Begin januari 2010 heb ik de woonkamer van mijn hoekwoning, die normaal via de cv met vloerverwarming en een radiator wordt verwarmd, een aantal dagen verwarmd met infrarood panelen, hierna genoemd IR-panelen. Het resultaat is verrassend. Verwarmen met IR-panelen kost 91% meer dan verwarmen met aardgas. Verder blijkt uit het experiment dat IR-verwarming minder comfortabel is dan verwarming met radiatoren of vloerverwarming.

Op 4 januari jl., in het hart van de winter, werden mij een aantal IR-verwarmingspanelen ter beschikking gesteld om te bezien wat het effect hiervan is en wat het energieverbruik is t.o.v. verwarming met aardgas.

De kamer

De kamer met open keuken is rechthoekig met een lengte van 10 m en een breedte van 4,70 m. De kamer wordt normaal verwarmd middels vloerverwarming met de leidingen op 17,5 cm afstand. Gezien de trage werking van de vloerverwarming is bij de aanleg aan de achterzijde van de kamer een radiator gehandhaafd welke is voorzien van een thermostaatknop. De keuken is van de kamer gescheiden door een binnenmuur van 2,5 m op 4,20 meter afstand van de achterzijde van de woning. Bij het IR-experiment werden de vloerverwarming en de radiator uitgeschakeld en werd de cv alleen gebruikt voor verwarming van de badkamer (boven) en het halletje dat zich als uitbouw aan de voorkant van de kamer bevindt.

Schema kamer

Experiment

Bij het experiment beginnende op maandag 4-1 om 14.00 uur werden er 3 IR-panelen geplaatst, aan de achterkant onder het raam een paneel van 750 watt, in de kamer tegen de buitenmuur een paneel van 660 watt en tegen de tussenmuur een paneel van 385 watt. De kamer was toen al voorverwarmd door de vloerverwarming, die nog de nodige restwarmte in de vloer had achtergelaten. De thermostaat van de IR-panelen werd ingesteld op 20 graden. Deze bevond zich op 1,20 m hoogte aan het einde van de tussenmuur.

Het IR-paneel

Op dinsdag 5-1 bleek dat het totale vermogen onvoldoende was om de kamertemperatuur op 20 graden te krijgen. De gemiddelde etmaaltemperatuur (-0,9˚) was hoger dan maandag (-2,8˚), maar de inmiddels ingestelde temperatuur van 20,5 graden werd niet gehaald. Woensdag 6-1 was de etmaaltemperatuur (-3,2˚) lager en was het om 11 uur nog maar 18,8˚. Daarom werd de vloerverwarming weer bijgeschakeld en is er om 17.00 uur een extra paneel van 730 watt bijgeschakeld, zoals op de tekening is aangegeven. Hierdoor kwam het totale vermogen op 2525 watt. Om 23.00 uur ging de nachttemperatuur in van 17,5 graad. Uiteindelijk werd op donderdag 7-1 een operationele situatie bereikt, waarbij de IR-panelen om 6 uur werden ingeschakeld. Hierdoor was er pas op 7 januari sprake van een werkbare situatie. Op donderdag 7-1 werd de dagtemperatuur (20,5˚) om 6 uur geprogrammeerd. Langzamerhand zie je de temperatuur vanaf 17,5 graad (nachttemperatuur) oplopen, die rond 18 uur op 20 graden komt. De ingestelde temperatuur van 20,5 graden werd voor 23 uur niet gehaald. De thermostaat heeft de panelen derhalve niet uitgeschakeld, behalve van 15:15 uur tot 16:16 toen de zon door het zijraam de thermostaat heeft beschenen en de temperatuur van de opnemer een piek vertoonde. Tegen 23.00 uur naderde de temperatuur de door de thermostaat gewenste waarde. Op vrijdag 8-1 werd de inschakeling vervroegd naar 5.00 uur vanwege de te verwachten lage nachttemperatuur. Het verloop van de temperatuur was analoog aan die van donderdag, zij het dat de gewenste temperatuur op 0,5 graad na werd bereikt. Je zou hieruit de conclusie kunnen trekken, dat het totale vermogen (2525 watt) net voldoende was om de warmtelek te compenseren. Bij een vluchtige berekening van de warmteweerstanden van muren, ramen, vloer en plafond van de kamer kwam ik bij -8 graden buitentemperatuur en rekening houdend met temperatuurverschillen in de verschillende vertrekken uit op een benodigd vermogen van 2460 Watt.

