paneel kan uit diverse materialen bestaan. De meest voorkomende materialen zijn PET (een type plastic), Aluminium of Glas. Vanwege de goede warmteoverdracht heeft het gebruik van aluminium de voorkeur boven het gebruik van PET. Glazen (spiegel) panelen hebben een goede warmte overdracht naar de ruimte, maar hebben door de dikte van het glas wel iets langer nodig om de juiste temperatuur te bereiken.

De opwarm tijd van IR-panelen is gemiddeld zo'n 5 tot 10 minuten. Het paneel werkt vervolgens op een gemiddelde temperatuur van 70 tot 90 °C. Dit is hoog genoeg om warmte uit te stralen en laag genoeg om risico op brand of verbranding door aanraking te voorkomen. De infrarood panelen die geschikt zijn voor montage aan de wand zijn bovendien voorzien van een oververhitting beveiliging. Deze bi-metalen aan de binnenzijde van het paneel onderbreken de stroom wanneer het paneel warmer dan 105 – 115 °C wordt. Voor panelen met wandmontage is dit vanuit veiligheidsoogpunt verplicht, omdat hierbij het risico op aanraken van het paneel aanwezig is.