Infraroodpanelen nabij ramen, gaat de infraroodstraling er doorheen of niet?
Geplaatst door Marcel van der Steen in Uitleg 38 Reacties»
Infraroodpanelen worden steeds vaker aangeboden als een goedkoper (en comfortabeler) alternatief voor het creëren van een prettig binnenklimaat in je huis of kamers, dan centrale verwarming. Nu snap ik heel goed hoe theoretisch de infraroodpanelen werken en hoe het creëren van een goed binnenklimaat werkt en daar heb ik al een uitleg over gegeven.
Echter ik ben twee partijen in 1 week tegengekomen die veel infraroodpanelen verkopen en die me vertellen dat straling van infraroodpanelen zo door ruiten van ramen gaat naar buiten gaat. Als ik dan zeg dat dat niet klopt dan zeggen beide partijen me dat ze dat geleerd hebben van hun infraroodpaneelfabrikanten. Dat lijkt me onzin, en ik laat in dit artikel zien dat er geen directe infraroodstraling door een gewone ruit heengaat. Ik leg uit hoe warmte wél door een ruit verloren kan gaan, echter dat is een heel ander proces dan dat de infraroodstraling er doorheen gaat.
Infraroodpanelen
Infraroodpanelen zijn panelen die je, in de meeste gevallen, aansluit aan de elektriciteit (stekker in het stopcontact). De panelen worden warm, ongeveer 90 graden Celcius, en stralen daarmee warmte uit. Als je in de bundel van deze uitgestraalde warmte komt dan voel je dat als mens zijnde. Het is vaak een prettige warmte, een ervaring die vergelijkbaar is met het zitten in de zon.
Nu zijn er panelen die een oppervlaktetemperatuur hebben van ongeveer 90 graden, je hebt er ook van ongeveer 350 graden. Je hebt ook warmtespiralen en die worden zichtbaar rood bij aanstaan, en dat is dan een spiraaltemperatuur van zeg 1500 graden of meer. Die laatste bedoelen we hier niet.
De panelen die 90 graden worden, zijn inzetbaar in gewone huiskamers tegen wanden en tegen plafonds tot wellicht 2.5 meter hoogte. De panelen van 350 graden kunnen ingezet worden bij erg hoge plafonds, bijvoorbeeld 4 meter, of hoge zolders. Of in werkplaatsen op hoogtes vanaf 4 meter. Je moet ze niet per ongeluk aanraken want daarvoor zijn deze laatste te heet.
De straling afkomstig van panelen van 90 graden wordt vaak langegolfstraling genoemd en die van 350 graden wordt vaak kortegolfstraling genoemd. Het is wel zo dat de straling van een paneel van 350 graden een kortere golflengte heeft dan die van 90 graden, echter kijken we naar straling van een gloeispiraal of van de zon (worden zo heet dat ze tevens licht uitzenden) dan is de straling van beide panelen (90 en 350 graden) allebei langgolvig te noemen. We komen hier later op terug, wanneer we uitleggen dat langegolfstraling niet door glas heengaat.
Infraroodstraling door glas of niet?
We hebben bij OliNo een infraroodcamera waarmee we foto’s kunnen maken waarbij de intensiteit van iedere pixel in de foto de temperatuur van dat gedeelte van de foto die de pixel aangeeft.
We hebben als voorbeeld een 75W halogeenlamp aangezet en die even laten opwarmen en daarvan een foto gemaakt. Een gewone foto en daarin een infraroodfoto.
De halogeenlamp van de zijkant gezien. Opgewarmd aan de zijkant maximaal 80 graden. Staat op 1 meter afstand van een raam met dubbel glas (uit 1983, dus niet het allernieuwste van het nieuwste). We gaan de temperatuur van de voorkant van de lamp meten en laten zien, en gaan daarna kijken of we van buiten de straling door de dubbele ruit heen kunnen zien met de infraroodcamera.
De lamp heeft een maximale temperatuur van 151 graden. Dat is dus flink meer dan de 90 graden van een gewoon infraroodpaneel. De lamp staat 1 meter van de ruit af, een afstand die een dichtbij geplaatst paneel aan de wand of aan het plafond ook al snel zal hebben. We gaan buiten eens een foto nemen:
We staan nu buiten en ik laat eerst de gewone foto zien. Ik heb ook een rechthoek gedefinieerd waar de cursor de maximale temperatuur laat zien, in dit geval 15,5 graden. En die temperatuur ligt buiten de straling van de lamp!! Gemeten in de straling van de lamp is de temperatuur slechts 12 graden! We gaan eens kijken naar het infraroodplaatje (tegelijkertijd genomen door de infraroodcamera).
Kijk eens naar het resultaat. Ikzelf ben zichtbaar als reflectie in de ruit, en bij mijn hand ligt zo de hoogste temperatuur (glas reflecteert deels de omgeving, vandaar). Tevens zijn bovenaan de twee silhouetten van mijn lantaarns die in mijn tuin staan zichtbaar (daarin zit ledverlichting en die zijn wat warmer dan de omgeving waardoor ik ze zelfs zie in de ruit). De rechthoek waarbinnen de maximale temperatuur wordt gegeven door de cursor ligt op dezelfde plek als in de gewone foto, en je ziet helemaal niets van de gloeilamp. Oftewel, de infraroodstraling van een object van 151 graden op 1 m afstand van een dubbele ruit gaat NIET door de ruit heen, want anders had ik deze moeten zien in dit plaatje!!!
Er komt nu een theoretische uitleg waarom dat niet zo is, en na die uitleg komt weer een experiment om te laten zien dat er wel verlies van warmte door een ruit heen kan gaan en wordt uitgelegd hoe dat in zijn werk gaat.
Transmissie van standaard glas en de straling van een 90 en 350 graden infraroodpaneel
Theoretisch kan verklaard worden waarom standaard glas niet doorlatend is voor langegolf infraroodstraling, en ook kan uitgelegd worden dat straling afkomstig van een 90 en een 350 graden infraroodpaneel in dit geval moet worden gezien als langegolf infraroodstraling.
