Als
je een warme steen tegen een koude steen zet,
dan zullen ze na een tijd even warm aanvoelen. De trilling van de deeltjes van
de warme steen heeft de deeltjes van de koude steen doen meetrillen. Dat heet
warmtegeleiding.
Convectiewarmte
Als je evenwel water in een hete kookpot giet, is
er meer aan de hand. Het water dat met de wanden van de kookpot in contact komt,
zal eerst door geleiding opwarmen. Die warme deeltjes 'springen' daardoor zodanig
in het rond, dat ze lichter worden dan de koude deeltjes. En daardoor gaan ze
stijgen, terwijl de koude deeltjes dalen, om op hun beurt te worden opgewarmd.
Zo mengen warme en koude waterdeeltjes zich automatisch. Dat heet convectie of
stroming.
De letterlijke vertaling van con-vectie is "samen
bewegen". Convectie wordt dan ook het best gezien als een stroming van deeltjes die
samen in min of meer dezelfde richting bewegen. Gezien de noodzaak aan stromende
deeltjes treedt convectie niet op in vaste stoffen, doch enkel in gassen en vloeistoffen.
Convectiewarmte is warmteoverdracht via
stroming die ontstaat door verschillen in dichtheid als gevolg van verschillen
in temperatuur. Koude deeltjes bewegen minder, zitten daardoor dichter
op elkaar en zijn globaal dus zwaarder dan warme deeltjes die veel bewegen,
verder uit elkaar zitten en dus globaal lichter zijn. Warmteconvectie
is bijgevolg gewoon een moeilijk woord voor het fenomeen dat warme lucht
stijgt en koude lucht daalt. Een fenomeen dat de mens voor het eerst
in staat stelde het luchtruim te betreden via de hete luchtballon.
Convectieverwarming is dus luchtverwarming of verwarming
via warme lucht. Breng warme lucht onderaan in een ruimte en ze zal automatisch
stijgen, waarbij de warmte op koudere deeltjes wordt overgedragen via stralingswarmte
en via geleiding bij contact. Er treedt daarbij ook gewoon een menging op van
warme en koude deeltjes. De gemiddelde kamertemperatuur komt daardoor hoger te
liggen dan de oorspronkelijke kamertemperatuur en lager dan de temperatuur van
de geproduceerde warme lucht.
Soms worden lucht en water wel eens genoemd als
de media waarlangs convectieverwarming warmte transporteert. Inderdaad, de circulatie
van water in de radiatoren van een centrale verwarming berust eveneens op het
principe van de convectie. Het warme water in een centrale verwarming wordt door
convectie dus naar verschillende ruimten gebracht, maar het is via de opwarming
van lucht dat de eigenlijke warmteoverdracht in de ruimte plaatsvindt. Zodat
we de uitdrukking convectiewarmte veel beter kunnen vervangen door het eenvoudiger
woord "luchtwarmte".
Wanneer koude lucht in contact komt met een warm
vast lichaam, zoals een kachel, treedt eveneens convectie op. De warmteoverdracht
door geleiding en straling veroorzaakt een opwarming van de luchtdeeltjes die
zich het dichtst bij het kacheloppervlak bevinden en daardoor als geheel lichter
worden en gaan stijgen. Zo koelt een voortdurende luchtstroom elk warm voorwerp
af.
Luchtwarmte is dus, in tegenstelling tot stralingswarmte
en geleiding, een indirecte vorm van warmteoverdracht. De warmte van een convector
wordt niet rechtstreeks op ons lichaam overgedragen, maar onrechtstreeks door
tussenkomst van de kamerlucht als transportmiddel.
Stralingswarmte
Een derde manier om warmte over te brengen is warmtestraling.
Het warme, onzichtbare licht dat een hete kachel uitstraalt zal elk voorwerp verwarmen
waar het op valt. Dus ook ons lichaam. In onze huid stroomt ongeveer 1/4 van ons
bloed, dat de opgevangen warmte meteen naar de rest van het lichaam voert.
Soorten verwarming
Elk verwarmingstoestel zal de lucht van de kamer opwarmen,
dus een toestel met 100 % stralingswarmte bestaat niet.
Stralingswarmtetoestellen worden gedefinieerd als toestellen die tussen 50
en 100 % stralingswarmte voortbrengen. Gezien er nog geen gestandardiseerde testmethodes
betstaan kunnen de waarden nogal schommelen. Accumulerende
kachels en ook warmtemuren produceren 50 tot 75 % stralingswarmte, afhankelijk
van de testmethodes.
Convectietoestellen produceren dus minimaal 50
% warme lucht. Dat is het geval voor de meeste metalen houtkachels en zeker voor
de dubbelwandige metalen kachels.
En uiteraard is dat het geval voor de echte convectoren,
die gebouwd zijn met gleuven om zoveel mogelijk warme lucht voort te brengen,
alhoewel ze nog steeds veelal radiatoren worden genoemd. Het percentage stralingswarmte
bedraagt meestal minder dan 10 %.
|
