Luchtverwarming

Lucht als medium is in gebouwen bijna alles bepalend geworden. Enerzijds wordt het gebruikt om te verwarmen en anderzijds om te ventileren. We hebben de dominantie positie van luchtverwarming ongemerkt geaccepteerd. Het gaat niet meer om de mens, maar om het gebouw. Vreemd eigenlijk. Als een gebouw nooit door mensen zou worden gebruikt, dan zou verwarmen onnodig zijn.

Ontstaan
Hoe heeft eigenlijk luchtverwarming haar dominante positie verworven? Daarvoor moeten we teruggaan naar de jaren ’90. De cv-ketels van destijds moduleerden nog niet en verwarmden meestal centraal, via radiatoren. De watertemperatuur was hoog, waardoor radiatoren warmte overdroegen via straling en convectie (lucht).

Trendbreuk
Toen midden jaren ’90 cv-ketels gingen moduleren, veranderde ook de warmteoverdracht. Via de bijbehorende modulerende kamerthermostaat, vermogensreductie en lage watertemperaturen werd de kamertemperatuur tot op de tiende graad constant gehouden. Waar de branche aannam dat dit het meest comfortabel was, constateerden gebruikers daarentegen een negatieve verandering. Zij ervaarden een gemis aan stralingswarmte. “Het is met de nieuwe ketel, net zoals met de oude, nog altijd twintig graden, maar het lijkt wel alsof het vroeger warmer was dan nu”, was een veel gehoorde opmerking. Moduleren zorgde ervoor dat verwarmen van lucht (convectie) steeds belangrijker werd. De jaren erna is het medium lucht vrijwel alleenheerser geworden in onze centrale verwarming. Door het gebruik van LT-afgiftesystemen en de grootschalige toepassing van warmtepompen is ieder beetje aangename stralingswarmte verdwenen.

Voor- en nadelen
Lucht als verwarmingsmedium lijkt zo logisch. We kunnen het meten in graden Celsius. Daardoor kunnen we de temperatuur regelen en er makkelijk mee rekenen, wat bij stralingswarmte veel moeilijker is. Je kan, mits de woning goed geïsoleerd is, met lagere temperaturen eenvoudig de gewenste kamertemperatuur realiseren. Toch zegt dat lang niet alles over het ervaren van behaaglijke warmte. Feitelijk is lucht een slechte opnemer van warmte. Het kost veel energie om lucht te verwarmen. Toch heeft dit ook voordelen. Doordat lucht slecht warmte opneemt, verliest de mens zijn warmte minder snel. Verwarmen met lucht is eigenlijk helemaal geen verwarming, maar isolatie. Hogere luchttemperaturen zorgen ervoor dat het verschil tussen de lucht en onze huid kleiner is, waardoor wij minder warmte verliezen. Een hele ruimte met lucht verwarmen voor de warmtebehoefte van de mens is echter uiterst inefficiënt. Daarnaast heeft convectie de nare eigenschap dat de warmste lucht zich boven in een ruimte bevindt en er ook altijd luchtcirculatie ontstaat. Dit zorgt er tevens voor dat vervuilende stoffen gaan circuleren en zich eenvoudig kunnen verspreiden.