Ik heb gezocht naar de eigenschap van glas die vertelt of glas doorlatend is of niet, en dat is de transmissie van glas. We weten dat de transmissie van gewoon glas, voor zichtbaar licht hoog is (dichtbij 1 wat het maximum is). Want we kunnen gewoon door een ruit heenkijken. We weten ook dat voor UV straling een standaardglas bijna niet doorlatend is; we worden nauwelijks bruin als we in zonlicht achter een ruit gaan zitten. Zoekende op internet kom ik erachter dat standaardglas de benaming natronkalkglas (Eng: soda-lime glass of soda-lime silica glass) heeft en dat dit glas voor 90 % van de toepassingen gebruikt wordt: ruiten, glazen servies etc. De transmissie wordt hierbij gegeven.
Het gaat dus om natronkalkglas (soda-lime glass clear). Ik laat de golflengtes van een groot gebied zien, van 300 nm tot 4500 nm, en het gaat me vooral om de infraroodstraling, vanaf 800 nm en verder. Je ziet dat de transmissie (doorlating) hoog is tot ongeveer 2,7 micrometer en dan ineens afzakt tot 0.
Het is nu van belang te weten hoe de straling eruit ziet afkomstig van een 90 en een 350 graden paneel, hoe deze straling zich verhoudt ten opzichte van deze doorlaatkarakteristiek en hoeveel procent van de straling van de panelen dan nog door de ruit heen kan gaan.
De straling van een infraroodpaneel is bij benadering te bepalen door ervan uit te gaan dat het infraroodpaneel een zwarte straler is. Dat houdt in een straler die heel efficiënt warmte uitstraalt. De formule die aangeeft hoeveel straling per golflengte uitgestraald wordt is dan de volgende:
(bron Wiki).
Wat hier van belang is te weten, is dat T de absolute temperatuur is, en we hebben het over een 90 graden paneel (=363 K) en een 350 (=623 K) graden paneel. We kunnen nu de energie die uitgestraald wordt per golflengte, in een grafiek zetten.
In de grafiek zien we drie lijnen. De zwart gestippelde is de transmissie van een gewone ruit (soda-lime clear glass) zoals eerder besproken. Daarna de twee grafieken die aangeven hoeveel energie er zit (relatief) in een uitstralingskarakteristiek van een 350 graden en een 90 graden paneel (energie per golflengte). Nu bepalen we het gedeelte dat door het gewone glas heengaat als volgt: we vermenigvuldigen, golflengte per golflengte, iedere stralingsgrafiek met de doorlaatgrafiek en tellen daarna de gevonden waardes op. Zoals is te zien zal dat weinig opleveren voor de 350 graden stralingsgrafiek en nog minder voor de 90 graden stralingsgrafiek. De percentages ten opzichte van het totaal aan energie in de band 0 – 20 micrometer staan aangegeven: slechts 4,3 % van de energie van een 350 graden paneel en 0,2 % van de energie van een 90 graden paneel. Nogmaals:
Slechts 0,2 % van de infraroodstraling van een 90 graden infraroodpaneel gaat door gewoon glas heen!
Slechts 4,3 % van de infraroodstraling van een 350 graden infraroodpaneel gaat door gewoon glas heen!
Dit is verwaarloosbaar. Overigens hebben we het hier over een enkel glas, niet eens dubbelglas wat het meeste wordt gevonden in de huizen van tegenwoordig. We kunnen er dus vanuit gaat dat er nog minder doorheen gaat als langegolfstraling.
Maar ruiten staan toch bekend om energieverlies?
Een gewone ruit verliest meer energie per oppervlakteeenheid dan een gewone muur, bij gelijk verschil aan binnen- en buitentemperatuur. Echter hoe dat in zijn werk gaat is als volgt: de muur en het glas worden aan de kamerzijde opgewarmd hetzij door warme lucht (centrale verwarming), of door infraroodstraling (infraroodpanelen). Daardoor gaat in zowel de ruit alsook in de muur de warmte langzaam door de ruit en de muur heen richting de koude buitenlucht. De ruit warmt in zijn binnenste op richting de kant van de ruit aan de buitenlucht en zo ook de muur. Een ruit is dunner dan een muur en dus zal bij een ruit eerder de ruit opgewarmd zijn tot het de rand met de buitenlucht bereikt heeft, dan dat een muur dan doet. Het principe van verlies van warmte is bij een muur en een ruit dus hetzelfde: de infraroodstraling gaat er niet doorheen, echter warmt zowel de muur alsook de ruit op, en de muur en ruit warmen verder op totdat ze de buitenlucht bereikt hebben. Daar geven ze hun warmte middels straling weer af.
Een voorbeeld is geforceerd door de genoemde halogeenlamp dichtbij de dubbele ruit te plaatsen. Nu staat er dus een stralingsbron op slechts 10 cm afstand van de dubbele ruit.
Wat zien we hier? Rechts de lamp, en het warmste punt in de eerste rechthoek is bijna 100 graden C. Daarna de ruit die op 10 cm afstand direct aangestraald wordt. Hier is de maximale temperatuur ongeveer 31 graden. En in gebied 3 zien we bijna 43 graden, en dat is omdat glas zo’n 10-15 % weerkaatst van de omgeving. Dus zo’n 10-15 % van de lamp (was ongeveer 150 graden, dus 15 -23 graden) komt bij de temperatuur van de ruit, die op die plek zoals aangegeven in rechthoek 3, best 20 – 25 graden kan zijn.
Nu gaan we naar buiten en daar zien we het volgende.
