miniatuur|Kunststof-aluminiumbuis gepleisterd met leem miniatuur|Wandverwarming: droogbouwsysteem Multibeton prefabwand Wandverwarming behoort tot de familie van oppervlakteverwarmingssystemen en zorgt ervoor dat een ruimte wordt verwarmd door warmteafgifte van de wanden met een relatief hoog stralingsaandeel. Het wordt bij voorkeur gebruikt bij lage temperaturen.
De stralingswarmte en gezond leven van de direct verwarmde wandoppervlakken worden vaak als het grootste voordeel van wandverwarming gezien. Vergeleken met het verwarmen van het interieur met radiatoren, is de luchttemperatuur in de kamer ongeveer 2 °C lager. De temperatuurverhouding ligt dichter bij het fysiologische optimum van het menselijk lichaam en wordt als aangenaam en comfortabel ervaren. Tegelijkertijd worden ventilatiewarmteverliezen verminderd, vooral in gebouwen zonder warmteterugwinningsventilatiesysteem. Dit voordeel wordt gecompenseerd door het verhoogde warmteverlies via de buitenmuur. Een beperkte thermische isolatie van de muur is een voorwaarde voor de efficiënte werking van een verwarmingssysteem met directe verwarming van de buitenmuren.
Zoals alle oppervlakteverwarmingssystemen zijn wandverwarmingssystemen zeer geschikt bij gebruik van warmtepompverwarmingssystemen en bij het gebruik van zonneboilers.
Schimmelvorming op verwarmde wandoppervlakken is niet snel mogelijk in ruimtes die normaal worden gebruikt.
Geschiedenis De Romeinen gebruikten het principe van gecombineerde vloer- en wandverwarming al in de hypocaust: holtes in de vloer of in de muren werden verwarmd door uitlaatgassen en/of warme lucht. Rond 1910 werden in Engeland de eerste warmwater-wandverwarmingssystemen geïnstalleerd. In 1971 werd de eerste moderne wandverwarming met kunststof buis gepresenteerd, tegelijk met vloerverwarming, wand- en plafondverwarming.
Systemen
Buitenmuurverwarming/-koeling (vanaf binnenzijde) Het systeem wordt in gips of als droogbouwsysteem gelegd. Massief metselwerk moet aan de buiten- of binnenkant worden voorzien van thermische isolatie zodat er niet te veel warmte direct via de muur verloren gaat. Deze opstelling wordt als fysiologisch gunstig beschouwd, aangezien een zeer gelijkmatige temperatuurverdeling in de ruimte wordt bereikt. Bij grote raampartijen in de buitengevel zijn speciale maatregelen nodig om te voorkomen dat het comfort in de ruimte onder de koude raampartijen of door de vorming van luchtturbulentie verminderd. Er moet een bijzonder goede isolerende beglazing worden gekozen en de warmteafgifte van de wandverwarming moet worden geconcentreerd rond de ramen en in de dagkant. Bij kamerhoge glasoppervlakken dienen extra warmte-uitstralende elementen zoals vloeverwarming of (vloer) convectoren te worden voorzien.
Binnenmuur wandverwarming/-koeling Als er op de buitenwanden onvoldoende ruimte is om de wandverwarming te plaatsen, kunnen als alternatief de binnenwanden worden verwarmd. Dit vereist echter een zeer goed geïsoleerde buitenwand, omdat anders temperatuurverschillen tussen de wanden ontstaan, wat kan leiden tot het ontstaan van luchtturbulentie.
Betonkernactivering Terwijl de wand normaliter zo dicht mogelijk bij het oppervlak moet worden verwarmd om koele ruimtes snel op te warmen, worden bij betonkernactivering wanden of andere vaste componenten van binnenuit verwarmd of gekoeld en fungeren ze als warmte-koudeopslag. Aangezien de grote opslagmassa geen snelle regeling mogelijk maakt, mag dit systeem alleen worden gebruikt in ruimtes die continu worden gebruikt of om een basislast naast een ander verwarmingssysteem te dekken. Betonkernactivering wordt vooral toegepast in grote gebouwen of in kelders, omdat goed geïsoleerde kleine gebouwen snel oververhitten onder invloed van zonnestraling als het verwarmingssysteem zo traag is dat het er niet op kan reageren.
