BOUWENERGIE 1 – warmte
Examenvragen
1
,Basisbegrippen warmtetransport
Naam Definitie / formule Symbool Eenheid
Warmte Een hoeveelheid energie in Joule = dit Q Joule
is een maat voor de beweginsenergie
van de deeltjes (aantal keer dat ze
trillen)
Warmtestroom of warmteflux ‘ = afgeleide naar tijd Q’ Watt of Joule/sec
Warmtestroomdichtheid Warmtestroom door oppervlak q W/m2 of j/s / m²
(we maken een kleine letter omdat het
door het opp gaat Q → q)
(k = )
Thermische geleidbaarheid / Verplaatsing van energie door W/(m.K)
Warmtegeleidingscoëfficiënt / materiaal door een temp verschil
Lambda
Warmteweerstand Constructie eigenschap R M².K/W
R= d/ lamda
Rtot = Rse + R1 + R2+ … + Rsi
hoe groter R, hoe groter de weerstand
die de warmtestroom ondervindt om
door de constructie te stromen =
betere isolatie
Overgangsweerstanden R si en R se
Warmtedoorgangscoëfficiënt hoeveel warmte door een constructie
gaat U W/ (m² . K)
Warmteweerstand van een luchtspouw
geen vaste stof tov andere materialen
3 mogelijkheden
- Niet: tabel toepassen
- Matig: warmteweerstand in tabel
halveren
- Sterk: alles langs de buitenkant van de
spouw laten vallen maar extra Rsi
gebruiken.
2
,Transportmechanismen
Geleiding/ conductie = doorgeven van bewegingsenergie aan aangrenzende deeltjes (in
vaste stoffen) -> de deeltjes stoten tegen elkaar en geven zo hun bewegingsenergie door dit
tot aan de hand. Dit is warmte transport door geleiding
Voor warmteoverdracht voor geleiding heb je materiaal nodig (handvat) , maar verplaatst
zich niet = verschil met convectie (altijd van warm naar koud)
Temperatuurverschil en warmtegeleidingscoëfficiënt → bepaalt de geleiding
Convectie = deeltjes gaan terug verplaatsen zoals bij conductie, maar omdat het hier geen
vaste stof is maar vloeistof/gas (stromend fluïdum), gaan de deeltjes botsen en verplaatsen
ze.
˗ Warmte stijgt
˗ Deeltjes botsen tegen elkaar
˗ Ze worden lichter en gaan naar boven
˗ Wat nog niet warm is gaat naar onder = zo is er veel beweging
meevoeren van warmte door een stromend fluïdum (in gassen/ vloeistoffen) opstijgen van
warme deeltjes en ze gaan zich verplaatsen
2 types convectie
- Gedwongen convectie : externe kracht (wind, ventilator) (laminaire stroming)
- Natuurlijke convectie : ten gevolge van verschillende densiteit door temperatuurverschil
(turbulente stroming)
→ Zorgen voor andere luchtverplaatsingen patronen
Straling = uitstraling van warmte in de vorm van elektromagnetische golven -> hvl warmte
uitgestraald wordt is afhankelijk van temp van voorwerp (geen medium nodig)
= opp. eig → opp van materiaal laag gaat bepalen hvl het opp gaat kunnen uitstralen
= 1 → zwarte straler = ga de energie absorberen + uitzenden, verschil met echte straler
= lager dan 1 = echte/ grijze straler → kunnen en stuk van de straling terugkaatsen/
doorsturen/ combineren
KORT:
Conductie: materiaal nodig, materiaal blijft ter plaatse
Convectie: materiaal nodig, materiaal verplaatst
Straling: geen materiaal nodig
3
,Hoe komt het dat zwarte straler emmisiviteit van 1 heeft en echt opp niet?
Emmisiviteit ook gelinkt aan absorptie -> zwarte straler kan perfect uitstralen + absorberen
(alle energie opnemen en terug uitzenden) -> echte oppervlakken kunnen dat niet
Waarom absorptie van echte opp geen 100%? Ze reflecteren een deel van straling +
doorlaten
Meeste niet metaalachtige bouwmaterialen hebben hoge emmisiefactor (0,85-0,95)
Gepolijste, niet-edele metalen zijn uitzondering hebben heel lage (0,02-0,07) -> gaan
heel veel reflecteren (is bijna een spiegel) -> deze goed om in ramen gebruiken ->
gaan warmte weer wegsturen
Hi en He = combinatie van convectieve coëfficiënt en straling coëfficiënt van binnen en
buiten
De meeste bouwmaterialen die geen metaal zijn, stralen warmte goed uit. Bij normale
oppervlaktetemperaturen ligt hun emissiefactor (hoe goed ze warmte uitstralen) tussen
0,85 en 0,95. Gepolijste metalen (die niet van edel metaal zijn) stralen veel minder warmte
uit, met een emissiefactor van slechts 0,026 tot 0,070.
