Verwarmen met polymeren

ActiveWall van ActiveWarmth

2008 ir. Hajo Schilperoort, architect

Willem Neeleman, eigenaar van ActiveWarmth (website), kwam in 2004 in contact met de uitvinder van polymeermatten die met elektriciteit konden worden verwarmd. Deze matten waren in eerste instantie bestemd voor de verwarming van motorkleding. Inmiddels is de techniek ook gereed voor toepassing in de bouw. Samen met de TU Eindhoven en Mat Afbouw ontwikkelde het bedrijf de ActiveWall. Deze wand bestaat uit MetalStud voorzet- of inbouwwanden, waarbij de lichte en dunne (vanaf 0,6mm) polymeer verwarmingsmatten aan de achterzijde van de gipsplaten worden bevestigd en vervolgens door het achterliggende isolatiepakket strak tegen de platen aan worden gedrukt. De matten worden gevoed via kabels in de plint.

Polymeren

Het materiaal zelf heeft veel weg van rubber en heeft deels ook dezelfde eigenschappen: het is robuust, flexibel en taai. De gebruikte polymeren hebben echter een veel groter geleidend vermogen voor zowel warmte als elektriciteit. In elke mat bevinden zich twee of meer lijnvormige elektroden. Hiervoor worden geleidende coatings gebruikt; de matten bevatten geen metaal. Doordat de elektrische stroom door de gehele mat wordt geleid, wordt het gehele oppervlak gelijkmatig (en comfortabel) warm. Bij het stijgen van de temperatuur raken de koolstofketens in het materiaal steeds losser van elkaar, waardoor de elektrische weerstand toeneemt, de stroomsterkte afneemt en de verdere opwarming stopt. Elk product heeft een eigen maximumtemperatuur die niet overschreden wordt en is daarmee beschermd tegen oververhitting. Het temperatuurbereik is afhankelijk van de dikte en de exacte samenstelling van het materiaal en de afstand tussen de elektroden. In het geval van de ActiveWall biedt een thermostaat bovendien extra controle over de temperatuur van de gehele wand of van de afzonderlijke panelen.

Snelle respons

De verwarmingsmatten kunnen in principe door zeer verschillende bronnen worden gevoed. Er zijn matten verkrijgbaar die werken op 3,6V Li-Ion oplaadbare batterijen, op 12V accu's en op 220V wisselstroom. De ActiveWall wordt gevoed door 12V transformatoren die zijn aangesloten op het lichtnet. Met een standaard voeding is de wand in een kwartier op temperatuur. Met de slimme voeding van de TU/e levert het systeem in 28 seconden een oppervlaktetemperatuur aan de zijde van de te verwarmen ruimte van 28-30 graden Celsius. Deze voeding levert direct na inschakeling kortstondig een extra hoog vermogen, waardoor de wand aanzienlijk sneller reageert dan bij een constant warmteaanbod. Hij maakt daarmee maximaal gebruik van de mogelijkheden van een elektrisch systeem. De snelle respons maakt dat de verwarming in het bijzonder geschikt is voor ruimtes die slechts weinig en doorgaans voor korte duur worden gebruikt, zoals bijvoorbeeld badkamers.

Levensduur

Het product is waterbestendig en ongevoelig voor zuren en zouten. Bij brand verkoolt het materiaal wel &ndash hierbij komt ook warmte vrij &ndash maar het materiaal is zelfdovend en plant een brand niet voort. De matten hebben na vijftig jaar nog steeds dezelfde specificaties en leveren nog dezelfde prestaties. Ook in mechanisch opzicht lijken de verwarmingsmatten praktisch onverwoestbaar. Ze kunnen worden gekreukt, gevouwen, uitgerekt en zelfs worden doorboord, maar ze blijven daarbij volledig operationeel. De technische levensduur van het product is dus praktisch 'oneindig'. Mocht het toch een keer uit zijn functie verwijderd moeten worden en overbodig raken, dan is het niet afbreekbaar, maar kan na vermaling wel in asfalt en rubber tegels worden hergebruikt.

Energiezuinigheid

De bepaling van het feitelijke rendement is gecompliceerd. De ActiveWall zet vrijwel het gehele elektrische vermogen om in warmte en behaalt daarmee op zichzelf een zeer hoog rendement qua energieverbruik. Aan de andere kant gaat relatief veel energie verloren bij niet-duurzame opwekking van de elektriciteit (een stoom- en gascentrale met warmtekrachtkoppeling behaalt een rendement van maximaal tachtig procent). Een modern gasgestookt systeem (cv) lijkt dan in eerste instantie en over het geheel genomen zuiniger te zijn, maar dat is niet per se het geval, want de HR-waarden worden enkel in een laboratorium behaald. Veel hangt af van de doelmatigheid waarmee wordt verwarmd. Anders dan watersystemen, kan de ActiveWall vrijwel onmiddellijk een gelijkmatig warm oppervlak leveren waar en wanneer dat nodig is. Watersystemen zullen het voor zuinig energieverbruik meer van passieve en trage buffers moeten hebben.

Kosten

Het verwarmingssysteem is qua materiaalkosten vooralsnog iets duurder dan een wand- en vloerverwarming die gebruik maakt van water, maar alvast duidelijk voordeliger dan andere elektrische systemen. De kosten voor verwerking en installatie zijn vervolgens minimaal. Ze betreffen vooral de voeding. De matten zelf hoeven slechts tegen de gipsplaten aan te worden geniet of gelijmd en kunnen eenvoudig op de elektrische bedrading en regelinstallatie worden aangesloten. Het systeem is vervolgens zo goed als onderhoudsvrij. In de slag om de laagste energierekeningen hangt vrijwel alles af van de prijsontwikkeling en beschikbaarheid van gas en elektriciteit. Neeleman is er in ieder geval van overtuigd dat dit systeem de toekomst heeft: "Zelfs in gasland Nederland is de ActiveWall nu al concurrerend als het gaat om de kosten van energieverbruik. Het systeem behaalt de meeste winst in kleine ruimtes voor incidenteel en kortstondig gebruik - denk aan badkamers - maar we zullen binnen afzienbare tijd ook het zuinigste systeem voor de verwarming van verblijfsruimtes zijn."

Dit artikel werd eerder gepubliceerd in bouwIQ 2008-5.