Mooi hé? De ruit is opgewarmd en heeft intern de warmte doorgegeven naar de buitenkant van de ruit. Het warmste plekje is bijna 18 graden en de normale temperatuur is ongeveer 12 graden. Het is verlies als gevolg van de interne opwarming en warmtegeleiding van de ruit, en zeker niet doordat de infraroodstraling erdoorheen gaat.
Om dit laatste nog eens aan te tonen, heb ik de lamp een stuk hoger en verderweg van de raam geplaatst. Zie daarvoor het volgende plaatje.
Nu zit dus de hotspot onderaan de foto, temperaturen max 17 en normaal rond 11 graden. En kijk nu waar de warmtebron binnen staat.
De warmtebron staat hoger op de ruit (en verder). Wat we dus aan warmteplaatje zien is de nog opgewarmde ruit van toen de warmtebron er dichtbij stond. Dat gedeelte ven de ruit is nog warm en straalt zijn energie af naar de omgeving, en de infraroodcamera pikt dat op. De warmtebron staat inmiddels op een andere positie (veel hoger). Hiermee toon ik aan dat het warmteverlies door een ruit die is van absorptie van de warmte door de ruit, opwarming van de ruit zelf en deze opwarming gaat door richting de buitenkant van de ruit, waar de ruit opwarmt en zijn energie uitstraalt naar de omgeving.
Let verder wel, staat de warmtebron op ongeveer 1 meter afstand, dan is het effect niet eens meetbaar.
Conclusie
Een infraroodpaneel van 90 graden of van 350 graden zal zijn straling niet direct verliezen door een gewone ruit heen. Het proces van verlies van warmte gaat middels het opwarmen van de ruit, eerst aan de binnenzijde, en daarna richting de buitenzijde. Aan de buitenzijde straalt de iets opgewarmde ruit zijn energie af naar de omgeving. Is de ruit beter isolerend, zoals HR++, dan zal dit proces langzaam gaan.
Hoe te verwarmen met infraroodpanelen in een serre?
Er werd dus gezegd dat in een (glazen) serre beter niet met infraroodpanelen verwarmd kon worden, want de warmtestraling zou door het glas naar buiten gaan. Dit is dus niet waar! Het is wel zo dat het opwarmen van de ruiten snel gaat en dat de ruiten sneller dan muren hun warmte transporteren naar buiten toe. Het is dus van belang dat de ruiten goed isolerend zijn (bijvoorbeeld HR++) en dat je rekening houdt met iets meer vermogen aan infraroodpanelen dan in een ruimte met veel minder ruiten.
Links
Voorbeelden van IR warmtepanelen.
De gebruikte IR camera.
38 reacties op “Infraroodpanelen nabij ramen, gaat de infraroodstraling er doorheen of niet?”
Vreemd verhaal, achter glas voel je infrarood staling van de zon, dat is geen warmtegeleiding, zoals wordt beweerd.
Om stralingswarmte tegen te houden, wordt het glas steeds vaker van een dun metaallaagje voorzien. Dit type beglazing heet HR-glas. Het laagje metaal is zo dun, dat het nauwelijks waar te nemen is, het laat het zichtbare licht voor het grootste deel door (lichttransmissie LTA circa 79%) Dubbele (HR++) bron: Wikipedia, dubbel glas
Roland. Ik ben ban g dat je mijn artikel niet goed gelezen hebt. Kortegolf IR straling, bijvoorbeeld zoals van de zon, gaat wel door normale ruiten heen (zonder specifieke extra reflectielagen, dus gewoon glas). Waar precies staat dat, volgens jou, ik wel gezegd zou hebben dat zonne IR straling niet door een gewone ruit heen zou gaan?
Wat je hier meet is dat er geen straling door de ruit komt die door de IR-meter gedetecteerd wordt.
Een andere proef is meten hoeveel van de warmte gereflecteerd wordt door de ruit. Dus aan de binnenkant gaan staan en de temperatuur meten. Alweer met de beperking dat dit alleen de straling meet waar de IR-meter gevoelig voor is. Maar hier merk je wel het veschil tussen absorptie (ruit wordt langzaam warm en daar heb je weinig aan) en reflectie (de ruit voelt meteen behaaglijk warm aan).
Als je dit goed wilt doen heb je een breedbandige energiedetector nodig.
Een klein proefje met een ‘antieke’ spiegen en een IR pistoolthermometer laat zien dat ik dan de temperatuur van de spiegel meet, en niet van de CV-radiator van 30 graden.
Zo’n thermometer werkt van 5.5 tot 14 um. Geen idee hoe dat overeenkomt met de energie van zo’n warmtestraler.Maar ook op HR glas meet ik de temperatuur van het glas, niet de reflectie van de CV radiator.
Maar de warmte zal niet ontsnappen, maar inderdaad de ruit opwarmen. Daar is HR glas voor gemaakt, maar het is ook de verklaring waarom de lenzen op IR-camera’s niet van glas zijn 😉
Thomas,
ik weet niet precies voor welke golflengte(s) mijn IR camera gevoelig is. Alleen hij kan toch onderscheid maken, per pixel van zijn CCD, of het een temperatuur van 0 – 650 graden is, en in een ander bereik va -20-125 graden C. Hij zal wel de intensiteit van de IR straling meten (op iedere pixel), en daar de temperatuur die erbij hoort voor uitrekenen.
Ik verwachtte op zijn minst iets van een silhouet van de halogeenlamp terug te kunnen vinden, als het zo zou zijn geweest dat de IR straling van een dergelijke halogeenlamp door een dubbele ruit heen zou gaan. En dat is dus niet zo (zoals verwacht).
Het opwarmen van de ruit heeft ook een doel, namelijk dat het ruitoppervlak aan de binnenkant (de ruimtekant) minder koud is en dus personen nabij deze ruit zullen minder stralingsverlies van hun lichaam naar deze ruit hebben. De IR-panelen warmen zo ook de muren en de vloer op, allemaal om onze stralingsverliezen naar deze oppervlakken om ons heen te beperken.