Temperatuurverloop met gebruik van de IR-panelen t/m 8 januari, daarna weer gebruik CV

Bevindingen

Het idee achter IR-verwarming is dat men IR-straling als aangenaam ervaart ook als de lucht om je heen kouder is zoals je ook ervaart op een zonnige dag in het voorjaar.
Toch werd de IR-stralingswarmte door ons als minder behaaglijk ervaren dan die van de vloerverwarming, die een homogene warmte verspreidt. En op de momenten dat de thermostaat even uitschakelde (op de dag van binnenkomst, toen de kamer al door de CV was voorverwarmd), werd het tijdelijk gemis aan stralingswarmtewarmte als oncomfortabel ervaren. Verder bleek de warmteverdeling niet homogeen. Een thermometer die op een bankleuning op 1,20 meter afstand van een IR-paneel werd geplaatst gaf een temperatuur aan van 20,6 graden. Achter de leuning was dat 17,9 graden. IR-warmte verwarmt in feite dan ook niet de lucht, maar de voorwerpen die rechtstreeks worden bestraald. Dit heeft wel als effect dat de lucht indirect door convectie wordt verwarmd. Per slot moet de thermostaat via verwarming van de lucht worden aangestuurd.

Indien we kijken naar de temperatuurweergave van de eigen klokthermostaat blijkt deze 0,3 graad lager weer te geven. Deze komt uiteindelijk rond 23 uur op het maximum van 20,1 graden uit. Op 8 januari is het inschakelpunt vanwege de te verwachten kou vervroegd naar 5 uur. Hoewel de gemiddelde etmaaltemperatuur op 8 januari dezelfde was als op de 7e, was de gemiddelde windsnelheid met 4 m/sec hoger dan de 2,5 m/sec van de 7e en de zonnestraling was minder. Dit bleek merkbaar bij het stoken, want de gevraagde temperatuur van 20,5 graad werd niet bereikt. De temperatuur bleef steken op 19,9 graden. Kennelijk was het totale vermogen van de IR-panelen (2525 watt) net voldoende om de kamer in deze periode op 20 graden te krijgen. Na eigen berekeningen van de K-waarde van de kamer blijkt deze bij een temperatuur van -5 graden circa 2460 Watt vermogen nodig te hebben om een temperatuur van 20 graden te handhaven afgezien van wind en zonnestraling.

Temperatuurverloop op 7 en 8 jan. in rood en op 9 en 10 jan. in blauw

Om een goed inzicht te krijgen in het temperatuurverloop heb ik in bijgaande grafiek het temperatuurverloop in de kamer weergegeven van zowel de IR-verwarming als de cv-verwarming.
Met de rode lijn is de temperatuur weergegeven van de kamer bij IR-verwarming gedurende de dagen 7 en 8 januari. De blauwe lijn geeft het temperatuurverloop van de kamer op 9 en 10 januari, waarbij weer werd teruggevallen op de normale verwarming. Aan de rode lijn is af te lezen dat de capaciteit van de IR-panelen aan de krappe kant was, want op 7 januari werd uiteindelijk 20 graden op 17:30 uur gehaald, een waarde die op de 8e niet is gehaald. Uit de blauwe grafiek is te zien, dat bij het begin van 9-1 door het ontbreken van bufferwarmte in de vloer de temperatuur snel is gedaald, waarbij de cv-ketel om 5:30 uur is geactiveerd vanwege het bereiken van de ingestelde nachttemperatuur van 16 graden. Door de langzame werking van de vloerverwarming wordt uiteindelijk om 17:30 uur de 20 graden bereikt en na 21.00 uur (het tijdstip van de nachtverlaging) is te zien dat temperatuur veel minder snel daalt dan bij de IR-verwarming die tot 23:00 uur actief bleef. Op 10-1 wordt de temperatuur van 20 graden rond 12 uur bereikt. Er moet wel worden vermeld dat de gemiddelde etmaaltemperatuur op 7 en 8 januari -4,8 graden bedroeg, op 9 januari -2,2 graden en op 10 januari -0,9 graden. Verder werd op zowel 7 als 8 januari van 15:15 tot 16:15 uur de IR-verwarming tijdelijk uitgeschakeld, doordat de zon in die periode via het zijraam op de thermostaat heeft geschehenen. Dat laatste is gezien het verloop van de grafiek ten koste gegaan van een stijging van 0,2 graad.
Ook dient bij cv-verwarming rekening te worden gehouden met de cv-pomp, die op dit soort dagen een energieverbruik vergt van circa 1 kWh.

