En termes d’efficacité de transfert de chaleur, un kilowatt de chaleur rayonnante et un kilowatt de chaleur par convection tout simplement ne se comparent pas. Ils ont de très différentes propriétés de transfert de chaleur et en tant le chauffage de votre maison, bureau ou espace de travail va, il est important de connaître la différence. Il existe 3 formes de transfert de chaleur: conduction, convection et chaleur radiante. Dans une situation de chauffage pour le Confort , Conduction (transfert physique de la chaleur du source vers la cible par un contact direct) ne sont pas une option, de sorte alors qu’il est la méthode la plus efficace des trois (en supposant un milieu approprié pour la conduction bien sûr), nous sommes laissés avec la convection ou la chaleur radiante. La convection est le transfert de chaleur par le mouvement des liquides ou des gaz. Ses propriétés sont:

  • Les courants de convection ascendent naturellement alors que le milieu chaud (air dans ce cas) s’étend et diminue en densité et que l’air plus frais s’accroit en densité et déscend. La convection dans un contexte de chauffage pour une maison implique donc l’air chaud qui monte au plafond, puis déscend progressivement en circulation aux niveaux inférieurs, étant à son plus froid près du sol. Ce mouvement de l’air ne peut pas être contrôlé et le transfert de chaleur fonctionne toujours du chaud au froid (que vous ne pouvez pas contrôler). Si une porte est laissée ouverte sur un couloir froid, les courants d’air vont naturellement y porter la chaleur.
  • Vous ne pouvez pas sentir un courant de convection au côté d’une surface convectrice (toute la chaleur que vous sentez serait radiant). Vous sentez la convection seulement au-dessus de la surface.
  • Tout les “radiateurs” avec ailettes (pour augmenter la surface et donc pour une efficacité convectrice et non radiatrice) et les températures de surface à 60 ° C sont convectrices et rayonnent peu à cause de leur faible température de surface. Un radiateur 1m x 1m à 60 ° C émettra environ 6133 BTU, soit environ 2 kilowatts d’énergie. Toutefois, sa sortie rayonnante est seulement 663 Watts. Le reste est dépensée en l’air. Ceci est très bien si vous acceptez que 1,3 kW de la chaleur est émise dans une manière incontrôlée à un milieu qui a des propriétés thermiques pauvres (l’air) et une faible capacité à transférer cette chaleur dans des objets dans la chambre. Rappelez-vous: l’air conserve mal la chaleur; l’air chaud ascend en haut et circule naturellement vers l’air froid; l’air est pas “zoneable” et refroidit raidement lorsque le “radiateur” s’éteint.

La chaleur radiante présente des avantages considérables par rapport à la chaleur par convection parce que::

  • La chaleur radiante a un “flux” supérieur (watts emis par mètre par degré centigrade) que le chauffage par convection. La sortie de la chaleur rayonnante d’un panneau infrarouge de la même surface que le radiateur convectrice (1m x 1m) et fonctionnant à 100 ° C est 1kW, avec très peu d’énergie dépensée en chauffant l’air;
  • Un panneau rayonnant chauffe les objets dans un environnement et pas l’air. Donc, vous chauffez la surface des objets dans l’environnement qui rechauffent eux mêmes, tout en tournant l’environnement dans un radiateur de 360 ° au lieu de chauffer des volumes d’air;
  • Les objets conservent mieux la chaleur que l’air, donc l’énergie résiduelle maintient la température dans l’environnement plus long, par exemple si une porte est ouverte vers une chambre froide, ou quand le thermostat éteint la source de chaleur;
  • Vous pouvez gérer le panneau par un thermostat réglé à une température d’air inférieure, car il est l’environnement qui se réchauffe d’abord, pas l’air.

