Artikelen

Op het belangrijkste punt, een zo laag mogelijk jaarverbruik aan primaire energie QP, zijn veel ontwerpers en officiële instanties onwetend en doen ze eenvoudigweg alsof in de bouwfysica warmtestraling en ook eco-efficiënte infraroodreflectie niet bestaan.

Wanneer de thermische isolatie uitsluitend naar de natuurkundige wetmatigheden wordt gepland en gebouwd met Alpha-LupoTherm, is voor het overtreffen van de EnEV 2009 (Duitse energiebesparingsverordening 2009) geen subsidie nodig en zouden op die manier alle bestaande gebouwen, zonder bureaucratische rompslomp, gesaneerd kunnen worden tot op het niveau van een passiefhuis.

Door ‘Herkennen & Begrijpen & Realiseren’ wordt daarmee voor ‘Oudbouw & Nieuwbouw & Zelfbouw’ een duurzame eco-efficiëntie gerealiseerd.

Prognose en visie:

De thermische isolatie van het 3e millennium is IR-reflecterend, want zonder deze essentiële functie is een duurzame energie-efficiëntie niet te bereiken.

Een constructief-kritische dialoog is nodig.

W. Jung

 

‘De warmteprestaties van de stralingsverwarming’

De prestaties van de stralingsverwarming worden nog altijd onderschat. Een reden daarvoor zijn fouten in de verwarmingsbranche, die tot foute beeldvorming leidt. In het nu volgende wordt getoond hoe de warmteprestaties van stralingsverwarming correct worden berekend.

Door Prof. Dr. Ing. habil. Claus Meier, Nürnberg (Het artikel is uit het Duits vertaald. De Duitstalige versie is op aanvraag verkrijgbaar).

Om de warmteprestaties van een temperatuurgeregeld oppervlak exact te kunnen berekenen, moet de bijdrage van de straling en de bijdrage van convectie berekend en bij elkaar opgeteld worden.

De stralingsbijdrage
De radiatieve (stralings-) warmtebijdrage kan via de Stralingswet van Planck bepaald worden. Deze beschrijft de stralingsintensiteiten, die bij meting in een cilindrische holle ruimte gevonden worden. Door veelvoudige reflectie van de straling krijgt men een zwarte straler, men spreekt dan van een holle-ruimtestraling, of van een gepolariseerde elektromagnetische golf.

Een kamer met de bijbehorende omhullende oppervlakken kan alleszins als holle ruimte worden gezien. In overeenstemming met de holle-ruimtemetingen naar Planck kan men van daar de warmtebijdrage (qr) volgens de stralingswet van Stefan-Boltzmann met de temperatuur van het stralende oppervlak (ϑsi in °C), het stralingsgetal van de zwarte straler (Cs = 5,67 W/m2K4) en de emissiegraad (ε = 0,93) berekenen.

qr = 2 . Cs E . (273 + ϑsi/100)4 (W/m2)

Tabel 1 laat zien welke radiatieve warmtebijdrage bij een bepaalde oppervlaktetemperatuur volgens deze berekening ontstaat.

 

In de algemene verwarmingstechniek wordt in samenhang met de stralingverwarming steeds gesproken van een ‘halve-ruimtestraling’, van een ongepolariseerde, elektromagnetische golf en daarmee worden de meetresultaten naar Planck gehalveerd (zie Tabel 2, volgende bladzijde). Deze basisaanname is echter onjuist, omdat bij verwarming van een kamer steeds sprake is van een holle ruimte met veelvuldige reflectie.

Conclusie: Om voldoende warmtebijdrage te behalen zijn bij de stralingsverwarming geen hoge oppervlaktetemperaturen nodig. Het is fundamenteel een lage-temperatuurverwarming.

De convectieve warmtebijdrage
Er zal steeds ook sprake zijn van een convectieve warmtebijdrage, die de direct aangrenzende luchtlaag verwarmt. Bij stralingsverwarming gaat het om een gelaagde, dat wil zeggen, om een rustige, beperkte stroming in plaats van een turbulente stroming, omdat straling de lucht verder onaangeroerd laat. De convectieve warmtebijdrage qc wordt bij het verticale oppervlak van een stralende plaat of verwarmde wand naar Raiß op de volgende manier bepaald via het verschil in temperatuur (Δϑ) tussen stralende oppervlak (ϑsi) en de temperatuur van de binnenlucht (ϑi):

qc = 1,45 . (Δϑ )1,25 (in W/m2), daarbij is:

Δϑ = ϑsi i – ϑi

(Δϑ in Kelvin, ϑsi en ϑi in °C).