In een typische situatie waarin de binnenkant van een buitenmuur warmte ontvangt van
andere binnenmuren in een ruimte (die ongeveer dezelfde temperatuur hebben als de
binnenlucht), is de warmtestroom door straling 4,8 tot 5,5 W/m²K. Maar als het materiaal
slecht warmte uitstraalt (zoals gepolijste metalen, die meer reflecteren), is die
warmtestroom lager, namelijk maar 2 W/m²K.
4
,Warmteweerstand R
˗ van een materiaal laag/materiaallagen = constructie-eigenschap
˗ m².K/W
˗ hoe groter R, hoe groter de weerstand die de warmtestroom ondervindt en hoe beter de
materiaal laag isoleert
˗ R = d/λ
˗ Meerdere materiaallagen Rc = R1 + R2 + ... + Rn
˗ Overgangsweerstanden = Rtot = Rsi + Rc + Rse
˗ Verschil Rsi en Rse
o Verschil in convectie – buiten meer convectie door de wind
o Andere tempratuur
o Andere omgevingstempratuur
→ ze hebben andere waarden omdat er buiten veel meer convectie is (wind) (Rsi en Rse)
Om straling en convectie in rekening te brengen afhankelijk van richting warmtestroom
R si = 1/hi met hi = overgang coëfficiënt binnen
R se = 1/he met he = overgang coëfficiënt buiten
o Rsi= verschillend voor verschillende richtingen van warmtestroom → makkelijker
om naar boven te gaan dan naar beneden
o Rse = is hetzelfde van richting voor de warmtestroom → doordat er wind is en dit
is belangrijk voor het effect van het opdrijven van warme lucht
˗ Straling wordt bepaald door de tempratuur en hvl netto het uitstraalt wanr die krijgt ook
straling binnen. En hangt dus af van de tempratuur van de wand zelf en de tempratuur
van de omgeving → anders voor opp binnen/ buiten ( anders door opp temp en
omgevingtemp)
Warmteweerstand van een luchtspouw
In de luchtspouw is convectie en straling van de andere opp naar elkaar – 3 soorten:
˗ Niet geventileerde luchtspouw
˗ Matig geventileerde luchtspouw
˗ Sterk geventileerde luchtspouw
5
, Niet geventileerde luchtlaag
Matige geventileerde luchtlaag
Indien de totale opp van de ventilatieopeningen voldoet aan de volgende voorwaarden
˗ Kleiner dan 500 mm² maar groter/ gelijk aan 1500mm² per m lengte (verticaal)
˗ Kleiner dan 500 mm² maar groter/ gelijk aan 1500mm² per m² luchtlaag (horizontaal)
De zelfde tabel gebruiken als niet geventileerd maar : 2 – want hier is wel ventilatie,
is de totale warmteweerstand van de bouwlagen tussen de luchtlaag en de buitenomgeving
groter dan 0,15 m².K/W – dan zal de warmteweerstand begrensd blijven tot deze waarde.
Sterk geventileerde luchtlaag
Alles langs de buitenkant van de spouw laten vallen
Vb: weerstand buitenspouwblad schrappen → nu mag je Rsi toepassen en niet gwn de Rse
Niet (of gedeeltelijk) homogene wand – vb houtskelet
Opsplitsen, je past de verhouding toe op die verschillende stukken om de totale weerstand
van de wand te berekenen.
Je neemt het rekenkundig gemiddelde van de deeltjes die je kan onderscheiden en WEL
homogeen zijn.