En termes d’efficacité de transfert de chaleur, par conséquent, un kilowatt de chaleur rayonnante et un kilowatt de chaleur par convection tout simplement ne se comparent pas. Ils rendent des résultats très différents l’un à l’autre. Comparons maintenant les caractéristiques thermiques des différents types de radiateurs, chacun délivrant 1 kilowatt d’énergie. L’un des défis fréquents que nous recevons est “Un kilowatt de chaleur est un kilowatt de chaleur: vous ne pouvez pas obtenir plus de chauffage par un kilowatt que vous pouvez faire sortir d’un autre”. Vraiment? Un kilowatt de chaleur – tout en étant en effet un kilowatt d’énergie à partir de n’importe quelle source – ne signifie pas la même température et de l’efficacité de transfert, selon les types d’emetteurs differentes qui existent. Comparons donc.

Electromagnetic Flux

Un kilowatt d’énergie thermique a une longueur d’onde, une amplitude et une masse volumique, qui peut varier dans des proportions différentes pour composer chaque «kilowatt».

Cependant, il est un erreur de penser que la température est liée strictement avec la puissance. Lorsque la température se rapporte principalement à la longueur d’onde, la puissance thermique totale (le «kilowatt») peut être affectée par la longueur d’onde ainsi que les deux autres facteurs (amplitude et masse, qui, collectivement, nous pouvons appeler le “flux”).

Il est tout à fait possible, par exemple, d’avoir des émetteurs de faible puissance à haute température. Ils peuvent être extrêmement chaud, mais ne projettent pas leur chaleur très loin (pensez à une ampoule de tungstène par exemple). À l’autre extrême, il est possible d’avoir de faibles émetteurs de température avec beaucoup de “flux” (pensez à un four à micro-ondes).

Même avec nos radiateurs de chauffage, si l’on augmente la taille du panneau avec un température constant, on augmente la surface chauffée non par une temperature plus fort, mais par un flux plus fort. Nous avons donc besoin de dissocier l’idée de la température d’un radiateur comme la seule chose régie par sa puissance.

La plupart des panneaux rayonnants sont spécialement conçus pour la production d’une certaine température, ce qui se rapporte principalement à sa longueur d’onde de sortie en microns. Mais nous réglons la surface chauffée non par une temperature élevée, mais par augmentation du surface du panneau et plus d’energie (=”flux”). D’avoir la temperature la plus haute pour un flux le moins haute: c’est l’idéale!

Donc, peut 1 kilowatt émanant d’un type de chauffage se sentir different à 1 kilowatt émanent d’un autre type de panneau? Voici une comparaison des différents types de chauffage – tous 1kW nominale. Rappelez-vous, nous pensons à la réalisation d’un environnement de confort humain d’environ 21C.

Heat output of 1kW Radiator

Radiateurs de systèmes de chauffage centrales sont assignés une valeur BTU (British Thermal Unit) plutôt qu’une valeur Kilowatt, mais 1 kW est à peu près équivalente à 3400 BTUs. Un panneau de 900mm x 620mm (0.55m2) est notre correspondance la plus proche à un kilowatt (3433 BTU). Ce panneau de 0.55m2 de surface radiatrice frontale à 60C rayonnera seulement 311 Watts à 8 – 15 microns (selon la loi Boltzmann) et Convect le reste (689 Watts). 8 – 15 microns correspond à une température de surface relativement basse de 60 ° C. La règle d’estimation normale pour un panneau de convection est de 40 watts par mètre cube d’espace, ce qui donne une volume total qui peut être chaufféepar ce panneau de 25m3. (Cette exigence de puissance ne concerne que le panneau. Rappelez-vous que la chaudière ou la pompe à chaleur doit être en mesure de cette exigence de chaleur ainsi répondre à la perte de la tuyauterie ainsi que facturer l’efficacité réelle de la chaudière et devra donc produire encore plus d’énergie).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Far IR radiator heat output

