Ontdek het huis van de toekomst Vervoer

Een module over warmte en isolatie

1. Warmtestroom enkele muur

Inleiding

In een bestaand huis kun je meten hoeveel energie het kost om het huis te verwarmen, maar als alle afmetingen en bouwmaterialen bekend zijn, kan dit energiegebruik ook vooraf worden berekend. Dit heeft als voordeel dat al vóór de bouw bepaald kan worden hoe goed een huis geïsoleerd is.

Om de isolatiewaarde van een huis te berekenen, worden er een aantal definities en formules gebruikt. Naast de materiaaldikte $$$d$$$, zijn er de warmtestromen $$$\Phi$$$ en $$$q$$$, het temperatuurverschil $$$\Delta \theta$$$, de warmtegeleidingscoëfficiënt $$$\lambda$$$, de warmtedoorgangscoëfficiënt $$$U$$$ en warmteweerstand $$$R$$$. Daarnaast is er soms sprake van een correctiefactor $$$\alpha$$$.

In dit hoofdstuk en in de volgende hoofdstukken zal stapsgewijs worden uitgelegd hoe al deze grootheden met elkaar te maken hebben en hoe uiteindelijk de totale energierekening van een huis berekend kan worden.

Meten en Berekenen
Het is efficiënter om vooraf te berekenen wat het energieverbruik zal zijn dan het achteraf te moeten meten

Kennis

In figuur is een enkele muur schematisch weergegeven. De binnentemperatuur wordt aangegeven met $$$\theta_{i}$$$ (i van intern) en de buitentemperatuur met $$$\theta_{e}$$$ (e van extern). De binnentemperatuur die de meeste mensen prettig vinden ligt rond 20 ºC. In Nederland is het buiten meestal kouder dan 20 ºC, behalve op warmte zomerdagen. De warmtestroom loopt van een hoge naar een lage temperatuur dus de warmtestroom gaat meestal van binnen naar buiten.

EnkeleMuur
Schematische weergave enkele muur

De grootte van de warmtestroom $$$q$$$ door één vierkante meter kan worden berekend met het temperatuurverschil $$$\Delta \theta$$$ en de warmteweerstand $$$R$$$:

$$q = \frac{\Delta \theta}{R} \textrm{, met} $$ $$\Delta \theta = \theta_{i} - \theta_{e}.$$

Als het temperatuurverschil ($$$\Delta \theta$$$) groter wordt, zal de warmtestroom ($$$q$$$) ook groter worden. Als de warmteweerstand ($$$R$$$) groter wordt, zal de warmtestroom juist kleiner worden. Om het warmteverlies zo klein mogelijk te maken, moet $$$R$$$ dus zo groot mogelijk zijn. De warmteweerstand van een materiaal, $$$R_{m}$$$, kan als volgt worden berekend:

$$R_{m} = \frac{d}{\lambda}. $$

Een dikker materiaal (grotere $$$d$$$) heeft dus een grotere warmteweerstand. De warmtegeleidingscoëfficiënt $$$\lambda$$$ geeft aan hoe goed een materiaal warmte geleidt. Als een materiaal een goede geleider is, zal het een slechte isolator zijn. Dit zie je terug in bovenstaande formule: als $$$\lambda$$$ groter wordt, wordt $$$R_{m}$$$ juist kleiner.

Samenvatting

De totale warmtestroom $$$q$$$ per vierkante meter muur (in W/m2) kan als volgt worden berekend:

$$q = \frac{\theta_{i} - \theta_{e}}{R} = (\theta_{i} - \theta_{e})\frac{\lambda}{d}.$$

Hierin zijn $$$\theta_{i}$$$ en $$$\theta_{e}$$$ de binnen- en buitentemperatuur (in ºC), $$$R$$$ de warmteweerstand (in m2K/W), $$$\lambda$$$ de warmtegeleidingscoëfficiënt (in W/mK) en $$$d$$$ de dikte (in m).

Als je bovenstaande uitleg begrepen hebt, kun je met het eerste level aan de slag, veel succes!

Level 1: Enkele muur