Kort: kijken wat er is en welke verhoudingen, je berekent de U/R waarde en je past hiervoor
het gemiddelde toe
Vensters (en deuren), een geval apart
˗ U f/p van het raam/deurkozijn (frame/paneel)
˗ Psi van het raamkozijn [W/(m·K)] (spacer)
˗ U g van het glas [W/(m²·K)]
6
Examenvragen
1
,Basisbegrippen warmtetransport
Naam Definitie / formule Symbool Eenheid
Warmte Een hoeveelheid energie in Joule = dit Q Joule
is een maat voor de beweginsenergie
van de deeltjes (aantal keer dat ze
trillen)
Warmtestroom of warmteflux ‘ = afgeleide naar tijd Q’ Watt of Joule/sec
Warmtestroomdichtheid Warmtestroom door oppervlak q W/m2 of j/s / m²
(we maken een kleine letter omdat het
door het opp gaat Q → q)
(k = )
Thermische geleidbaarheid / Verplaatsing van energie door W/(m.K)
Warmtegeleidingscoëfficiënt / materiaal door een temp verschil
Lambda
Warmteweerstand Constructie eigenschap R M².K/W
R= d/ lamda
Rtot = Rse + R1 + R2+ … + Rsi
hoe groter R, hoe groter de weerstand
die de warmtestroom ondervindt om
door de constructie te stromen =
betere isolatie
Overgangsweerstanden R si en R se
Warmtedoorgangscoëfficiënt hoeveel warmte door een constructie
gaat U W/ (m² . K)
Warmteweerstand van een luchtspouw
geen vaste stof tov andere materialen
3 mogelijkheden
- Niet: tabel toepassen
- Matig: warmteweerstand in tabel
halveren
- Sterk: alles langs de buitenkant van de
spouw laten vallen maar extra Rsi
gebruiken.
2
,Transportmechanismen
Geleiding/ conductie = doorgeven van bewegingsenergie aan aangrenzende deeltjes (in
vaste stoffen) -> de deeltjes stoten tegen elkaar en geven zo hun bewegingsenergie door dit
tot aan de hand. Dit is warmte transport door geleiding
Voor warmteoverdracht voor geleiding heb je materiaal nodig (handvat) , maar verplaatst
zich niet = verschil met convectie (altijd van warm naar koud)
Temperatuurverschil en warmtegeleidingscoëfficiënt → bepaalt de geleiding
Convectie = deeltjes gaan terug verplaatsen zoals bij conductie, maar omdat het hier geen
vaste stof is maar vloeistof/gas (stromend fluïdum), gaan de deeltjes botsen en verplaatsen
ze.
˗ Warmte stijgt
˗ Deeltjes botsen tegen elkaar
˗ Ze worden lichter en gaan naar boven
˗ Wat nog niet warm is gaat naar onder = zo is er veel beweging
meevoeren van warmte door een stromend fluïdum (in gassen/ vloeistoffen) opstijgen van
warme deeltjes en ze gaan zich verplaatsen
2 types convectie
- Gedwongen convectie : externe kracht (wind, ventilator) (laminaire stroming)
- Natuurlijke convectie : ten gevolge van verschillende densiteit door temperatuurverschil
(turbulente stroming)
→ Zorgen voor andere luchtverplaatsingen patronen
Straling = uitstraling van warmte in de vorm van elektromagnetische golven -> hvl warmte
uitgestraald wordt is afhankelijk van temp van voorwerp (geen medium nodig)
= opp. eig → opp van materiaal laag gaat bepalen hvl het opp gaat kunnen uitstralen
= 1 → zwarte straler = ga de energie absorberen + uitzenden, verschil met echte straler
= lager dan 1 = echte/ grijze straler → kunnen en stuk van de straling terugkaatsen/
doorsturen/ combineren
KORT:
Conductie: materiaal nodig, materiaal blijft ter plaatse
Convectie: materiaal nodig, materiaal verplaatst
Straling: geen materiaal nodig
3
,Hoe komt het dat zwarte straler emmisiviteit van 1 heeft en echt opp niet?
Emmisiviteit ook gelinkt aan absorptie -> zwarte straler kan perfect uitstralen + absorberen
(alle energie opnemen en terug uitzenden) -> echte oppervlakken kunnen dat niet
Waarom absorptie van echte opp geen 100%? Ze reflecteren een deel van straling +
doorlaten
Meeste niet metaalachtige bouwmaterialen hebben hoge emmisiefactor (0,85-0,95)
Gepolijste, niet-edele metalen zijn uitzondering hebben heel lage (0,02-0,07) -> gaan
heel veel reflecteren (is bijna een spiegel) -> deze goed om in ramen gebruiken ->
gaan warmte weer wegsturen
Hi en He = combinatie van convectieve coëfficiënt en straling coëfficiënt van binnen en
buiten
De meeste bouwmaterialen die geen metaal zijn, stralen warmte goed uit. Bij normale
oppervlaktetemperaturen ligt hun emissiefactor (hoe goed ze warmte uitstralen) tussen
0,85 en 0,95. Gepolijste metalen (die niet van edel metaal zijn) stralen veel minder warmte
uit, met een emissiefactor van slechts 0,026 tot 0,070.