Energieverbruik en kosten

In de periode van 4 t/m 8 januari was de gemiddelde etmaaltemperatuur T= -3,3 graden. Bij eerdere metingen heb ik bij mijn huis het verband tussen het gasverbruik per dag de buitentemperatuur vastgelegd. Volgens deze grafiek (y = -0,574 x T + 9,33) zou er in die periode bij gebruik van de vloerverwarming per dag gemiddeld 11,22 m3 gas zijn verbruikt, dus over 5 dagen 56,1 m3. In werkelijkheid is er aan gas 25,8 m3 verbruikt. De besparing aan gas was dus 30,3 m3 wat neerkomt op een bedrag van 30,3 x € 0,58 = € 17,57. Hiervoor in de plaats is 154,6 kWh aan elektrische energie gebruikt wat neerkomt op 154,6 x € 0,22 = € 34,01. Dat houdt in dat er 93,5% aan meerkosten is gemaakt door het gebruik van elektrische energie. Als ik bij het gasverbruik voor de verwarming nog 4 kWh meereken voor energieverbruik van de cv-pomp wordt de meerkostenfactor 88,5%.

Hierbij dient te worden opgemerkt dat de gemiddelde binnentemperatuur in de meetperiode door een te geringe capaciteit 19,1 graden bedroeg. Bij normaal bedrijf zoals op 10 januari bedroeg de gemiddelde kamertemperatuur 19,6 graden. Volgens de stookgrafiek zou er dan per dag 0,28 m3 meer nodig zijn geweest om de kamer die halve graad te compenseren. Dat is over ruim 4 dagen 1,2 m3. Dit leidt tot een finale meerkostenfactor van 96%. Dit gegeven extrapolerend naar een jaarverbruik van 1000 m3 gas voor cv-verwarming zou er bij IR-verwarming 5304 kWh nodig zijn aan elektrische energie tegen een prijs van € 1167. Aan gas zou er voor € 580 zijn verbruikt en met de gasaansluitkosten van € 177 erbij wordt dat € 757. Dat zou netto € 410 extra kosten met zich meebrengen overeenkomend met 54%. Hierbij moet dan weer worden opgemerkt dat bij het ontbreken van een gasaansluiting ook het tapwater elektrisch moet worden verwarmd, hetgeen de meerkostenfactor weer extra verhoogt.

De leverancier heeft de IR-meetgegevens gebruikt van 7 januari en deze vergeleken met die van het normale verbruik van 3 januari, waarbij de buitentemperaturen resp. -4,8 en -4,1 graden bedroegen. Op basis daarvan constateert hij dat er voor de kamerverwarming met infrarood 44% minder energie is verbruikt dan met de CV op 3 januari ervan uitgaande dat 1 m3 aardgas gelijkwaardig is aan 9 kWh elektrische energie. Als je dit in kosten vertaalt, is de IR-verwarming 91,1% duurder dan verwarming met aardgas.

Commentaar leverancier op experiment

De werking van de panelen is de afgelopen 3 jaar permanent getest in een testhuis in Duitsland.

