home

discl. / ©, lid NVJ

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z


Warmtegeleiding

 

Warmtegeleiding, warmteoverdracht


Soorten warmteoverdacht

Warmteoverdracht vindt plaats door (met dank aan Meuwissen Bouwproducten):

(A) Geleiding of conductie (warmtetransport door een temperatuurverschil in een object of warmteoverdracht tussen twee vaste media (tegen elkaar); de term wordt ook gebruikt bij geleiding van elektriciteit):
 

de warmtestroom is bij geleiding afhankelijk van:
. dikte van het object (d)
. warmtegeleiding coŽfficiŽnt (λ)
. temperatuurverschil (ΔT)
. de doorsnede of de oppervlakte (A)


voorbeeld van geleiding (conductie):


(B) Convectie of stroming (warmteoverdracht door stroming van vloeistof of gas, of warmtetransport door contact tussen een stromend medium, bv. water of lucht, en de wand van het object waarin het medium stroomt):

 

de warmtestroom is bij convectie afhankelijk van:
. gaseigenschappen (r, Cp; dichtheid, viscositeit)
. spouwruimte: afstand (d) en oppervlakte (A)
. warmteoverdacht coŽfficiŽnt 
. temperatuurverschil (ΔT)
. snelheid van het medium


voorbeeld van stroming (convectie):

 
(C) Straling of (soms) radiatie (warmtetransport door elektromagnetische golven of deeltjes van een warm object naar een kouder object):

 

de warmtestroom is bij straling afhankelijk van:
. gaseigenschappen
. temperatuurverschil (ΔT)
. temperatuur (T)
. emissiecoŽfficiŽnten (e)
. oppervlakte (A)
(straling heeft eigenlijk geen medium nodig)


voorbeeld van straling (radiatie):





Warmtegeleiding van enkele materialen

Warmtegeleiding is de mate waarin een materiaal de (toegevoerde) warmte doorgeeft. 
Hoe lager de λ-waarde, hoe slechter het materiaal de warmte geleidt en dus hoe beter het isoleert.
De warmtegeleidingscoŽfficiŽnt is een constante waarde voor een bepaald materiaal, ongeacht de dikte van dat materiaal. 
Overigens, de warmteweerstand van een bepaalde dikte van een materiaal wordt aangeduid in m2K/W. 

De warmtegeleidingscoŽfficiŽnt lambda wordt soms genoteerd als J/mKs i.p.v. W/mK (1 W is immers 1 J/s).

Enigszins aangevulde tabel (bron faculteit Bouwkunde van de TU-Delft), waarbij
λ (lambda) de maat van warmtegeleiding is (de warmtegeleidingscoŽfficiŽnt), 
ρ (rho) de soortelijke massa (dichtheid) en C de soortelijke warmtecapaciteit:

Materiaal

λ (lambda) [W/mK]

ρ (rho)
[kg/m3]

C
[J/kgK]

 

staal

45

7800

500

ijzer

72

7900

530

zink

110

7200

390

aluminium

200

2800

880

 

metselsteen binnen

0,8

2100

840

natuursteen binnen

3,5

3000

840

marmer binnen

2,3

2750

840

graniet binnen

3,5

3000

840

kalkzandsteen binnen

1,0

2000

840

 

metselsteen buiten

1,3

2100

840

natuursteen buiten

3,5

3000

840

marmer buiten

2,9

2750

840

graniet buiten

3,5

3000

840

kalkzandsteen buiten

1,5

2000

840

 

grindbeton gewapend binnen

1,9

2500

840

grindbeton ongewapend binnen

1,7

2400

840

lichtbeton (1000) binnen

0,35

1000

840

cellenbeton binnen

0,35

1000

840

 

grindbeton gewapend buiten

2,3

2500

840

grindbeton ongewapend buiten

2,2

2400

840

lichtbeton (1000) buiten

0,5

1000

840

cellenbeton buiten

0,7

1000

840

betopor (cement met o.m. polystyreen) buiten

0,1

380

?

 

gipsplaat

0,46

1400

840

 

glas binnen

0,8

2500

840

glas buiten

2,8

2500

840

 

minerale wol (glaswol, steenwol)

0,04

250

840

 

pleister binnen

0,7

1600

840

tegels binnen

1,2

2000

840

 

pleister buiten

0,8

1600

840

tegels buiten

1,3

2000

840

 

kurk

0,046

200

1760

rubber

0,29

1500

1470

 

hardhout binnen

0,17

800

1880

naaldhout binnen

0,14

550

1880

 

hardhout buiten

0,23

800

1880

naaldhout buiten

0,17

550

1880

 

multiplex

0,17

700

1880

spaanplaat

0,15

600

1880

 

polyesterplaat

0,2

1200

1470

polypropeen

0,2

900

1470

abs-plaat

0,2

1100

1470

resol hardschuim

0,021

35

polyisocyanuraat (PIR)

0,022

polyurethaan (PUR)

0,026

   

polystyreenschuim (piepschuim)

0,035

30

1470

aerogel (nanogel) 0,013 60-150
foamglas 0,038-
0,041
100-
115
?

vip-paneel, vacuŁmisolatieplaat

0,0042-
0,009

 

 

 

spouw *)

0,169

0

0

 

bitumeuze producten

0,23

 

 


*) I.p.v. warmtegeleiding wordt bij "lucht" de warmteweerstand vermeld: een horizontale spouw wordt een warmteweerstand van 0.182 aangehouden, een verticale spouw krijgt een warmteweerstand van 0.169.