Als je praat over het meten van de temperatuur van een spiegel, dan praat je over de temperatuur van het glas van de spiegel zelf. Glas heeft een emissiviteit van ongeveer 0.90, dus ik meet 10 % reflectie en 90 % is echt afkomstig van de ruittemperatuur zelf. Als ik een foto maak van een ruit kan ik makkelijk mezelf zien, en dat is niet omdat de ruit zo heel erg goed reflectert (slechts 10 %) maar omdat het oppervlak zo mooi recht is, en dus kan ik makkelijk mezelf herkennen. De temperatuur die ik meet is dan dus voor 90 % afkomstig van de ruit zelf en voor 10 % van dat lichaamsdeel van mij waar ik de sensor op richt.
De IR-camera’s hebben zeker geen glas als ingangsvlak, de mijne heeft germanium.
Toch vraag ik mij dan af waarin de HR++ ruit zich onderscheid. Die metaallaag heeft toch een doel?
Als die metaallaag aan de binnenkant van de buitenruit zit, dan snap ik het wel. De binnenruit warmt op door absorptie van warmtestraling en door convectie van warme lucht in de binnenruimte die tegen de ruit aankomt. Daardoor gaat deze binnenruit aan zijn buitenkant ook opwarmen en straalt dan uit, richting de binnenkant van de tweede ruit. Doordat die een metaal-achtige laag heeft kaatst die vooral de langegolf IR straling van de buitenkant van de binnenste ruit terug. Hier zit dan je voordeel. De binnenkant (naar binnengerichte kant) van de buitenste ruit absorbeert zo veel minder de straling afkomstig van de buitenkant van de binnenste ruit.
Bij correcte plaatsing van HR glas zit de warmtereflecterende coating (metaallaag met lage emissiviteit) op de spouwzijde van de binnenruit (dat heet positie 3 bij glasbedrijven omdat ze het eerste glasoppervlak van buitenaf positie 1 noemen). Zo straalt de warme binnenruit de minste infraroodstraling uit naar het gas in de spouw en de koude buitenruit. De positie van de warmtereflecterende coating is gemakkelijk te ontdekken: als je in huis een vlammetje op circa 10 cm van het glas houdt, zie je vier gereflecteerde vlammetjes: drie gele en 1 met iets afwijkende kleur (rose blauw of groen). Van binnenuit gezien is dit meestal het tweede vlammetje (de reflectie van positie 3 van buitenaf gezien).
Goed stuk, ik ging er ook vanuit dat een groot deel van de straling verloren zou gaan
@Jan Tjemme Precies zoals ik het al eens ergens gelezen heb.
In navolging van opmerking 3, waarin een IR meter bepaalde straling kan detecteren en andere mogelijk niet, ben ik eens gaan uitzoeken hoe een IR meter meet.
Ik kom op het volgende: de sensor, die achter de Germanium lens zit, heeft een gevoeligheidsbereik van 8 – 14 micrometer. Dus alleen straling in dit gebied is waar de sensor gevoelig is. Deze gevoeligheid zal niet constant zijn over dit spectrale gebied van 8 – 14 micrometer, maar we gaan er wel vanuit dat deze spectrale gevoeligheid bekend is van deze sensor. Zo weten we dus voor iedere pixel hoe gevolig deze is voor straling uit het golflengtegebied van 8 – 14 micrometer. Als nu een voorwerp een bepaalde temperatuur heeft dan hoort hierbij een enerieuitstraling die past bij de temperatuur van het voorwerp en die past bij de emissiviteit van het oppervlak van dit voorwerp. In feite gaat de IR-camera ervan uit dat het voorwerp een energieuitstraling heeft zoals die van een zwarte straler echter met een bepaalde efficiëntie die onder de 1 ligt (de emissiviteit), dus een grijze straler.
Deze energieuitstraling is voor een voorwerp met bepaalde emissiviteit dus bekend en te berekenen. Doordat de spectrale gevoeligheid van een pixel van de sensor bekend is, kan berekend worden per voorwerp van een bepaalde temperatuur welke waarde als uitkomst resulteert van de vermenigvuldiging van het gevoeligheidsspectrum van de pixel/sensor en het energie-uitstralingsspectrum van het voorwerp. Deze berekeningen kunnen worden opgeslagen in een interne tabel in de IR-camera. Zodra nu een bepaalde meetwaarde wordt gevonden per pixel, kan dit worden gecorrigeerd naar de ingegeven emissiviteit (omrekenen naar niveau zwarte straler) en in de interne tabel opgezocht worden welke temperatuur bij die resulterende waarde hoort.
Nu is dus de aanname dat een voorwerp dus een afstraalprofiel heeft van een grijze straler (is die van een zwarte straler maar dan een bepaald constant niveau minder). Echter zou je een bepaald voorwerp hebben van een bepaalde temperatuur, maar je zou die straling dan deels wegfilteren door gebruik van een bepaalde filterlaag, dan resulteert straling die er kwa spectrale vorm niet meer uitziet als die van een grijze straler en dus is de meetmethode van een IR camera niet meer correct.
Dus in het geval van een lamp van 150 graden, die achter een ruit staat, dan kan de ruit een gedeelte van de straling van de lamp van 150 graden wegfilteren/blokkeren en een gedeelte doorlaten. Die straling die dan doorgelaten wordt kan goed ver buiten het gevoelige spectrale gebied liggen van de sensor van de IR-camera (8-14 micrometer) en dus door de IR camera niet meetbaar. Maar er kan dus wel degelijk straling zijn, die dan afkomstig zou zijn van de warmtebron (de lamp) en deels weggefilterd door de ruit. Of dit echt zo te verwachten is, wordt dan weer duidelijk in de theoretische beschouwing van dit artikel, waar de transmissie van gewoon glas nul is bij golflengtes boven de 2.7 micrometer. Door dan de spectrale energieuitstraalgrafieken te bepalen voor warmtebronnen van 90 en 350 graden is te zien dat er bijna geen straling wordt afgegeve kleiner dan 2.7 micrometer.
