Stationair warmtetransport
Ten gevolge van temperatuurverschillen treedt warmtetransport op. Om lang-periodische fenomenen te bestuderen (bijvoorbeeld energieverliezen over een stookseizoen), wordt een stationaire benadering van het warmtetransport gebruikt. Hierbij wordt gerekend met gemiddelde temperatuurrandvoorwaarden over langere periodes. Deze aanpak is niet geschikt om kort-periodische fenomenen zoals condens- en ijzelvorming, of oppervlaktetemperatuurschommelingen door bezonning) te analyseren. In deze gevallen wordt overgestapt naar een niet-stationaire benadering van het warmtetransport.
Transport van warmte gebeurt volgens 3 transportmechanismen:
| 1. | Geleiding | : warmtetransport door een materiaal |
| 2. | Convectie | : warmtetransport door stroming, bijvoorbeeld door luchtstroming |
| 3. | Straling | : warmtetransport van een voorwerp, bijvoorbeeld een radiator |
De hoeveelheid getransporteerde warmte is vooral afhankelijk van het temperatuurverschil en dit voor de 3 transportmechanismen. Per transportmechanisme zijn er nog andere parameters die de grootte van het warmtetransport bepalen.
1. Bij geleiding is de afstand (of dikte) waarover het warmtetransport plaatsvindt van belang. Daarnaast speelt de de warmtegeleidingscoëfficiënt, aangeduid met de Griekse letter λ (spreek uit lambda), een rol.
2. De grootte van de warmteovergangscoëfficiënt voor convectie wordt bepaald de aard van de luchtstroming (turbulent of laminair), de drijvende kracht (natuurlijke of gedwongen convectie) en de warmtetransportrichting (horizontaal, naar boven of naar onder).
3. Bij straling is de warmteoverdracht onder andere afhankelijk van de emissiefactor van het oppervlak (emissie is uitstraling).
Een “zwarte straler” heeft een emissiefactor van 1,0 de hoogst mogelijke waarde. Veel materialen (zoals beton, metselwerk, ...) hebben een emissiefactor die rond de 0,9 ligt. Glad gepolijste oppervlakken kunnen een lagere emissiefactor hebben, waardoor warmteoverdracht door straling beperkt wordt. Van deze eigenschap wordt bijvoorbeeld gebruikt gemaakt in HR-glas. Op de spouwzijde van de binnenste glasplaat is een doorzichtige metaalcoating aangebracht, die het warmtetransport door straling tussen de naar de spouw gerichte oppervlakken van de glasplaten sterk vermindert. De warmteovergangscoëfficiënt voor straling is afhankelijk van de emissiefactor, maar ook van de temperatuurverschillen en hoekfactoren naar omliggende vlakken.
De warmteovergangscoëfficiënten voor convectie (hc of convectieve coëfficiënt) en straling (hr of stralingscoëfficiënt) worden bij elkaar opgeteld, genoteerd als h, en uitgedrukt in W/m2.K (Watt per vierkante meter per Kelvin). De temperatuursprong van 1 K komt overeen met die van 1 °C.
Deze transportmechanismen treden samen op in de spouw van bijvoorbeeld een spouwmuur.
- Geleiding via de metalen spouwankers (vanwege de goede warmtegeleidende eigenschappen van metalen is het noodzakelijk deze warmteverliezen mee te nemen in de berekening);
- Convectie, door optredende luchtstromen wordt de warmte van het warme binnenspouwblad overgedragen aan het koude buitenspouwblad;
- Warmte wordt via straling van het binnenspouwblad zonder beïnvloeding door de tussenliggende luchtlaag getransporteerd naar het buitenspouwblad.
Warmteverliezen kunnen beperkt worden door het temperatuurverschil te verkleinen, door stralingsoverdracht te beperken, door luchtstromingen te beperken en door materialen te gebruiken die de warmte slecht geleiden. Al deze opties komen ook in de praktijk voor:
- Verkleinen van het temperatuurverschil door het verlagen van de binnentemperatuur;
- Beperking warmtegeleiding door het toepassen van een isolatiemateriaal;
- Beperking convectie door het niet ventileren van de spouwen;
- Beperking van straling door het aanbrengen van een lage emissiecoating op glasbladen.
De grootheid waarmee de warmtegeleiding in materialen wordt gekarakteriseerd, is de
warmtegeleidingscoëfficiënt λ. Rekenwaarden en gedeclareerde waarden voor de warmtegeleidingscoëfficiënt zijn opgenomen NBN B 62-002 en addenda (in herziening) en NBN EN 12524.
De grondslag voor de bepaling van deze waarden is NBN EN ISO 10456, samen met diverse Europese productnormen. De Belgische Unie voor technische goedkeuring in de bouw (BUtgb) certificeert via een productgoedkeuring met certificatie (ATG/H) de gedeclareerde waarde van de warmtegeleidingscoëfficiënt van isolatiematerialen, en via een technische goedkeuring met certificatie (ATG), de geschiktheid van producten voor gebruik in specieke toepassingen (spouwmuur, dak, vloer).
Français