Strijdtoneel
Voor wie het ontgaan is, de ventilatiebranche vertegenwoordigd in diverse normcommissies, is in een ‘burgeroorlog’ verwikkeld. De luchtoorlog gevoerd door de C-en D-troepen is al jaren gaande en zorgt nu voor uitstel van een nieuw te ontwikkelen norm. Raamroosters wel of niet acceptabel, niet tijdig of helemaal niet filters vervangen bij balansventilatie, een halve of hele meter vanaf de gevel rekenen voor de leefzone of niet, eenvoudig te ontregelen ventielen na schoonmaken, meer of minder lucht... alles zal de revue passeren voor de nieuwe norm. Ik vraag me echter af of ze daar nog wel beseffen dat ventileren vooral gaat om onze gezondheid. CO2 meten en regelen is aardig, maar koolstofdioxide is niet snel ziekmakend. De echte vervuiling zit in de vluchtige organische stoffen, in fijnstof en in bacteriën en schimmels. En deze stoffen meten en regelen we nog zelden of nooit. Laten de krijgsheren zich eens buigen over de fijnstofconcentraties die na het bereiden van onze avondmaaltijd nog urenlang in de lucht blijven hangen, zoals 5 jaar geleden is aangetoond door TNO. Ik hoop dat men bij de normcommissies ook in de gaten heeft dat balansventilatie in de nieuwbouw vaak leidt tot te droge lucht en dat luchtbevochtiging een serieuze zaak wordt. En misschien moet men zelfs nog verder in de toekomst kijken en tot de conclusie komen dat zelfs het reinigen van binnenlucht niet te vermijden zal zijn, als we een echt gezond binnenklimaat willen creëren.

Niet zaligmakend
Het EPC nul tijdperk en het tijdperk NTA 8800 hebben ons laten geloven dat balansventilatie met warmteterugwinning de beste vorm van ventileren is. Of dit gebaseerd is op gezondheid, energiegebruik of thermisch comfort is mij nog niet geheel duidelijk. Bij gezondheid heb ik nog geen leverancier gezien die stuurt op de eerder beschreven schadelijke stoffen. Het energiegebruik is lager dan bij natuurlijke ventilatie met een MV-box. Maar bij toepassing van ventilatiewarmtepompen is het gebruik voor natuurlijke- en balansventilatie in evenwicht. De geïntegreerde gebouwgebonden energie-oplossing StralendWARM is hiervan een zeer goed voorbeeld. Hier geen vallende koude lucht door raamroosters, maar stijgende warme lucht via ventilatieradiatoren en terugwinning van warmte via een ventilatiewarmtepomp. Dan blijft over het thermisch comfort. Raamroosters worden vaak genoemd als bron van thermisch discomfort. Met name als ze gecombineerd worden met ultra lage temperatuur vloerverwarming. De echte oorzaak is, dat de roosters veelal onjuist zijn gedimensioneerd en door onjuiste toepassing dwarsventilatie realiseren. Daarnaast zijn lage vloertemperaturen medeverantwoordelijk voor deze thermische comfortklachten, tijdens periodes van menselijke inactiviteit. En dit komt ook voor bij balansventilatie.

Verkeerde aanname
Hoe komen we op het idee, dat lucht met een constante temperatuur van 20 graden zo comfortabel is? Vloerverwarming is wellicht de meest voorkomende vorm van afgifte in onze nieuwste warmtepompwoningen. De op korte afstand naast elkaar gepropte vloerverwarmingsslangen hebben ten opzichte van de warmteverliezen (te) veel vermogen. Hierdoor kan dit thermisch actieve bouwoppervlak met slechts één graad meer de gewenste kamertemperatuur realiseren. De vloer, mede afhankelijk van het soort bekleding, zal niet als koud ervaren worden, maar geeft de bewoner ook geen enkele warmtebeleving. Daarnaast gaat het om een traagwerkend systeem. Snel en tijdelijk de temperatuur aanpassen, is simpelweg onmogelijk. Dit alles zou weleens de reden kunnen zijn, waarom gebruikers steeds vaker hun kamerthermostaat structureel op 22 of 23 graden hebben ingesteld. Het is bijna onbegrijpelijk dat in deze moderne tijd alles te regelen is behalve onze cv-systemen. Het mogelijk zuinige energetische karakter dat aan deze systemen wordt toegeschreven is blijkbaar belangrijker dan de warmtewensen. En, het werkelijke comfort van warme lucht wordt duidelijk overschat door de bouw- en installatiebranche.