Dus, de IR meter kan wel degelijk gefilterde straling niet meten, en dus dan zou er toch verlies door de ruiten zijn die de IR camera niet meet.
Aan Marcel van der Steen,
Heel interessant artikel over de werking van infrarode straling.Lage emissie en hoge emissie,reflectie en absorptie van de straling aan de omgeving en de mens.Object met hoogste temperatuur staat warmte af aan object met lagere temperatuur.De conventionele manier van verwarmen gebeurt door convectie, waardoor de omgevingslucht verwarmt en opstijgt.U wilt dus gebruik maken van beide verwarmingsmethoden,waardoor het opwarmen van de ruimte zuiniger wordt.M.a.w.dat infrarode stralingspanelen met lange golflengte in staat zijn om een aangename temperatuur te verwezenlijken,in samenwerking met een c v.Ik meen te begrijpen dat door een temperatuur van 17° aan te houden door bv elektrische convectors in het lokaal,toevoeging van infrarode panelen een zuiniger resultaat geven.U schrijft ook dat het versmelten van rechtstreekse straalverwarming en convectieverwarming geen negatieve invloed op elkaar uitoefenen.Dan blijft er de vraag hoeveel vermogen van de infrarode panelen nodig is,om de te verwarmen ruimte op de geschikte temperatuur te brengen.Dus als mijn keuken een oppervlakte heeft van 12m2,die volgens de firma die ik heb gecontacteerd één infrarood paneel van 1000 W nodig heeft zonder bestaande verwarming door een radiator,hoeveel watt heeft dan een plafond infrarood paneel nodig,wanneer er in de keuken een constante temperatuur van 17°is? Ik merk dat u heel veel kennis hebt over infrarode straling en de werking hiervan, maar weet u ook hoe de infrarode straling in zo een paneel wordt opgewekt?Natuurlijk door het paneel aan te sluiten op de netstroom.Maar wat gebeurt er daarna in het paneel,waardoor de straling ontstaat en energie(warmte) uitstraalt van 90°in de omgeving?Graag uw antwoord hierop.
Mvg,
gilbert
Hoi Gilbert, het IR paneel wordt door het lichtnet gevoed. Alle elektriciteit wordt omgezet in warmte, dat is dan wat er aan warmte wordt gerealiseerd. Dus een paneel van 1000W genereert 1000W aan warmte. In dat paneel zit gewoon een soort van weerstandsdraad die opgewarmd wordt door de elektrische stroom die erdoorheen gaat.
Het paneel is zo gemaakt dat er dus alleen aan de onderkant warmte uitgestraald wordt en aan de bovenkant niet. Als je een beeld wilt vormen van hoe de straling uit het paneel komt dan kun je dat vergelijken met het licht van een ledpaneel. Dat komt er met een stralngshoek van 120 graden uit. Het is een zogenaamde Lambertiaanse straler. Dus recht van onderen heb je maximale straling, en onder 45 graden heb je nog 0.7 x de straling, en onder 60 graden nog 0.5 x en op 90 graden (dwars erop) wordt niets meer gestraald.
Wat dan met ir-spiegels ? Is toch ook glas.
Ik denk dat je met IR spiegels bedoelt de spiegels die bij halogeen spotlampen gebruikt. Daar wordt hoge temperatuur gloeidraad gebruikt waarbij kortgolvige infraroodstraling gemaakt wordt. En deze gaat wel makkelijk door gewoon glas heen.
Echter het is de de langgolvige IR straling (afkomstig van warme oppervlaktes met temperaturen << 1000 graden C) die niet door glas gaat.
Bedoelde meer de grote badkamerspiegel als IR-C paneel, straling wordt gegeneerd achter het glas. Super artikel trouwens !
Dan wordt eerst t glas opgewarmd en doordat t glas warm is straalt deze weer in de ruimte uit.
En met IR piegels wordt dan bedoeld dat de spiegel zelf IR straling uitstraalt (temperatuur spiegel iets van 80 graden)
🙂 make sense dan. Ben een leek in die materie en heb met je artikel veel bijgeleerd. Is dus niet de warmtebron die de straling genereerd en doorstraalt als golven door het frontpaneel maar het voorpaneel (metaal/glas/etc) opwarmt en dit op zichzelf de straling opwekt omwille het 80 a 90 graden wordt. Ik mag de frequentie van IR dus niet bekijken als bv wifi die wel door materiaal gaat. Alvast mijn excuses als dit dom overkomt 🙂
Hetgeen zich aan de rand van het voorwerp bevindt, kan warmte uitstralen. Als de warmtebron ergens IN het product verwerkt zit, dan zal deze geen warmte uitstralen, maar warmte zal via geleiding naar de omliggende materialen gebracht worden. Eenmaal bij het materiaal aan de buitenkant aangekomen, in jouw geval de spiegel, zal dit materiaal gaan stralen naar de omgeving. De mate van stralen hangt af van het temperatuursverschil tussen het oppervlak van je spiegel en de omgeving (muren, meubilair, mensen, vloer, plafond, dus NIET lucht) en van de emissiviteit van het materiaal. Een spiegelwand zit op ong 0.90 dus best goed, maar een gepolijst aluminium of chroom op 0.2 waardoor deze materialen nauwelijks kunnen stralen. Daar zijn ze niet goed in. Eventueel opschilderen van dergelijke materialen maakt hun emissiviteit weer naar de 0.95 en dan kunnen ze wel goed stralen.
Dan nog je vraag over WIFI. Dat zijn elektromagnetische golven in het 2.4 GHz en 5 GHz gebied. Die liggen kwa frequentie veeeeeeeel lager dan de Teraherzen van zichtbaar licht en kortegolf IR straling. De EM straling van WIFI gedraagt zich heel anders dan dat van IR en gewoon licht.
