Samenvatting bouwenergie / bouwfysica
1.Basisbegrippen warmtetransport
De energiebalans:
• warmteverlies
o Ramen en deuren
o Verlies door gevels/daken/…
o Via ventilatie (mechanisch of natuurlijk)
• warmtewinst:
o verwarming
o Zon (gratis)
o Interne warmtewinst (gratis)
Mensen
Koken/strijken/…
• De totale energiebalans is groot! Veel warmteproductie & veel verlies
o transitie nodig naar weinig productie & weinig verlies
Wat is warmte?
• Vorm van energie
• Uitgedrukt in Joule J (eenheid)
• Zal streven naar een evenwichtssituatie warmtestroom
Warmtestroom = Van gebieden met hoge temperatuur naar gebieden met een lagere
temperatuur over een bepaalde tijd
Wat is temperatuur?
• = maat voor hoe warm of koud iets is
= maat voor de gemiddelde bewegingsenergie van atomen en moleculen (trillingen)
• Temperatuur θ graden Celsius °C
• Thermodynamische Temperatuur T Kelvin K
o 273.15 K = 0°C
Warmtestroom:
• Transportmechanismen:
o Geleiding / conductie
o Convectie
o Straling
o Faseovergang (bv verdamping)
,Basisbegrippen Warmtetransport
• Warmte Q
o = een hoeveelheid energie in Joule J
• Warmtestroom of warmteflux Q’ of Φ (Phi)
o = een hoeveelheid energie per tijdseenheid = [J/s] = [W]
• Warmtestroomdichtheid q
o = warmtestroom door een oppervlak = [(J/s)/m² ] of [W/m²]
Transportmechanismen
= Manier waarop warmte wordt doorgegeven
1. Geleiding / Conductie:
o is het lokaal trillen van deeltjes, deze verplaatsen zich niet, ze geven enkel
bewegingsenergie door aan elkaar door aanraking
kan enkel geleiding zijn als de deeltjes elkaar aanraken. bv in een vaste stof
o Formule: q=-k▽T
2. Convectie
o Meevoeren van warmte door een stromend fluïdum (in gassen / vloeistoffen)
o Kan gedwongen of natuurlijk zijn
bij gedwongen is er een ventilator, een medium dat de richting kan doen
veranderen. (Er is een veel sneller warmtetransport)
natuurlijk is puur de luchtverplaatsing zonder invloeden
o Formule: q=h△T
3. Straling
o warmteoverdracht door elektromagnetische golven, uitgestraald naar alle andere
vlakken die de golven kunnen ontvangen. De hoeveelheid ‘warmte’ die uitgestraald
wordt, is afhankelijk van de temperatuur van het voorwerp.
o Geen medium nodig deeltjes aan het oppervlak trillen en geven warmte af
o Netto straling = het verschil tussen ontvangen en uitgezonden straling aan een
oppervlak
o Formule: q=(epsilon) (soort o) T4
, Q= h* ΔT q = -k * ΔT
q is warmtestroomdichtheid q is warmtestroomdichtheid
h is de warmteovergangscoëfficiënt - omdat een gradiënt altijd positief gedefinieerd wordt
ΔT temperatuursverschil k is de warmtegeleidingscoëfficiënt (=λ lambda)
Convectie ΔT temperatuursverschil
Conductie
Deeltjes worden losser
als ze opwarmen
Losser = lichter DUS
warme deeltjes stijgen
Hoe warmer en
actiever we zijn, hoe
straling meer warmte we
uitstralen
q=ε . 𝝳𝝳 . T⁴
q = stralingskracht van object (W* m²)
ε = emissiefactor oppervlakte materiaal (waarde 0
tot 1) hoe goed oppervlak warmte uitstraalt
Symbool = q W/m²
Conductie/Convectie/straling begrijpen en kunnen uitleggen
Toepassingen convectie:
• convectoren:
o opgaande luchtstroom (warme lucht)
+ toevoer van koude lucht langs onder
kan versterkt worden door ventilo-convectoren => lucht aanzuigen
• convectie kan gedwongen en natuurlijk gebeuren
natuurlijk: luchtstroom gebeurd volgens de
luchtdruk ( die bepaald wordt door de
omgevingstemperatuur)
gedwongen: drukverschil opleggen
natuurlijke luchtstroom wordt niet meer
gevolgd, zelfde principe wanneer het hard
waait
bv: pompen in een verwarmingssysteem,
ventilatoren, ventilo-convectoren
, Toepassing straling:
• als we minder straling krijgen dan we afgeven, krijgen we een koud gevoel
• stralings assymetrie: we krijgen meer straling aan de ene kant dan aan de andere
o bv: een koude en een warme muur, waardoor 1 kant van ons lichaam is warmer dan
de andere oncomfortabel gevoel
Blackbody radiator:
• Zwart lichaam absorbeert alle omgevende straling en zal alle energie terug uitstralen in één
richting.
• Een zwart lichaam = perfecte straler, bestaat enkel theoretisch hierdoor spreken we
van een grijs lichaam: echt lichaam (materialen)
echte materialen hebben geen constante epsilon, er wordt niet even hard gestraald in elke
golflengte
• Gepolijste, niet-edele metalen vertonen een veel geringere stralingsuitwisseling, hier moeten
we rekening mee houden bij het ontwerpen
o Ze hebben een hoge reflectiviteit, waardoor ze weinig straling absorberen/uitstralen
• we willen hoge absorptiewaarden, om veel warmte te kunnen uitstralen
o we mogen radiatoren dus nooit verven met metaalhoudende verf
E= epsylon
hoe goed oppervlak warmte uitstraalt
Onrealistisch
Theoretische benadering
1.Basisbegrippen warmtetransport
De energiebalans:
• warmteverlies
o Ramen en deuren
o Verlies door gevels/daken/…
o Via ventilatie (mechanisch of natuurlijk)
• warmtewinst:
o verwarming
o Zon (gratis)
o Interne warmtewinst (gratis)
Mensen
Koken/strijken/…
• De totale energiebalans is groot! Veel warmteproductie & veel verlies
o transitie nodig naar weinig productie & weinig verlies
Wat is warmte?
