Bouwfysica
Inhoud cursus:
- Warmte(transport)
- Vocht (transport)
- Ventilatie
Inleiding Warmtetransport
Warmte = vorm van energie (joule J)
Zal streven naar een evenwicht
Warmtestroom: van gebieden met hoge temperatuur naar lageren
Temperatuur = maat voor hoe warm of koud iets is = de gemiddelde bewegingsenergie van atomen
en moleculen (trillingen)
- Temperatuur θ graden Celsius °C
- Thermodynamische Temperatuur T Kelvin K
- 273,15 K = 0°C
Transportmechanismen voor warmtestromen
- Stroom = een verplaatsing per seconden
- Soorten mechanismen:
Geleiding/conductie
Convectie
Straling
Warmte Q = hoeveelheid energie in joule
Warmtestroom of warmteflux Q’ of Φ (Phi) = hoeveelheid energie per tijdseenheid = [J/s] = [W]
Warmtestroomdichtheid q = warmtestroom door een oppervlak = [(J/s)/m² ] of [W/m²]
Geleiding/Conductie = doorgeven bewegingsenergie aan aangrenzende deeltjes (vaste stoffen)
Convectie = meevoeren van warmte door een stromend fluïdum (in gassen/vloeistoffen)
Straling = uitstaling van warmte in de vorm van elektromagnetische golven.
De hoeveelheid ‘warmte’ die uitgestraald wordt, is afhankelijk van de temperatuur van het
voorwerp. (Geen medium nodig)
, Opgelet, k = λ ! Q/t = λ A ΔT/d (-: richting van verandering)
Convectie:
- In een convector ( ¿ radiator: vloeistof doorheen heel de radiator)
- Convector = warmt de lucht onderaan op en stroomt verder
Natuurlijke convectie
- Ventiloconvector = toevoeging ventilator
Gedwongen convectie (richting wordt beïnvloed)
- Verschil natuurlijke convectie en gedwongen convectie
Buitenwand: gedwongen convectie (buitenwind heeft invloed)
Binnenwand: natuurlijke convectie
,Straling:
- Bij een ideaal lichaam = zwart llichaam ἐ = 1
- Grijs lichaam (niet enkel absorptie en emissie)
- Warmt element onder het raam om warmtegordijn te creëren
Niet-metaalachtige bouwmaterialen (gangbare oppervlaktetemperaturen)
emissiefactor ε = 0.85 à 0.95
geplijste, niet-edele metalen
ε = 0.026 - 0.070
binnenoppervlak van een buitenmuur straling ontvangt van de andere binnenmuren van het lokaal
(stralend op een temperatuur, ongeveer gelijk aan de binnenluchttemperatuu)
hs = 4,8 à 5,5 W/m²K
Voor slechte stralers (veel reflectie) (vb: gepolijste metalen) geldt:
hs = 2 W/m²K
Thermische geleidbaarheid of Warmtegeleidingscoëfficient λ (lambda)
- materiaaleigenschap
- hoeveel energie die per seconde door een vlak van 1 m² gaat bij een eenheidsdikte van 1 m,
per graad temperatuurverschil
- W/(m.K)
- Isolatie: 0.2- 0.3 λ
, Warmteweerstand R
- Constructie-eigenschap: van materiaallagen
- m².K/W
- hoe groter R, hoe groter de weerstand die de warmtestroom ondervindt en hoe beter de
materiaallaag isoleert
R = d/λ (bij een constructie van 1 laag)
Rc = R1 + R2 + ... + Rn
Overgangsweerstanden Rsi en Rse [m².K/W]
s = surface, i = interior, e = exterior
Om straling en convectie in rekening te brengen => Afhankelijk van richting warmtestroom
Rsi = 1/hi met hi = overgangscoëfficient binnen
Rse = 1/he met he = overgangscoëfficient buiten (gedwongen convectie => 0.4)
Meerdere materiaallagen Rc = R1 + R2 + ... + Rn
Incl. Overgangsweerstanden Rtot = Rsi + Rc + Rse
R-waarde samengestelde wand = ∑Rn
Warmtedoorgangscoëfficiënt U
- van een constructie
- W/(m².K)
- de hoeveelheid warmte die door een constructie gaat per seconde (s) per vierkante meter
(m2) per graad temperatuurverschil (K)
- U = 1/Rtot
{Stationaire rekenmethodes (constant) dynamische rekenmethodes (varieert)}