Hallo! Leuk en interessant artikel om te lezen.
Ik vroeg me af of je ook een idee heb in hoeverre de straling de vloer en of wanden “intrekt”.
Wat ik namelijk hoorde was het volgende;
Je kan geen waterleidingen in de vloer leggen (ca. 5/6cm onder het tegelwerk in de badkamer) waar het paneel op straalt.
De straling zou het water (of constructie) namelijk zodanig kunnen opwarmen (hoger dan 25gr) dat hierdoor legionella zou kunnen ontstaan.
Heb je hier enig idee van?
Bvd voor je antwoord.
Gr. Joris
@ Joris. Interessant punt. Het is zeker zo dat de vloer wordt opgewarmd door de straling, evenals de wanden van de ruimte, vermist de straling daar direct opvalt. Bij luchtverwarming echter worden de muren, vloer en plafond ook opgewarmd. En in de zomer wordt alles ook opgewarmd en kan de temperatuur ook boven de 25 graden komen. In dat verband is het denk ik goed om te weten wat je kunt doen in privé huizen, om legionellabesmetting tegen te gaan: https://www.rivm.nl/legionella/legionella-preventie
Marcel,
Ik heb het voorgaande gelezen en de reakties gelezen,
Ik ben er nog niet uit.
Ik heb een IR spiegel deze zou IR-C moeten uitstralen.
Mijn conclusie is dan:
– Het IR object zit achter de spiegel en straling komt dus niet door de
spiegel zoals is uitgelegd
– De warmtestraling die ik dan van de spiegel krijg is dan dus korte
golfstraling.
– De spiegel verwarmt dan net als een radiator de lucht rondom de spiegel.
dus convectiewarmte.
– Hetgene wat gezegd wordt van IR panels of spiegels het verwarmt niet de
lucht maar straalt alleen op massa klopt dan toch niet?
– Ik krijg namelijk koude voeten met IR Panelen in mijn kamer.
Gaarne uitleg.
m.vr.gr. Theo
@Theo: die spiegel laat inderdaad geen lange-golf IR straling door. Wat gebeurt is dat de elektramat van weerstandsdraden achter je glasplaat, de glasplaat zelf opwarmt, waardoor je spiegel op een temp van zeg 80 graden komt en dan zelf gaat stralen. Het uitstralende vermogen van de glasplaat is met een emissiviteit van ongeveer 0.9 net iets lager dan dat van een mat paneel (ong 0.95) maar nog hoog genoeg om goed de warmte door het glas de ruimte in te stralen.
Dus de warmte van je glas van je spiegel is geen korte-golf IR straling maar nog steeds lange-golf IR straling, door het glas zelf uitgestraald.
De glasplaat is nu het warme object dat met zijn 80 graden veel warmer is dan de objecten in de omgeving waardoor deze glasplaat energie gaat uitstralen. De lucht nabij de glasplaat wordt nauwelijks opgewarmd (daarvoor zou je beter twee warme platen zichtbij elkaar plaatsen waardoor de lucht tussen de platen wel opwarmt en omhoog trekt); de energie die van de glasplaat weggaat is hoofdzakelijk via straling.
Het feit dat jij koude voeten krijgt, is wellicht omdat de glasplaat te ver van je voeten af is om ze effectief met voldoende stralingsdichtheid van energie te voorzien. Daarbij komt dat wanneer de vloer relatief ver van de glasplaat afzit en zich tevens onder een schuine hoek van het glasplaatoppervlak bevindt, de stralendichtheid die de vloer bereikt ook laag is (“dun” is) en dus zal een spiegel niet zomaar de vloer goed op kunnen warmen. Daarmee blijft de oppervlaktetemperatuur van je vloer laag. Als je nu een houten vloer hebt, dan krijg je het bovenste laagje van je houten vloer best nog wel opgewarmd en wanneer je er met je voet opstaat, dan trekt deze houten vloer niet veel warmte weg van je voet en voelt het niet zo koud. Maar wanneer je tegels als vloer hebt dan zal de energie van de straling snel over het binnenste van de tegel verpreid worden waardoor de oppervlaktetemperatuur van de tegel niet snel toeneemt. Ook wanneer je dan met je voet op de tegels staat, dan zullen de tegels snel warmte uit je voeten wegtrekken waardoor ze koud aanvoelen.
Ik vind het heel interessante materie en ben inmiddels in de keuken, studeerkamer en slaapkamer al overgestapt op IR panelen. Alleen vraag ik me ineens af, gedraagt IR straling zich als bv geluidsgolven of als echte lichtbollen. Als je 2 IR panelen tegenover elkaar plaatst, kunnen ze elkaar opheffen als geluidsgolven of versterken ze elkaar of maakt het geen wezenlijk verschil?
Hiervoor ken ik de materie niet voldoende maar ben wel nieuwsgierig…
IR straling is zoals licht, elektromagnetisxhe straling die zich verplaatst met de snelheid van het licht. Geen vergelijk met drukgolven zoals geluid dat zich door lucht met ong 300m per s verplaatst en wat niet een elektromagnetische straling is echter drukverschillen door een medium. Geluid heeft ook een medium als lucht nodig, in vacuum zou het zich niet kunnen voortplanten. Dus IR straling is EM straling en telt netjes op, net zoals zichtbaar licht.
Ik ben benieuwd naar je ervaring met IR panelen, en wat je hebt geleerd over hoe het goed aan te pakken. Ook of je misschien zelfs energie bespaart tov de versie van gewone cebtrale verwarming.
Dank voor de snelle reactie!
De uitleg is duidelijk.