• Vorm van energie
• Uitgedrukt in Joule J (eenheid)
• Zal streven naar een evenwichtssituatie warmtestroom
Warmtestroom = Van gebieden met hoge temperatuur naar gebieden met een lagere
temperatuur over een bepaalde tijd
Wat is temperatuur?
• = maat voor hoe warm of koud iets is
= maat voor de gemiddelde bewegingsenergie van atomen en moleculen (trillingen)
• Temperatuur θ graden Celsius °C
• Thermodynamische Temperatuur T Kelvin K
o 273.15 K = 0°C
Warmtestroom:
• Transportmechanismen:
o Geleiding / conductie
o Convectie
o Straling
o Faseovergang (bv verdamping)
,Basisbegrippen Warmtetransport
• Warmte Q
o = een hoeveelheid energie in Joule J
• Warmtestroom of warmteflux Q’ of Φ (Phi)
o = een hoeveelheid energie per tijdseenheid = [J/s] = [W]
• Warmtestroomdichtheid q
o = warmtestroom door een oppervlak = [(J/s)/m² ] of [W/m²]
Transportmechanismen
= Manier waarop warmte wordt doorgegeven
1. Geleiding / Conductie:
o is het lokaal trillen van deeltjes, deze verplaatsen zich niet, ze geven enkel
bewegingsenergie door aan elkaar door aanraking
kan enkel geleiding zijn als de deeltjes elkaar aanraken. bv in een vaste stof
o Formule: q=-k▽T
2. Convectie
o Meevoeren van warmte door een stromend fluïdum (in gassen / vloeistoffen)
o Kan gedwongen of natuurlijk zijn
bij gedwongen is er een ventilator, een medium dat de richting kan doen
veranderen. (Er is een veel sneller warmtetransport)
natuurlijk is puur de luchtverplaatsing zonder invloeden
o Formule: q=h△T
3. Straling
o warmteoverdracht door elektromagnetische golven, uitgestraald naar alle andere
vlakken die de golven kunnen ontvangen. De hoeveelheid ‘warmte’ die uitgestraald
wordt, is afhankelijk van de temperatuur van het voorwerp.
o Geen medium nodig deeltjes aan het oppervlak trillen en geven warmte af
o Netto straling = het verschil tussen ontvangen en uitgezonden straling aan een
oppervlak
o Formule: q=(epsilon) (soort o) T4
, Q= h* ΔT q = -k * ΔT
q is warmtestroomdichtheid q is warmtestroomdichtheid
h is de warmteovergangscoëfficiënt - omdat een gradiënt altijd positief gedefinieerd wordt
ΔT temperatuursverschil k is de warmtegeleidingscoëfficiënt (=λ lambda)
Convectie ΔT temperatuursverschil
Conductie
Deeltjes worden losser
als ze opwarmen
Losser = lichter DUS
warme deeltjes stijgen
Hoe warmer en
actiever we zijn, hoe
straling meer warmte we
uitstralen
q=ε . 𝝳𝝳 . T⁴
q = stralingskracht van object (W* m²)
ε = emissiefactor oppervlakte materiaal (waarde 0
tot 1) hoe goed oppervlak warmte uitstraalt
Symbool = q W/m²
Conductie/Convectie/straling begrijpen en kunnen uitleggen
Toepassingen convectie:
• convectoren:
o opgaande luchtstroom (warme lucht)
+ toevoer van koude lucht langs onder
kan versterkt worden door ventilo-convectoren => lucht aanzuigen
• convectie kan gedwongen en natuurlijk gebeuren
natuurlijk: luchtstroom gebeurd volgens de
luchtdruk ( die bepaald wordt door de
omgevingstemperatuur)
gedwongen: drukverschil opleggen
natuurlijke luchtstroom wordt niet meer
gevolgd, zelfde principe wanneer het hard
waait
bv: pompen in een verwarmingssysteem,
ventilatoren, ventilo-convectoren
, Toepassing straling:
• als we minder straling krijgen dan we afgeven, krijgen we een koud gevoel
• stralings assymetrie: we krijgen meer straling aan de ene kant dan aan de andere
o bv: een koude en een warme muur, waardoor 1 kant van ons lichaam is warmer dan
de andere oncomfortabel gevoel
Blackbody radiator:
• Zwart lichaam absorbeert alle omgevende straling en zal alle energie terug uitstralen in één
richting.
• Een zwart lichaam = perfecte straler, bestaat enkel theoretisch hierdoor spreken we
van een grijs lichaam: echt lichaam (materialen)
echte materialen hebben geen constante epsilon, er wordt niet even hard gestraald in elke
golflengte
• Gepolijste, niet-edele metalen vertonen een veel geringere stralingsuitwisseling, hier moeten
we rekening mee houden bij het ontwerpen
o Ze hebben een hoge reflectiviteit, waardoor ze weinig straling absorberen/uitstralen
• we willen hoge absorptiewaarden, om veel warmte te kunnen uitstralen
o we mogen radiatoren dus nooit verven met metaalhoudende verf
E= epsylon
hoe goed oppervlak warmte uitstraalt
Onrealistisch
Theoretische benadering
