20 °C
Помещение
Въздухът в помещението отдава топлина на повърхността на стената.
→
0 °C
Външен въздух
Външната повърхност отдава топлина на околната среда.
RsiОтвътре
Материал на стената
RseОтвън
1
Пренос на топлина отвътре
Въздухът в помещението предава топлина на повърхността на стената. Този пренос има собствено топлинно съпротивление, означавано като Rsi.
2
Топлина през материала
След това топлината преминава през материала на стената. Съпротивлението му зависи, между другото, от λ и от дебелината на материала.
3
Пренос на топлина отвън
Накрая топлината трябва да премине от външната повърхност към външната среда. Тази част се означава като Rse.
Опростен изчислителен пример
10 см бетон – защо повърхността може да има изненадващо голямо значение за общия топлинен път.
① Само материалът
Първо разглеждаме единствено слоя бетон с дебелина 10 см.
Rбетон = d / λ = 0,10 / 2,0 = 0,05 m²K/W
U = 1 / R = 1 / 0,05
U = 20 W/(m²K)
Така се отчита само преносът през самия материал. Липсват още преносите на топлина на двете повърхности.
② Пълният топлинен път
Сега отчитаме и преносите на топлина на вътрешната и на външната повърхност.
Rобщо = Rsi + Rбетон + Rse = 0,13 + 0,05 + 0,04 = 0,22 m²K/W
U = 1 / 0,22
U ≈ 4,55 W/(m²K)
В този опростен пример повърхностните съпротивления имат значителен дял в общото топлинно съпротивление.
В топлинно отношение стената не свършва при повърхността си.
U-стойността описва целия топлинен път: от помещението през вътрешната повърхност, през елемента, през външната повърхност до външната среда.
Опростено:
Rобщо = Rsi + Rматериал + Rse
U = 1 / Rобщо
Защо тогава все пак се използва фиксирана стойност за Rse?
При нормираните изчисления на U-стойността действителните условия на пренос на топлина не могат да се преизчисляват напълно за всяка сграда, за всеки час, за всяка скорост на вятъра, за всяка температура на повърхността и за всяка радиационна среда.
Затова строителната физика използва за стандартното изчисление определени референтни условия и нормирани повърхностни съпротивления.
EN ISO 6946
Този стандарт определя методи за изчисляване на топлинното съпротивление и коефициента на топлопреминаване на строителните елементи при нормирани гранични условия и повърхностни съпротивления.
Често използваната стойност Rse = 0,04 m²K/W е следователно нормативна референтна стойност за стандартното изчисление – а не универсален природен закон, който остава точно същият при всички реални външни условия.
И точно тук става интересно за покритията на повърхности.
Когато топлинните свойства на една външна повърхност се променят, това не е просто допълнителен слой материал. Могат да се променят и топлинните гранични условия на повърхността спрямо въздуха, излъчването и слънчевото лъчение.
Решаващият въпрос не е само: „Колко дебел е слоят?“ Той е и: „Как се променя целият топлинен път?“