Ik heb de panelen nog maar net maar de eerste indruk is goed. Het is een hele prettige warmte. De juiste instelling en het juiste gebruik moet ik nog een beetje in de vingers krijgen. Aan een kant wordt een overcapaciteit geadviseerd, aan de andere kant ben ik benieuwd wat de besparing is als de panelen telkens afkoelen en weer moeten opwarmen. Ik heb de panelen nu op ongeveer 2,10 meter hoogte onder een lichte hoek naar beneden stralen. Wat mij opvalt is het gelijke gevoel dichtbij of verder weg van het paneel. Vlak voor het paneel is het niet te heet en op de maximale afstand (3 à 3,5 meter) ook nog steeds lekker warm.
Ook heb ik in de keuken een klein paneel op een standaard wat onder de keukentafel straalt voor de benen en voeten. Ik twijfel nog of daar beter een speciaal daarvoor bedoeld “onder de tafel ” paneel geschikter is. Ik ben vooral op zoek naar warme voeten, nog meer dan warme benen.
Dus ik zit nog in de experimentele fase en de keuken was ooit voorzien van een ouderwetse gashaard. Jaren geleden verwijderd en door de prima isolatie die is aangebracht in deze voormalige voorkamer van een oude woning warm te houden met de restwarmte van de achterkamer waar een gas gevelpanelen stond te loeien. Deze kamer wordt nu aangepast dus moet de keuken voor het eerst zelfstandig worden verwarmd.
Ik hoop binnenkort wel voldoende vergelijkingsmateriaal te hebben of de verschuiving van verbruik in m3 naar KWh gunstig uit gaat pakken. Qua comfort lijkt het op voordeel IR.
Interessant je ervaring te lezen. Als je infraroodpanelen gebruikt om eventueel te besparen op bijvoorbeeld CV-systemen dan denk ik dat je vooral moet kijken naar ruimtes die niet continue verwarmd moeten worden. En naar ruimtes waar je alleen lokaal verwarming behoeft. Ik zou het niet zomaar toepassen in een woonruimte als ik daar veel tijd van de dag zou doorbrengen. Wel eventueel in een badkamer of in een werkruimte als ik daar maar zeg twee uur per dag zou zitten (en dan ook nog niet eens in de gehele ruimte maar daar waar ik zou zitten. En in de badkamer niet onder de douche maar voor de spiegel en wastafel waar ik me omkleed of nabij het toilet).
Ik vraag me nog af hoe je de panelen bedient. Is het middels een thermostaat die ergens hangt en waarop je een wenstemperatuur instelt, of is het een bewegingssensor die de panelen vol aanzet wanneer ze beweging zien?
Ik zou zelf als regeling bedacht hebben een thermostaat waarop ik een lage temperatuur instel en een bewegingssensor die het paneel vol aanzet wanneer ie beweging ziet. Zo heb je niet teveel stralingsassymetrie (assymetrie in ervaren temperatuur tussen lichaamszijde naar paneel toe en van paneel af) omdat de omgeving al zeg zo’n 16 graden is en dan in de richting van het paneel zal het 75 graden zijn.
ik heb met veel interesse dit stuk gelezen ( en reacties ) , maar wat ik nog een beetje mis is ;
Wat is de stralingshoek van met namen plafond infrarood panelen ?
Recht naar beneden , zodat alleen recht onder het paneel de warmte voelt ?
Of bijvoorbeeld onder een hoek van 90 graden , zodat je de bovenhoeken van de kamer niet onnodig hoef te verwarmen ?
@Don. Stralingshoek 120 graden. Redenering is dat het oppervlak wordt verwarmd en dat t vlak uit gaat stralen naar de omgeving. Recht onder t vlak zie je het totale oppervlak, en onder een hoek van 60 graden zie je de helft vh oppervlak (cos 60 graden). De stralingshoek is gedefinieerd als die opening waar de helft van de intensiteit van recht eronder gevonden wordt
Mvdsteen dank voor uw reactie en uitleg , hier kan ik verder mee .
Als het mag wil ik u nog één vraag stellen ?
Hoe kom ik voor het aantal watts aan een betrouwbare berekeningssite ? Of kunt u mij daar een advies in geven ?
Op internet kom ik veel berekeningen tegen maar met ( hele ) grote verschillen .
Om te kijken hoe het ons bevalt willen wij beginnen één infraroodpaneel voor een deel van de woonkamer ( zit gedeelte ) 3.20 x 3.20 en 2.60 hoog als bijverwarming , zodat we de cv een paar graden lager kunnen zetten .
Alvast dank voor uw reactie , ik kijk er met veel belangstelling naar uit
@Don, ik zit niet in de markt van IR-panelen, noch doe ik installaties. Daardoor ontbreekt het mij aan praktische data en kan dus niet zomaar een getal noemen zoals aircospecialisten dat wel kunnen ahv de afmetingen van een ruimte.
Ik zal niet snel naar IR-panelen als verwarming gaan van een hoofdruimte zoals een woonkamer. De reden is dat een IR paneel slechst een COP van 1 heeft, dus 1 kWh elektra erin en 1 kWh aan warmte eruit. Bij een airco is die COP al snel 3 a 4. Dus dan 1 kWh aan elektra erin en 3 of 4 kWh aan warmte (of koeling, naar keuze) eruit. De rest van de warmte wordt uit de lucht gehaald waar de buitenunit staat. Dat is pas gunstig verwarmen (en bij verkoelen werkt het net zo).