Visie leverancier

De panelen werden beschikbaar gesteld door een leverancier/importeur die overtuigd is van de efficiënte werking van IR-panelen o.a. gebaseerd op eigen onderzoek in een testhuis in Duitsland gedurende 3 jaar in samenwerking met de universiteit van Trier. Daarnaast worden volgens hen deze bevindingen bevestigd door een vergelijkbaar onderzoek van de Universiteit van Kaiserslautern, waarbij in twee min of meer gelijkwaardige woningen zowel IR-verwarming als cv-verwarming werden toegepast. Zie ook het Duitse rapport: Beispielhafte Vergleichsmessung zwischen Infrarotstrahlungsheizung und Gasheizung im Altbaubereich.

Van de verkregen meetgegevens is door de fabrikant een analyse gemaakt, waaruit werd afgeleid dat er bij het IR-experiment 44% minder energie werd verbruikt dan bij het “normale” gebruik.

Gedurende de korte testperiode van enkele dagen was het voor Nederlandse begrippen behoorlijk koud. De periode was voor hen eigenlijk veel te kort om een optimale configuratie neer te zetten. Positionering van de panelen en het bepalen van het optimale vermogen is afhankelijk van diverse factoren en vergt de nodige tijd. Dat is op dit moment nog het zwakke punt van het verwarmingssysteem. Naarmate men meer ervaring krijgt in diverse typen huizen zal dit echter steeds sneller gaan.

Wanneer men de tijd had gehad om te optimaliseren, dan was er ook een meer homogene warmteverdeling ontstaan die een hoger comfort zou hebben gegeven. Dan was het mogelijk geweest om met dezelfde comfortbeleving de luchttemperatuur minimaal 1 graad lager in te stellen. Hierin zit een deel van de energiebesparing.

Daarnaast zit een deel van het comfort ook in het niet laten circuleren van de lucht, zoals dat bij convectieverwarming wel het geval is. Omdat er geen warme lucht door de kamer wordt gecirculeerd, zal er ook minder stof ronddwarrelen. Deze aspecten die door de leverancier/importeur als belangrijk worden gevonden zijn niet aan bod gekomen in het experiment.

Verder word gesteld dat (vochtige) muren na langdurige IR-straling droger worden en hierdoor op den duur een hogere isolatiewaarde verkrijgen.

De investeringskosten in IR-panelen zijn aanmerkelijk lager dan die van de kosten voor aanleg van een cv-installatie. Verder is een gasnet niet overal beschikbaar, zoals in Frankrijk waar op grote schaal wordt verwarmd met elektrische convectieverwarming. Daar zal de energiebesparing en daaruit voortvloeiende kostenbesparing gemakkelijker aantoonbaar zijn.

De fabrikant is van mening dat als men langer de tijd had gehad (bijv. een maand) met fine tuning van de opstelling en met betere meetapparatuur, men zeker die 50% energiebesparing had kunnen bereiken en aantonen.

Conclusie

Ook bij de door de fabrikant berekende energiebesparing van 44% is er hier sprake van elektrische energie die bij opwekking (in een centrale) en na het transport al zo’n 60% van de verbrandingsenergie heeft verloren.
Omdat elektrische energie 3,4 keer zo duur is als energie uit gas blijkt in het experiment dat IR-verwarming 91% meer kost dan verwarming met aardgas. In het experiment blijkt IR-verwarming minder comfortabel dan verwarming met radiatoren of vloerverwarming vanwege het ontbreken van een homogene warmte. Dat is wellicht te compenseren door een goed gebalanceerde opstelling van de panelenen. De directe stralingswarmte is echter wel snel voelbaar. Verwarming van kleine ruimtes zoals de badkamer zou in dat geval een optie kunnen zijn, daar de verwarming elektrisch kan worden geschakeld en gemakkelijk lokaal kan worden gedoseerd. Er gaat dan ook weinig energie door bufferwerking verloren zoals bij elektrische vloerverwarming. Zie ook het artikel Hoe (on)zuinig is elektrische vloerverwarming?, waarin elektrische vloerverwarming wordt vergeleken met aardgasverwarming.