Un panneau Herschel infrarouge lointain de surface 1m2 à 90C rayonne 0.9kW à 5-12 microns de la surface du panneau (Boltzmann). Le panneau a une surface rayonnante plus grand que le convecteur radiateur (1m2 vs 0.55m2) et émet une température 40% plus élevé pour la même kilowatt de consommation. Vous vous sentirez la chaleur directement sur votre peau dans la zone “rouge” en face de l’appareil de chauffage indiqué dans le schéma, mais la chaleur va toujours émaner dans la partie orange dans le schéma et au-delà, pour chauffer tout objét qu’elle touche. Le transfert de chaleur se produit lorsque l’énergie rayonnante émise rencontre un objet cible et l’énergie est absorbée. Ceci est une forme plus efficace de transfert de chaleur par rapport avec la convection, car un pourcentage plus élevé de l’énergie transfer directement dans l’environnement à un taux supérieur par rapport avec convection et sans chauffer l’air . Cela signifie également que la durée totale de fonctionnement du panneau infrarouge est nettement plus courte que pour les appareils de chauffage à convection. La règle d’estimation pour un panneau infrarouge lointain est de 25 watts par mètre cube d’espace donnant un volume de la pièce à chauffer par ce kilowatt jusqu’à 40m3. Il y a aussi pas de perte de système que vous trouverez avec une système de chauffage centrale et aucune dégradation de performance au fil du temps.

 

 

 

 

 

IR space heater heat output

Un radiateur pour grands espaces tel que Herschel Advantage IR2 comprend 2 x 650W émetteurs en céramique (1,3 kW), émettant 400C à 2 – 10 microns. (Bande passante de 8 microns). 2 – 10 microns est plus chaud que 8 – 15 microns, mais contient la plupart des longueurs d’onde de la chaleur plus “confortable” (3-10 microns) .Cet sorte de rayonnement serait adapté pour chauffer les personnes confortablement dans les espaces ouverts jusqu’à 9m2 d’un hauteur d’installation de 2,3 2.5m. Bien que cet appareil est plus chaud que le panneau infrarouge lointain au-dessus, souvenez-vous de son utilisation prévue est dans de grands espaces ouverts et où vous pouvez avoir des courants d’air, les portes ouvertes, etc. Par conséquent, le calcul de la densité de puissance est différente et le volume chauffé résultant est inférieur à celui calculé pour le panneau infrarouge lointain. (Mais c’est aussi un radiateur de presque 1kW et tres different aux autres ci dessus.)

 

 

 

 

 

 

 

 

IR output of 1kW Near Infrared emitter

Un radiateur avec une ampoule quartz de 1kW émet 1500C à 1-2 microns. (Bande passante de 1 micron). 1-2 microns est extrêmement chaud (1500C) et est adapté à la cuisson de la viande et de soudage plastic. Bien que le «jet» du rayonnement est assez loin, l’émetteur produit un long” doigt “de la chaleur, mais sa bande passante est en grande partie à ondes courtes qui sont jusqu’à 35% reflétés par la peau humaine et ses ondes plus longues sont trop faibles pour produire du “Confort”.  Les ondes plus longues sont celles que vous voulez pour le confort – donc il vaut mieux commencer avec un emetteur qui commence dans les ondes plus longues.  Voir aussi “The Preferred Wavelengths for Comfort Heat” (Document en anglais) pour en découvrir plus. Donc vous ne devriez pas utiliser ce genre d’émetteur pour le confort humain en plaçant la source de rayonnement plus loin des personnes dans la croyance que la distance la fera sentir plus doux. La bande passante émise ne fonctionne pas comme ça.
Alors vous pouvez obtenir d’effects diverses d’un kilowatt de chaleur à partir d’une sorte de radiateur que vous pouvez obtenir d’un autre. La réponse est oui avec 4 exemples différents. Tous les dispositifs de chauffage ci-dessus présentent des températures différentes, des niveaux de «flux» differentes et même donc, des utilisations très différentes les unes aux autres.  Mais ils sont tous un kilowatt approximitivement. Avec le cas de la comparaison d’un kilowatt d’infrarouge lointain contre un kilowatt de chaleur convectrive nous démontrons une différence de 60% dans la zone chauffée confortablement. Ce n’est pas une question de croyance, mais de comprehension de la physique des émetteurs.

Publisher: Herschel Far Infrared