Inhoud cursus:
- Warmte(transport)
- Vocht (transport)
- Ventilatie
Inleiding Warmtetransport
Warmte = vorm van energie (joule J)
Zal streven naar een evenwicht
Warmtestroom: van gebieden met hoge temperatuur naar lageren
Temperatuur = maat voor hoe warm of koud iets is = de gemiddelde bewegingsenergie van atomen
en moleculen (trillingen)
- Temperatuur θ graden Celsius °C
- Thermodynamische Temperatuur T Kelvin K
- 273,15 K = 0°C
Transportmechanismen voor warmtestromen
- Stroom = een verplaatsing per seconden
- Soorten mechanismen:
Geleiding/conductie
Convectie
Straling
Warmte Q = hoeveelheid energie in joule
Warmtestroom of warmteflux Q’ of Φ (Phi) = hoeveelheid energie per tijdseenheid = [J/s] = [W]
Warmtestroomdichtheid q = warmtestroom door een oppervlak = [(J/s)/m² ] of [W/m²]
Geleiding/Conductie = doorgeven bewegingsenergie aan aangrenzende deeltjes (vaste stoffen)
Convectie = meevoeren van warmte door een stromend fluïdum (in gassen/vloeistoffen)
Straling = uitstaling van warmte in de vorm van elektromagnetische golven.
De hoeveelheid ‘warmte’ die uitgestraald wordt, is afhankelijk van de temperatuur van het
voorwerp. (Geen medium nodig)
, Opgelet, k = λ ! Q/t = λ A ΔT/d (-: richting van verandering)
Convectie:
- In een convector ( ¿ radiator: vloeistof doorheen heel de radiator)
- Convector = warmt de lucht onderaan op en stroomt verder
Natuurlijke convectie
- Ventiloconvector = toevoeging ventilator
Gedwongen convectie (richting wordt beïnvloed)
- Verschil natuurlijke convectie en gedwongen convectie
Buitenwand: gedwongen convectie (buitenwind heeft invloed)
Binnenwand: natuurlijke convectie
,Straling:
- Bij een ideaal lichaam = zwart llichaam ἐ = 1
- Grijs lichaam (niet enkel absorptie en emissie)
- Warmt element onder het raam om warmtegordijn te creëren
Niet-metaalachtige bouwmaterialen (gangbare oppervlaktetemperaturen)
emissiefactor ε = 0.85 à 0.95
geplijste, niet-edele metalen
ε = 0.026 - 0.070
binnenoppervlak van een buitenmuur straling ontvangt van de andere binnenmuren van het lokaal
(stralend op een temperatuur, ongeveer gelijk aan de binnenluchttemperatuu)
hs = 4,8 à 5,5 W/m²K
Voor slechte stralers (veel reflectie) (vb: gepolijste metalen) geldt:
hs = 2 W/m²K
Thermische geleidbaarheid of Warmtegeleidingscoëfficient λ (lambda)
- materiaaleigenschap
- hoeveel energie die per seconde door een vlak van 1 m² gaat bij een eenheidsdikte van 1 m,
per graad temperatuurverschil
- W/(m.K)
- Isolatie: 0.2- 0.3 λ
, Warmteweerstand R
- Constructie-eigenschap: van materiaallagen
- m².K/W
- hoe groter R, hoe groter de weerstand die de warmtestroom ondervindt en hoe beter de
materiaallaag isoleert
R = d/λ (bij een constructie van 1 laag)
Rc = R1 + R2 + ... + Rn
Overgangsweerstanden Rsi en Rse [m².K/W]
s = surface, i = interior, e = exterior
Om straling en convectie in rekening te brengen => Afhankelijk van richting warmtestroom
Rsi = 1/hi met hi = overgangscoëfficient binnen
Rse = 1/he met he = overgangscoëfficient buiten (gedwongen convectie => 0.4)
Meerdere materiaallagen Rc = R1 + R2 + ... + Rn
Incl. Overgangsweerstanden Rtot = Rsi + Rc + Rse
R-waarde samengestelde wand = ∑Rn
Warmtedoorgangscoëfficiënt U
- van een constructie
- W/(m².K)
- de hoeveelheid warmte die door een constructie gaat per seconde (s) per vierkante meter
(m2) per graad temperatuurverschil (K)
- U = 1/Rtot
{Stationaire rekenmethodes (constant) dynamische rekenmethodes (varieert)}
