Kennisbank Bouwfysica W-20; Warmteoverdracht in een luchtgevulde spouw
Warmteoverdracht in een luchtgevulde spouw
Kennisbank BouwfysicaAuteur: ir. E.H. Tumbuan, prof.ir. J.J.M. Cauberg, Faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen, TU-Delft
1 Warmteoverdracht in een luchtgevulde spouw
Wat de warmte-isolatie betreft, is de luchtspouw op te vatten als een “laag” met een bepaalde warmteweerstand. In ongeventileerde of zwak geventileerde spouwen spelen bij de
warmteoverdracht van T1 naar T2 twee mechanismen een rol: de warmteoverdracht door
convectie en de warmteoverdracht door straling (zie figuur 1).
1.1 Convectie
Convectief wordt van T1 naar de spouwlucht met Tlu een hoeveelheid warmte overgedragen:
)
T
T
(
q
c1
c1 1
lu en van Tlu naar T2:q
c2
(
c2T
lu
T
2)
(1)T
2T
1T
luq
sq
c1q
c2
s
c1
c2figuur 1. warmtestroomdichtheden in een luchtgevulde spouw
Omdat de spouw als ongeventileerd of als zwak geventileerd wordt beschouwd, is de luchtuitwisseling van de spouw met buiten nul of te verwaarlozen. Warmtetransport naar de lucht buiten de spouw heeft dus alleen plaats door de spouwbladen. De convectief
overgedragen warmte van T1 naar Tlu in de stationaire toestand is dan gelijk aan de convectief
overgedragen warmte van Tlu naar T2 en geldt
q
c1
q
c2
q
c, zodat:
c1 1(
T
T
lu)
2(
T
lu
T
2)
1 van 3 augustus 2005
Kennisbank Bouwfysica W-20; Warmteoverdracht in een luchtgevulde spouw
Waaruit:
T
lu cT
cT
c c
1 11
2 22(Het bovenstaande geldt ook voor de niet-stationaire toestand wanneer de warmtecapaciteit van de spouwlucht wordt verwaarloosd.)
Subsitutie van Tlu in (1) levert:
q
c c cT
T
q
c c c 1 1 2 1 2 1 2
(
)
Of:)
T
T
(
q
c
c.res 1
2 (2) Met: 2 c 1 c 2 c 1 c res . c
. Voor
c1
c2
c is c.res
2
c . 1.2 StralingDe gelineariseerde stralingswarmteoverdracht is:
)
T
T
(
q
s
s 1
2 1.3 SpouwweerstandDe totale warmteoverdracht van T1 naar T2 wordt dan:
) T T ( ) T T ( ) T T ( qtot c.res 1 2 s 1 2 sp 1 2
De warmteweerstand voor de spouw is:
s res . c sp sp 1 1 R (3)
In de zwak geventileerde spouw wordt de convectieve warmteoverdracht door vrije convectie bepaald. Bij niet al te smalle spouwen is een reële waarde voor convectieve
warmteoverdrachtcoëfficiënt c.res = 1 W/m2K.
Bij zeer smalle spouwen zal de vrije convectie worden onderdrukt en zal er zeer weinig luchtbeweging zijn, zodat de warmtegeleiding in de lucht het convectieve transport overheerst en de warmteoverdracht dus door geleiding en straling wordt bepaald. Bij toenemende
spouwbreedten daarentegen speelt de vrije convectie een steeds grotere rol. In figuur 2 is de spouwweerstand als functie van de spouwbreedte getekend. Vanaf spouwbreedten van meer dan 50 mm neemt de spouwweerstand een constante waarde aan.
2 van 3 augustus 2005
Kennisbank Bouwfysica W-20; Warmteoverdracht in een luchtgevulde spouw
R
spd
sp[mm]
30
figuur 2. de spouwweerstand als functie van de spouwbreedte
3 van 3 augustus 2005