Kachelverwarming en hypocausts Afhankelijk van de grootte van de kachel kan het relatief grote verwarmde oppervlak van een tegelkachel een even positief effect hebben op het binnenklimaat als wandverwarming. Het hoge stralingsaandeel van een traditionele basiskachel resulteert in de verwarming van de omringende muren, die de warmte vervolgens zelf kunnen uitstralen (hoewel niet in dezelfde mate als direct verwarmde muren). Dit geldt nog meer voor hypocaust verwarming, waarbij warme lucht door holtes in de muur wordt geleid om deze te verwarmen. Omdat tegelkachels en hypocaust echter vaak in het gebouw worden geplaatst en niet op de buitenmuur, bestaat er opnieuw het risico dat er een luchtkanaal ontstaat tussen de koude buitenmuur en de warmere binnenmuren.
Tegelkachels met een vrijstaande verwarmingsinzet en openingen om de binnen verwarmde lucht te laten ontsnappen, hebben niet de positieve eigenschappen van tegelkachels in massief metselwerk, omdat hier, net als bij convectoren, voornamelijk de kamerlucht wordt verwarmd, terwijl de muren vrij koud blijven en luchtturbulentie in de kamer waarschijnlijk is.
Plintverwarming Plintverwarming met behulp van plintverwarmers genereert warme lucht die direct op de buitenmuur opstijgt en het muuroppervlak verwarmt. Omdat een iets groter aandeel van de warmteafgifte wordt gebruikt om de lucht in de kamer te verwarmen, wordt het aandeel stralingswarmte dienovereenkomstig verminderd. Daarentegen is de temperatuur van het wandoppervlak iets lager waardoor er minder warmte via de buitengevel verloren gaat en is het systeem ook geschikt voor buitengevels met een iets minder goede isolatiewaarde.
Voor- en nadelen
Nadelen ten opzichte van vloerverwarming
Het buitenmuuroppervlak is meestal kleiner dan het vloeroppervlak en wordt verder beperkt door raamoppervlakken. Meubels die later voor de buitenmuur worden geplaatst, zullen het gebied dat bijdraagt aan de verwarming van de kamer verder verkleinen. Hetzelfde geldt voor schilderijen op groot formaat, wandtapijten, enzovoorts. Het kleinere oppervlak vereist hogere aanvoertemperaturen in het verwarmingscircuit. Dit leidt vaak tot een verminderd rendement van condensatieketels en warmtepompen . Bij grote raamoppervlakken in de buitenmuur is het nodig om de binnenmuuroppervlakken extra te verwarmen. Wanneer de buitentemperatuur koud is, kan dit leiden tot een merkbare luchtcirculatie van de koude buitenmuur naar het interieur van de kamer, wat het comfort vermindert. Indien de wandverwarming in massieve wanden zonder isolerende tussenlaag wordt ingebouwd, zal de verwarming traag reageren. Het duurt langer voordat de kamers zijn opgewarmd en er een reactie op extra warmte-inbreng door zonnestraling plaatsvindt. Door de leidingen die in de muur lopen is het boren van gaten of het inslaan van spijkers slechts in beperkte mate mogelijk. Bij latere plaatsing dienen de betreffende wanden volledig opnieuw te worden bepleisterd, wat niet geschikt is bij monumentale panden met voor monumentenzorg te behouden wandoppervlakken (schilderwerk, stucwerk, lambrisering ...).
Voordelen ten opzichte van vloerverwarming
De zijdelingse warmtestraling is effectiever, aangenamer en fysiologisch gunstiger dan de straling van boven of onder. Het is niet nodig om de aanvoertemperatuur van het verwarmingscircuit met speciale regelapparatuur te begrenzen, zodat de bereikte oppervlaktetemperatuur de 29 °C niet overschrijdt, zoals voorgeschreven in de DIN voor vloerverwarming, om mensen te beschermen tegen schade, bijvoorbeeld om aderverwijding te voorkomen.
Technisch ontwerp
Vereisten Buitenmuren moeten voldoende warmte-isolatie hebben. Bij slecht geïsoleerde buitenmuren zijn de transmissiewarmteverliezen hoog, waardoor hoge energiekosten te verwachten zijn. Een U-waarde (voorheen k-waarde) van < 0,35 W/(m²•K) wordt als richtlijn gehanteerd. Voor oude gebouwen wordt een maximale U-waarde van 0,45 W/(m²•K) aanbevolen. Onder bepaalde voorwaarden kunnen oude gebouwen met vakwerk-, natuurstenen of bakstenen muren van binnenuit worden voorzien van thermische isolatie. Het bevestigen van de wandverwarming aan binnenmuren is energetisch voordeliger, maar fysiologisch ongunstig. Scheidingswanden tussen verschillende gebruikseenheden die voorzien zijn van wandverwarming dienen een R λ waarde te hebben van minimaal 0,75 (m²•K)/W.