Het voordeel van een IR paneel is dat je heel lokaal kunt verwarmen. Dus stel je hebt een bloemenwinkel met heel veel bloemen en een balie. Als je achter de balie staat wil je warmte hebben, dus daar plaats je een paneel. De rest van de ruimte daar staan bloemen en die hoef je niet perse te verwarmen (ze moeten niet bevriezen maar 5 graden C is al voldoende). Op deze manier verwarm je alleen lokaal bij de balie en de rest van de ruimte niet of nauwelijks. Daarmee kun je dan besparen tov een airco die de lucht in de gehele ruimte zou moeten vullen. Een zelfde situatie in een supermarkt. Of in eventueel een werkkamer; daar zit je misschien 3 uur per dag. In dat geval kun je dan een paneeel of twee in je werkkamer hangen, die laat je de ruimte op 15 graden temp brengen. Wanneer je er komt dan gaat het paneel vol aan en jij voelt, aan het bureau, een angename combinatie van lucht + stalingstemp waardoor je operationele temperatuur goed voor je is. Wellicht moet je nog een paneeltje onder je bureau plaatsen om je benen en voeten het niet koud te laten hebben. Het totaal van tijdelijk IR verwarming en de rest van de dag een heel klein beetje voor een lage luchttemperatuur zou dan kunnen opwegen tegenover een airco. Mar een woonkamer? Waar je toch langer en vaker bent, die veel groter is dan een gemiddelde werkkamer? Ik zou dat niet snel gaan verwarmen met een IR paneel. Daarbij komt dat je lichaam niet een te grote asymmetrie wil hebben. Stel je muren zijn op 10 graden C, en je hebt een paneel dat je aanstraalt (en het oppervlak van het paneel is op 90 graden C). Dan kan het best niet prettig aanvoelen, omdat je lichaam een te grote stralingsassymetrie ervaart (een te groot verschil tussen dat wat direct aangestraald wordt en die delen van je lichaam die de muren zien en daar dus hun warmte naartoe stralen en dus koude voelen).
Nogmaals, ik ben geen installateur van IR panelen en ik wil ook niet zeggen dat het niet toe te passen is voor woonkamers. Daarvoor ontbreekt mij de praktische kennis.
Ik weet wel dat een COP van 1 vanuit elektriciteit naar alleen warmte erg laag is. Er is al een efficiente warmtebron als een airco waarbij 1 deel elektriciteit 4 delen warmte oplevert. Je moet natuurlijk wel je buitenunit nog ergens kunnen plaatsen (en dat moet geen overlast van geluid opleveren). Je kunt dan ook nog eens koelen mocht je dat willen.
Ik weet ook dat wanneer je IR verwarming toepast, je moet letten op niet te grote assymetrie in ervaren stralingstemperatuur over je lichaam. En je zult moeten kiezen op welke plekken je warmte wilt en waar je er dus voor kiest om niet direct te stralen (en waar het dus niet warm of aangenaam zal zijn om te verblijven).
Super bedankt voor alle uitleg, erg duidelijk, goed onderbouwd, en lekker actueel.
Ik denk dat Don gewoon wat locale warmte wil en dat de muren dus niet al te koud zijn. Een paar graden (max) lagere luchttemperatuur, en later de langzaam afkoelende muren, geeft nog net geen discomfort, en met de plaatselijk warmte boven bijvoorbeeld de bank, hoef je dan geen kleedje over je heen te doen.
Echter, of je hiermee gaat besparen? en, of je ooit je investering terug gaat verdienen is de vraag 😉
De airo als verwarmer, wordt straks door de verhouding gas elektra helaas (tijdelijk?) wat minder rooskleurig. Met een goede Cop kan het nog steeds, echter dan dus kwalitatief beter systeem kopen, en is dan ook duurder.
Infrarood wordt dus straks ook wat minder rooskleurig, afhankelijk van je verbruik.
Gr.
Interessant stuk. Ik heb hier zelf ervaring met een infrarood paneel aan het plafond naast een dubbele ruit.
Helaas was dat geen oplossing om de radiator te vervangen omdat dubbel glas gewoonweg te veel warmte verliest om aan te vullen met infrarood of inderdaad het directe verlies zoals beschreven. Natuurlijk kan het zijn dat gewoon glas de warmte opneemt en daarna weer diffuus afgeeft, want door een raam infrarood meten is niet te doen. Dat is gewoon mat glas voor de IR camera.
Na het vervangen door HR++ glas is de straling binnen veel beter voelbaar. De warmte lijkt direct te weerspiegelen via de laag in de ruit waardoor het van meer kanten komt, maar het kan ook gewoon zijn dat dit door de al hogere binnentemperatuur meer opvalt.
Hoe dan ook zou ik eerst HR++ glas laten plaatsen voordat je aan infrarood panelen begint. Wat er niet uit lekt hoeft er ook niet bij, en dan maakt het mij weinig uit of die 1,2 W ipv 2,8 W per m2 glas per graad verschil met buiten door geleiding of door direct doorgelaten straling komt. Enkel glas doet op die dikte zo’n 5,6 W per m2 per graad verschil met buiten, dus als het buiten net vriest verlies je nogal wat in een kamer van 20 graden met een grote raampartij.
@Simon, prima uitleg, het gaat er dus niet direct doorheen maar desalniettemin is de mate van verlies erg groot waardoor toepassen van IR met enkele of dubbele ruit wellicht niet zinvol. Waar t mij om gaat is dat geen onzin uitgekraamd wordt, dus men zegt er veel verlies dat is correct. Als men zegt dat de straling er direct doorheen gaat dan is dat onzin.
Hallo MvdSteen
Ik wil een broedkap waaronder eendags kuikens zitten de kuikens opwarmen.
Nu heb ik infrarood draad 3mm met een golflengte van 8um-18um op een aluminium plaat aangebracht en afgedekt met glaswol en de temperatuur op de plaat aan de onderkant gemeten van 91 graden
Dus de gehele alu plaat word 91 graden verwarmd, is het nu zo dat de infrarood straling door het alu gaat of moet de alu plaat nu de lucht onder de kap opwarmen en gaat er geen straling meer naar de kuikens?
Groeten Gerard
Heel goed artikel: erg duidelijk en onderbouwd. Dankjewel!
Hi interessante discussie!
We onderzoeken NanoCoatings op o.m. warmte reflecterend vermogen.
Het materiaal dat wij daarbij gebruiken is CesiumTungstenOxide en AntimoniumTinOxide.
Hoe zouden we de reflectie of absorptie kunnen meten aan glas of polycarbonaat die hiermee behandeld zijn ?