Bouwfysica
Les 1: Warmte
Bouwfysica is het deelgebied van de bouwkunde dat zich bezighoudt met de natuurkundige
verschijnselen die van invloed zijn op:
• Comfort (binnenklimaat etc.) • Duurzaamheid van gebouwen
• Energiehuishouding • Brandveiligheid
• Bewoonbaarheid van gebouwen
Natuurkundige verschijnselen:
• Warmte/energie • Geluid
• Vocht • Licht
• Luchttransport
Op verschillende niveaus:
• Stedenbouw • Constructies/materialen
• Gebouw • Installaties
• Ruimte/vertrek
Warmte = energie, beweging
1. Moleculen in beweging 2. Wrijving bij beweging
Temperatuurschaal
1. Celsius
0 : water is bevroren (vloeibaar naar vast)
100 : water kookt (vloeibaar naar gasvormig)
2. Kelvin
0 K = -273 C : moleculen bewegen niet meer schaalverdeling als bij Celsius
De warmtestroom is het aantal Joule [J] dat per seconde [s] door een constructie gaat J/s
wordt ook wel Watt [W] genoemd
Hoe groter het temperatuurverschil (T), hoe groter de warmtestroom (Q) Warmtestroom
per m2 → warmtestroomdichtheid q [W/m2]
Warmte transsport mechanisme:
3 manieren van transport: straling, geleiding en convectie.
Straling
Warmtetransport tussen twee lichamen, die onderling een verschillend temperatuurniveau
hebben. Medium onbekend Afstand onafhankelijk
Let op:
Meestal bolvormige uitstraling dus dan neemt de intensiteit wel af met de afstand
Maar als de bundel geconcentreerd is op één punt, dan blijft de intensiteit gelijk
onafhankelijk van de afstand Vgl. lichtbron, laser
Geleiding
Warmtetransport binnen een materiaal.
Medium: de moleculen van dat materiaal geven de warmte door (beweging) Afstand
afhankelijk
Het materiaal, dat de warmte geleidt, heeft een mate van weerstand en geeft aan de
oppervlakte weer warmte af naar de omgeving → hoe groter de afstand, hoe kouder de
geleider Voorbeeld: solderen, koekenpan
, Convectie (stroming):
Warmtetransport via een materiaal.
Medium: het warme materiaal (vaak lucht of water) transporteert de warmte naar een
kouder gebied
Afstand afhankelijk
Het medium, dat de warmte verplaatst, komt op koudere plaatsen, dus daar treedt verlies
op.
Ook kan het medium mengen met een kouder medium.
Voorbeeld: luchtballon, thermosfles
Tsi: temperatuur per opp. binnen.
Tse: temperatuur per opp. buiten.
Warmtegeleidingscoëfficiënt [] en
dikte [d] bepalen de warmtegeleiding:
/d.
Maar warmtegeleiding kan je bij meerdere lagen niet optellen.
Daarom werken we met warmteweerstand: Rm = d/ [m2.K/W]
R = Resistance,
m = het materiaal
Weerstanden kan je wel optellen.
Uit de gezamenlijke weerstand kan de warmtestroom weer worden bepaald.