In een typische situatie waarin de binnenkant van een buitenmuur warmte ontvangt van
andere binnenmuren in een ruimte (die ongeveer dezelfde temperatuur hebben als de
binnenlucht), is de warmtestroom door straling 4,8 tot 5,5 W/m²K. Maar als het materiaal
slecht warmte uitstraalt (zoals gepolijste metalen, die meer reflecteren), is die
warmtestroom lager, namelijk maar 2 W/m²K.
4
,Warmteweerstand R
˗ van een materiaal laag/materiaallagen = constructie-eigenschap
˗ m².K/W
˗ hoe groter R, hoe groter de weerstand die de warmtestroom ondervindt en hoe beter de
materiaal laag isoleert
˗ R = d/λ
˗ Meerdere materiaallagen Rc = R1 + R2 + ... + Rn
˗ Overgangsweerstanden = Rtot = Rsi + Rc + Rse
˗ Verschil Rsi en Rse
o Verschil in convectie – buiten meer convectie door de wind
o Andere tempratuur
o Andere omgevingstempratuur
→ ze hebben andere waarden omdat er buiten veel meer convectie is (wind) (Rsi en Rse)
Om straling en convectie in rekening te brengen afhankelijk van richting warmtestroom
R si = 1/hi met hi = overgang coëfficiënt binnen
R se = 1/he met he = overgang coëfficiënt buiten
o Rsi= verschillend voor verschillende richtingen van warmtestroom → makkelijker
om naar boven te gaan dan naar beneden
o Rse = is hetzelfde van richting voor de warmtestroom → doordat er wind is en dit
is belangrijk voor het effect van het opdrijven van warme lucht
˗ Straling wordt bepaald door de tempratuur en hvl netto het uitstraalt wanr die krijgt ook
straling binnen. En hangt dus af van de tempratuur van de wand zelf en de tempratuur
van de omgeving → anders voor opp binnen/ buiten ( anders door opp temp en
omgevingtemp)
Warmteweerstand van een luchtspouw
In de luchtspouw is convectie en straling van de andere opp naar elkaar – 3 soorten:
˗ Niet geventileerde luchtspouw
˗ Matig geventileerde luchtspouw
˗ Sterk geventileerde luchtspouw
5
, Niet geventileerde luchtlaag
Matige geventileerde luchtlaag
Indien de totale opp van de ventilatieopeningen voldoet aan de volgende voorwaarden
˗ Kleiner dan 500 mm² maar groter/ gelijk aan 1500mm² per m lengte (verticaal)
˗ Kleiner dan 500 mm² maar groter/ gelijk aan 1500mm² per m² luchtlaag (horizontaal)
De zelfde tabel gebruiken als niet geventileerd maar : 2 – want hier is wel ventilatie,
is de totale warmteweerstand van de bouwlagen tussen de luchtlaag en de buitenomgeving
groter dan 0,15 m².K/W – dan zal de warmteweerstand begrensd blijven tot deze waarde.
Sterk geventileerde luchtlaag
Alles langs de buitenkant van de spouw laten vallen
Vb: weerstand buitenspouwblad schrappen → nu mag je Rsi toepassen en niet gwn de Rse
Niet (of gedeeltelijk) homogene wand – vb houtskelet
Opsplitsen, je past de verhouding toe op die verschillende stukken om de totale weerstand
van de wand te berekenen.
Je neemt het rekenkundig gemiddelde van de deeltjes die je kan onderscheiden en WEL
homogeen zijn.
Kort: kijken wat er is en welke verhoudingen, je berekent de U/R waarde en je past hiervoor
het gemiddelde toe
Vensters (en deuren), een geval apart
˗ U f/p van het raam/deurkozijn (frame/paneel)
˗ Psi van het raamkozijn [W/(m·K)] (spacer)
˗ U g van het glas [W/(m²·K)]
6
