20 °C
Binnenruimte
Binnenlucht geeft warmte af aan het muuroppervlak.
→
0 °C
Buitenlucht
Het buitenoppervlak geeft warmte af aan de omgeving.
RsiBinnen
Wandmateriaal
RseBuiten
1
Warmteoverdracht binnen
De binnenlucht draagt warmte over op het muuroppervlak. Deze overdracht heeft een eigen thermische weerstand, aangeduid als Rsi.
2
Warmte door het materiaal
Daarna stroomt de warmte door het wandmateriaal. De weerstand hangt onder andere af van λ en de materiaaldikte.
3
Warmteoverdracht buiten
Uiteindelijk moet de warmte van het buitenoppervlak worden overgedragen aan de buitenomgeving. Dit deel wordt aangeduid als Rse.
Vereenvoudigd rekenvoorbeeld
10 cm beton – waarom het oppervlak verrassend relevant kan zijn voor de totale warmteweg.
① Alleen het materiaal
We kijken eerst uitsluitend naar de 10 cm dikke betonlaag.
Rbeton = d / λ = 0,10 / 2,0 = 0,05 m²K/W
U = 1 / R = 1 / 0,05
U = 20 W/(m²K)
Dit is alleen de zuivere materiaalgeleiding. De warmteoverdracht aan beide oppervlakken ontbreekt nog.
② De volledige warmteweg
Nu houden we ook rekening met de warmteoverdracht aan het binnen- en buitenoppervlak.
Rtotaal = Rsi + Rbeton + Rse = 0,13 + 0,05 + 0,04 = 0,22 m²K/W
U = 1 / 0,22
U ≈ 4,55 W/(m²K)
In dit vereenvoudigde voorbeeld leveren de oppervlakteweerstanden een aanzienlijke bijdrage aan de totale warmteweerstand.
Thermisch gezien stopt een wand niet bij haar oppervlak.
De U-waarde beschrijft de volledige warmteweg: van de ruimte via het binnenoppervlak, door het bouwdeel, via het buitenoppervlak tot aan de buitenomgeving.
Vereenvoudigd:
Rtotaal = Rsi + Rmateriaal + Rse
U = 1 / Rtotaal
Waarom wordt er dan toch met een vaste Rse-waarde gerekend?
In de gestandaardiseerde U-waardeberekening kunnen de werkelijke omstandigheden voor warmteoverdracht niet voor elk gebouw, elk uur, elke windsnelheid, elke oppervlaktetemperatuur en elke stralingsomgeving opnieuw volledig worden berekend.
Daarom werkt de bouwfysica voor de standaardberekening met vastgelegde referentieomstandigheden en genormeerde oppervlakteweerstanden.
EN ISO 6946
Deze norm legt methoden vast voor het berekenen van de warmteweerstand en de warmtedoorgangscoëfficiënt van bouwdelen, en gebruikt daarvoor gestandaardiseerde randvoorwaarden en oppervlakteweerstanden.
De veelgebruikte waarde Rse = 0,04 m²K/W is dan ook een normatieve referentiewaarde voor de standaardberekening – geen universele natuurwet die onder alle werkelijke buitenomstandigheden precies gelijk blijft.
En precies hier wordt het interessant voor oppervlaktecoatings.
Als de thermische eigenschappen van een buitenoppervlak veranderen, gaat het niet alleen om een extra materiaallaag. Ook de thermische randvoorwaarden van het oppervlak ten opzichte van lucht, straling en zonnestraling kunnen veranderen.
De beslissende vraag is daarom niet alleen: ‘Hoe dik is de laag?’ Maar ook: ‘Hoe verandert de volledige warmteweg?’