De daaruit volgende convectieve temperatuurgeregeld oppervlak ontstaat door het sommeren van de radiatieve warmtebijdrage qr en de convectieve warmtebijdrage qc:

Een voorbeeld ter verduidelijking:

Bij een luchttemperatuur in de ruimte van 17°C en een temperatuur van de stralende plaat van 35°C bedraagt het temperatuurverschil 18 K. De totale warmtebijdrage van een stralende plaat wordt dan berekend als de radiatieve warmtebijdrage als holle-ruimtestraling naar Tabel 1 (oppervlaktetemperatuur van 35°C) van 949 W/m2 en de convectieve warmtebijdrage naar Tabel 3 (temperatuurverschil van 18 K) van 54 W/m2, die wanneer men ze bij elkaar optelt een totale warmtebijdrage geven van 1003 W/m2.

Duurzame ecologie

Bij een berekening volgens het principe van de holle-ruimtestraling naar Tabel 2 daarentegen bedraagt met dezelfde gegevens de warmtebijdrage 949 W/m2 + 54 W/m2 = 1003W/m2 en het aandeel van de straling daarmee (949 : 1033) x 100 =   95%. De dominantie van de straling is aanzienlijk.

Bij berekening naar het principe van de halve-ruimtestraling naar Tabel 2 daarentegen bedraagt bij dezelfde gegevens de som van de warmtebijdragen 475 W/m2 + 54 W/m2, het aandeel straling (475 : 529) x 100 = 90%. Zelfs hier, bij een halvering van de bijdrage, domineert de straling.

Deze waarden laten overtuigend het ernorme potentieel van de stralingswarmte zien. Dit wordt echter door de ‘hogere wetenschap’ betwijfeld, omdat de in de literatuur beschreven waarden voor convenctieverwarmingen, door de grote denkfout ‘stralingsevenwicht = stralingsbijdrage’ (zie ‘Heizen, wie die Sonne’ raum&zeit nr. 144, pag. 56) tussen 10 en 50% aandeel van de straling liggen. Zoals te zien is ligt hier een energiepotentieel dat in het vordeel van de consument moet worden gebruikt.

Opmerking: Open gelegde verwarmingsbuizen kunnen ook ter feitelijke verwarming dienen en hoeven niet, zoals in de verwarmingsbranche gebruikelijk als ‘distributieverliezen’ op de balans te staan (EnEV).

De essentie: De stralingsverwarming werkt door straling en vooral door lage aanvoer- en oppervlaktetemperaturen. De denkbeelden uit de convectieve verwarmingstechniek zijn niet zo maar over te dragen op de techniek van de stralingsverwarming.

Literatuur bij dit thema (in het Duits)
Eisenschink, Alfred: Leichter heizen. Besser wohnen. Johannes Thomae Verlag, Murnau.
Eisenschink, Alfred: Dir krank machende Ökofalle. Johannes Thomae Veriage Murnau.
Meier, Claus: Heizen, wie die Sonne, raum&zeit Nr. 144/2006
Meier, Claus: Die Behaglichkeits-Maxime.
Heiztechnik: Strahlungsheizung als Alternative zur Konvektionsheizung.
Bauen im Bestand – Bautenschutz und Bausanierung (B + B), 2004, Nr, 7, S. 47.
Meier, Claus: Richtig bauen – Bauphysik im Zwielicht – Probleme und Lösungen. Renningen: expert verlag; 4. völ- lig neu bearbeitete und erweiterte Auflage 2006, 475 Seiten ISBN: 3 8169-2627-4.
Raiß, Wilhelm: H. Rietschels Lehrbuch der Heiz- und Lüftungstechnik. Springer Verlag Berlin/Göttingen/ Heidelberg 1958, 13. Auflage.

De auteur: Prof. Dr.-lng. habil. Claus Meier, Geboren 1932, Architect SRL, Studie TU Berlijn, Activiteiten in heel Duitsland op het gebied van bouwfysische verzakelijking van het bouwen.

 

Contact

Alpha-LupoTherm
Kleveringweg 20, Delft

T: 015 – 215 37 28

info@alpha-lupotherm.nl

Naar de contactpagina