Voorbeeld enkele laag:
100 mm minerale wol ( = 0,033 W/m.K): Rm = 0,1/0,033 = 3,0 m2.K/W
Bij een ΔT = 20 °C → q = ΔT / R = 20/3 = 6,7 W/m2
K = W/m2
m2.K/W
Warmteoverdracht door convectie en straling treedt op bij de overgang van lucht naar
constructie. We noemen dit de warmte-overgangscoëfficiënt α
αs + αc = overgangscoëfficiënt voor straling en convectie
Samen vormen ze dus een weerstand voor de
warmtestroom van lucht naar constructie en
van constructie naar lucht: de overgangsweerstanden
binnen en buiten
1/αs + 1/αc = Rse of Rsi
Genormeerd:
Buitenzijde (verticale) constructie = Rse (0,04 m2.K/W)
Binnenzijde (verticale) constructie = Rsi (0,13 m2.K/W)
Les 1: Warmte
Bouwfysica is het deelgebied van de bouwkunde dat zich bezighoudt met de natuurkundige
verschijnselen die van invloed zijn op:
• Comfort (binnenklimaat etc.) • Duurzaamheid van gebouwen
• Energiehuishouding • Brandveiligheid
• Bewoonbaarheid van gebouwen
Natuurkundige verschijnselen:
• Warmte/energie • Geluid
• Vocht • Licht
• Luchttransport
Op verschillende niveaus:
• Stedenbouw • Constructies/materialen
• Gebouw • Installaties
• Ruimte/vertrek
Warmte = energie, beweging
1. Moleculen in beweging 2. Wrijving bij beweging
Temperatuurschaal
1. Celsius
0 : water is bevroren (vloeibaar naar vast)
100 : water kookt (vloeibaar naar gasvormig)
2. Kelvin
0 K = -273 C : moleculen bewegen niet meer schaalverdeling als bij Celsius
De warmtestroom is het aantal Joule [J] dat per seconde [s] door een constructie gaat J/s
wordt ook wel Watt [W] genoemd
Hoe groter het temperatuurverschil (T), hoe groter de warmtestroom (Q) Warmtestroom
per m2 → warmtestroomdichtheid q [W/m2]
Warmte transsport mechanisme:
3 manieren van transport: straling, geleiding en convectie.
Straling
Warmtetransport tussen twee lichamen, die onderling een verschillend temperatuurniveau
hebben. Medium onbekend Afstand onafhankelijk
Let op:
Meestal bolvormige uitstraling dus dan neemt de intensiteit wel af met de afstand
Maar als de bundel geconcentreerd is op één punt, dan blijft de intensiteit gelijk
onafhankelijk van de afstand Vgl. lichtbron, laser
Geleiding
Warmtetransport binnen een materiaal.
Medium: de moleculen van dat materiaal geven de warmte door (beweging) Afstand
afhankelijk
Het materiaal, dat de warmte geleidt, heeft een mate van weerstand en geeft aan de
oppervlakte weer warmte af naar de omgeving → hoe groter de afstand, hoe kouder de
geleider Voorbeeld: solderen, koekenpan
, Convectie (stroming):
Warmtetransport via een materiaal.
Medium: het warme materiaal (vaak lucht of water) transporteert de warmte naar een
kouder gebied
Afstand afhankelijk
Het medium, dat de warmte verplaatst, komt op koudere plaatsen, dus daar treedt verlies
op.
Ook kan het medium mengen met een kouder medium.
Voorbeeld: luchtballon, thermosfles
Tsi: temperatuur per opp. binnen.
Tse: temperatuur per opp. buiten.
Warmtegeleidingscoëfficiënt [] en
dikte [d] bepalen de warmtegeleiding:
/d.
Maar warmtegeleiding kan je bij meerdere lagen niet optellen.
Daarom werken we met warmteweerstand: Rm = d/ [m2.K/W]
R = Resistance,
m = het materiaal
Weerstanden kan je wel optellen.
Uit de gezamenlijke weerstand kan de warmtestroom weer worden bepaald.
Voorbeeld enkele laag:
100 mm minerale wol ( = 0,033 W/m.K): Rm = 0,1/0,033 = 3,0 m2.K/W
Bij een ΔT = 20 °C → q = ΔT / R = 20/3 = 6,7 W/m2
K = W/m2
m2.K/W
Warmteoverdracht door convectie en straling treedt op bij de overgang van lucht naar
constructie. We noemen dit de warmte-overgangscoëfficiënt α
αs + αc = overgangscoëfficiënt voor straling en convectie
Samen vormen ze dus een weerstand voor de
warmtestroom van lucht naar constructie en
van constructie naar lucht: de overgangsweerstanden
binnen en buiten
1/αs + 1/αc = Rse of Rsi
Genormeerd:
Buitenzijde (verticale) constructie = Rse (0,04 m2.K/W)
Binnenzijde (verticale) constructie = Rsi (0,13 m2.K/W)
