Geleidingswarmte
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 dan de deeltjes van de koude steen doen meetrillen. Dat heet warmtegeleiding.
Stralingswarmte
Een tweede 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.
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 best gezien als een stroming van deeltjes die samen in min of meer dezelfde richting bewegen. Gezien de noodzaak aan bewegende deeltjes treedt convectie niet op in vaste stoffen, waarvan de moleculen vast zitten, doch enkel in gassen en vloeistoffen.
Convectie-warmte is warmte-overdracht via stroming die onstaat 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. Warmte-convectie 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 kontakt. 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 naar verschillende ruimten gebracht, maar het is via de opwarming van lucht dat de eigenlijke warmte-overdracht in die ruimten plaatsvindt. Zodat we de uitdrukking convectiewarmte veel beter kunnen vervangen door het eenvoudiger woord “luchtwarmte”.
Wanneer koude lucht in kontakt komt met een warm vast lichaam, zoals een kachel, treedt eveneens convectie op. De warmte-overdracht 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 indirekte vorm van warmte-overdracht. De warmte van een convector wordt niet rechtstreeks op ons lichaam overgedragen, maar onrechtstreeks door tussenkomst van de kamerlucht als transportmiddel.
Soorten verwarming
Elk verwarmingstoestel zal de lucht van de kamer opwarmen, dus een toestel met 100 % stralingswarmte bestaat niet.
Stralingswarmte-toestellen worden gedefiniëerd als toestellen die tussen 50 en 100 % stralingswarmte voortbrengen. Gezien er nog geen gestandardiseerde testmethodes bestaan kunnen de waarden nogal schommelen. Accumulerende kachels en ook warmtemuren produceren 50 tot 75 % stralingswarmte, afhankelijk van de testmethodes. Dit is vooral een gevolg van de lage oppervlaktetemperaturen van deze toestellen (30-100 °C). Ze dragen niet alleen weinig warmte over op de lucht die ermee in kontakt komt. Ze produceren ook stralingswarmte met lange golflengte, die de luchtdeeltjes maar in beperkte mate opwarmt.
Convectie-toestellen produceren dus minimaal 50 % warme lucht. 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 %.
Maar ook de meeste metalen houtkachels worden als luchtverwarmers beschouwd, zelfs al produceren ze merkbaar veel stralingswarmte. Dit omdat ze zo hoge oppervlakte-temperaturen hebben (200-350 °C), die een stralingswarmte voortbrengen met korte golflengte en hoge frekwentie. Deze stralingswarmte is zo instabiel dat ze na enkele meters nagenoeg volledig tot luchtwarmte wordt omgezet.
De dubbelwandige metalen kachels, die net als echte convektoren van luchtgleuven zijn voorzien, produceren meestal slechts voor 20 % stralingswarmte.