Energie-efficiëntie De verhoogde wandtemperatuur op buitenmuren leidt tot verhoogde energieverliezen.
Voorbeeld:
Buitentemperatuur: 0 °C Binnenwandtemperatuur zonder wandverwarming: 20 °C Binnenwandtemperatuur met wandverwarming: 30 °C
Aangezien de warmtestroom direct afhankelijk is van het temperatuurverschil tussen binnen en buiten, zal het warmteverlies bij gebruik van wandverwarming regelmatig hoger zijn. Anderzijds vermindert wandverwarming het vochtgehalte van de stenen muur en verbetert daardoor de thermische isolatiewaarde (U-waarde). Dit is echter niet voldoende om het verhoogde warmteverlies volledig te compenseren.
Als extra gevelisolatie geen optie is, kunnen voor het plaatsen van de wandverwarming, binnenisolatiepanelen van houtvezels, kurk, rietstengels, cellulose, calciumsilicaat of andere materialen die in staat zijn tot capillaire afvoer van het in de winter optredende vocht, worden aangebracht op het wandoppervlak.
Planning miniatuur|Wandverwarming op een buitenmuur Wandverwarmingssystemen worden ontworpen volgens de berekende verwarmingsbehoefte. In het algemeen worden de volgende aannames gedaan:
Kamertemperatuur 20 °C voor normale ruimtes en 22 °C tot 24 °C voor badkamers. De oppervlaktetemperatuur van de muren moet, indien mogelijk, de 40°C zijn niet overschrijden, omdat anders het temperatuurverloop naar de binnenmuren en raamoppervlakken soms onaangenaam merkbaar kan worden. De laagst aan te nemen luchttemperatuur is afhankelijk van de betreffende locatie, b.v. Amsterdam −8 °C Bij warmwaterverwarmingen is de aanvoertemperatuur bij voorkeur 21 tot 35 °C bij gebruik van een warmtepomp of zonneboiler, met andere warmtebronnen van 40 °C tot 45 °C. De retourtemperatuur is dan meestal zo'n 5 °C lager. Als er slechts weinig muuroppervlak beschikbaar is voor het installeren van de wandverwarming, zijn ook hogere temperaturen denkbaar. Bij aanvoertemperaturen van meer dan 60 °C is er echter geen voordeel meer ten opzichte van verwarmingssystemen die eenvoudiger te installeren, minder traag en effectiever zijn, zoals plintverwarming. De door het plintsysteem convectief verwarmde lucht stijgt door het Coanda-effect met een overeenkomstig hoge stromingstemperatuur direct langs de wand op en verwarmt het wandoppervlak op dezelfde manier als een in de wand ingebed systeem.
Het afdekken van verwarmingsoppervlakken met meubels, gordijnen of textiele wandkleden maakt het systeem traag (bijvoorbeeld tapijt op vloerverwarming) en ook inefficiënt als het een buitenmuur betreft. Bij de plaatsing van meubels tegen de verwarmde wandvlakken moet daarom rekening worden gehouden met de benodigde ruimte.
De ligging van de verwarmingslussen moet traceerbaar en gedocumenteerd zijn (foto met meetlint) om latere schade door het inslaan van spijkers of het boren van gaten te voorkomen. Met zoekapparatuur die metaal, wateraders of andere in de muur ingebouwde materialen detecteert, kan de ligging van de verwarmingsbuizen achteraf worden bepaald. Tijdens het stookseizoen zijn ook warmtebeeldcamera's en temperatuurgevoelige folies geschikt om de warmtebronnen weer te geven.
Verwarmingscapaciteit Indien meerlaagse composietbuizen vanaf 16 millimeter diameter op een afstand van 10 centimeter gelegd en in een 30 tot 35 millimeter dikke laag gips ingebed, de warmteafgifte is ongeveer 85 W/m² als de aanvoertemperatuur 35 °C is. Eén vierkante meter (1 m²) van dit systeem bevat circa 1 liter water.
Om de oppervlaktetemperatuur van de muur te beperken, kan de verwarmingsgrenscurve worden bepaald met deze formule: warmteoverdrachtscoëfficiënt 8 W/(m²•K) × maximale wandoverschottemperatuur bij 40 °C fysieke grenstemperatuur. Bij wandverwarming ligt de verwarmingsgrenscurve rond de 160 W/m².