Warmtecirculatie
De tweede vorm van warmteafgifte via LT-systemen is pure luchtverwarming. Daar zijn convectoren ook specifiek voor ontworpen. Overigens hebben LT-convectoren nog maar nauwelijks iets te maken met convectie. In het verleden verwarmden HT-convectoren de passerende lucht, waardoor deze ging stijgen en er circulatie ontstond. Met de huidige lage systeemtemperaturen is het voor een convector vrijwel onmogelijk om warmtecirculatie te realiseren. Daarom zijn deze convectoren voorzien van kleine ventilatoren. Hiermee wordt luchtcirculatie geforceerd gerealiseerd. Alleen nu met nauwelijks aanwezige warmte. Relatief koele bewegende droge lucht is voor ons thermisch comfort zeker niet aangenaam. Bovendien zorgt droge circulerende lucht bij de mens voor onttrekking van warmte via evaporatie.

Armoedige aanpassingen
Uitsluitend verwarmen met lucht is voor de mens zelden comfortabel. Wanneer stralingswarmte ontbreekt, is er voor de mens geen mogelijkheid echt warm te worden. De resultaten van deze manier van verwarmen laten zich dan ook zien. Bewoners stellen de kamerthermostaat 2 à 3 graden hoger in. Houtkachels worden ingezet ter compensatie. Bewoners zitten tijdens inactieve momenten onder fleecedekens of hebben een warmtekussen aangeschaft. Maar ondanks dit discomfort worden er nog steeds nieuwe projecten opgeleverd met dezelfde klachten. De problematiek wordt in de branche nog maar nauwelijks onderkend. Bij de eerste klachten worden bewoners vaak het bos ingestuurd met de mededeling, ‘u moet nog wennen aan de nieuwe manier van verwarmen’. En dat is natuurlijk klinkklare onzin.

Alternatieven
Als je in Nederland kritisch bent over het gebruik van warmtepompen, lt-afgiftesystemen en balansventilatie, wordt je al snel verketterd. Toch moeten we naast de energie-efficiëntie van warmtepompen ook de nadelen durven te benoemen. De traagheid van een warmtepompsysteem met LT-afgifte is voor velen zeer irritant en onwenselijk. Daarnaast leidt een 3 graden hogere instelling van de kamerthermostaat al snel tot 20% tot 25% meer energiegebruik. Bewoners die dit hebben ervaren, blijken wel dolenthousiast te zijn over lokaal inzetbare infraroodpanelen, als ze die aanschaffen. Op die manier zijn ze namelijk op de plek waar hun inactieve momenten plaatsvinden weer voorzien van stralingswarmte. Stralingswarmte is voor de mens de meest behaaglijke vorm van verwarmen. Niet voor niets zien we bijna iedereen in maart bij zonnig weer en zelfs relatief koele temperaturen, een plekje in de zon en uit de wind zoeken.

Toekomst
Ondanks de heftige weerstand, winnen infraroodverwarmingsoplossingen stukje bij beetje terrein. En dat wordt ondersteund door binnenlandse en buitenlandse rapporten. Nu ook de bouw verandert van puur steen en beton naar steeds vaker hout, zal dat consequenties hebben voor de wijze waarop we verwarmen en het soort systeem dat we inzetten. Doordat de accumulatie van warmte en stralingsasymmetrie van houten woningen anders is, zal ook de manier van verwarmen gaan veranderen. Stralingswarmte via infraroodpanelen zou dan weleens een betere vorm van verwarmen kunnen blijken te zijn. Tot die tijd zullen we ook in de traditionele bouw langzaam maar zeker steeds meer combinaties gaan zien. Denk bijvoorbeeld aan een basis luchtverwarming met warmtepompsystemen gecombineerd met lokale verwarming via infraroodpanelen. In dat geval kan de kamerthermostaat weer terug naar 19 of 20 graden en gaat tijdens inactieve perioden het lokale infraroodpaneel aan voor de echte warmte-ervaring. Net zoals het altijd is geweest; stralingswarmte en convectiewarmte in de juiste samenhang met elkaar en natuurlijk regelbaar voor het hoogst mogelijke thermische comfort. De behoudende installatiebranche zal deze comfortabele mogelijkheden hopelijk sneller gaan omarmen dan dat men deed bij het acceptatieproces van warmtepompen 