Wet van Fourier

Warmtegeleiding (conductie, warmtestroom) is te zien als warmtestroomdichtheid ofwel een warmtestroom per oppervlakte en wordt bepaald door de Wet van Fourier: 

q = Q/A = -k(deltaT/dx)  = (deltaTc/Rc)

Q = warmteoverdracht (W ofwel J/s); door de grote letter Q te berekenen heb je de kleine letter q als de oppervlakte bekend  is
A = oppervlak waarover warmtetransport plaatsvindt (in m2)
k = warmtegeleidingscoŽfficiŽnt λ (W/mK)
deltaT = temperatuurverschil (in graden Kelvin)
deltaTc = temperatuurverschil tussen binnen- en buitenzijde van de constructie (in graden Kelvin)
dx = dikte van het materiaal (in meter)
Rc = warmteweerstand van de constructie (m2 K/W)

De eenheid van q wordt uitgedrukt in W/m2.

Bepaling van de eenheid kan via de eenheden uit de Wet van Fourier:

W         K         1

-----     ---       ---   = W/m2

mK       1          m 


(wat klopt met q = Q/A waarin Q in Watt en A in m2)


In misschien iets duidelijker taal. Als je een massieve muur voor ogen houdt en de warmte stroomt van binnen door de muur naar buiten, dan geldt:
de warmtestroom van de ene zijde van muur is afhankelijk van een voor dat materiaal specifieke constante (k ofwel warmtegeleidingscoŽfficiŽnt ofwel λ), maar uiteraard ook van de oppervlakte waarover die warmtestroom gaat (die muur) en het temperatuurverschil tussen ene zijde van de muur en de andere zijde (hoger temperatuurverschil, dan meer warmtestroming) en de dikte van de muur (hoe dikker het materiaal, hoe kleiner de warmtestroom van ene zijde naar nadere zijde, de muur houdt immers de warmtestroom tegen).
Bij metalen geldt dat goede elektrische geleiders ook goede warmtegeleiders zijn (bv.goud, koper en aluminium) en dat legeringen over het algemeen slechte warmtegeleiders zijn.


warmtestroom bij spouwmuren in de wintersituatie; een voorbeeld, de r-waarde is niet meer volgens het bouwbeslut; klik voor groter (jellema bouwmethoden):





Warmteweerstand of thermische weerstand van enkele materialen (zie ook R-waarde)

Warmteweerstand R = materiaaldikte (m) / warmtecoŽfficiŽnt van het materiaal (W/mK)

waarmee de eenheid wordt: m2K/W.

Bij de warmteweerstand is dus altijd sprake van een gegeven dikte van het materiaal: de warmteweerstand van een materiaal bestaat dus niet, wel de warmtegeleidingscoŽfficiŽnt en wel de warmteweerstand van een materiaal bij een gegeven dikte.

Hoe hoger de R-waarde, hoe beter de isolatie.


 Materiaal

 R-waarde [m2 K / W] *)

10 centimeter minerale wol of polystyreen

 circa 2,50 *)

10 centimeter hout

 0,55 tot 0,77

10 centimeter baksteen 1700-1799 kg/m3

 0,15 (droog) of 0,11 (vochtig)

1 cm kalkmortel

 0,01

 

 

Bij luchtlagen gelden de volgende omstandigheden:

 

Verticale luchtlagen (bv. spouwmuren)

 

  Breedte 1 cm tot 2 cm

 0,150 onverlucht, 0,075 zwak verlucht

  Breedte 2 cm of meer

 0,170 onverlucht, 0,085 zwak verlucht

Horizontale luchtlagen, warmtestroom van onder naar boven (bv. daken):

 

  Breedte 1 cm tot 2 cm

 Breedte 1 cm tot 2 cm

  Breedte 1 cm tot 2 cm

 0,140 onverlucht, 0,070 zwak verlucht

Horizontale luchtlagen, warmtestroom van boven naar onder (bv. vloeren):

 

  Breedte 1 cm tot 2 cm

 Breedte 1 cm tot 2 cm

  Breedte 1 cm tot 2 cm

 0,200 onverlucht, 0,100 zwak verlucht

  Breedte 5 cm of meer

 0,210 onverlucht, 0,105 zwak verlucht


*) Bouwbesluit 2012 eist als thermische isolatiewaarde Rc voor gevels en daken minimaal 3,5  m2K/W