20 °C
Εσωτερικός χώρος
Ο αέρας του χώρου αποδίδει θερμότητα στην επιφάνεια του τοίχου.
→
0 °C
Εξωτερικός αέρας
Η εξωτερική επιφάνεια αποδίδει θερμότητα στο περιβάλλον.
RsiΕσωτερικά
Υλικό τοίχου
RseΕξωτερικά
1
Μετάδοση θερμότητας εσωτερικά
Ο αέρας του χώρου μεταφέρει θερμότητα στην επιφάνεια του τοίχου. Αυτή η μετάβαση έχει τη δική της θερμική αντίσταση, η οποία περιγράφεται με Rsi.
2
Θερμότητα μέσα από το υλικό
Στη συνέχεια, η θερμότητα διαπερνά το υλικό του τοίχου. Η αντίστασή του εξαρτάται, μεταξύ άλλων, από το λ και το πάχος του υλικού.
3
Μετάδοση θερμότητας εξωτερικά
Τελικά, η θερμότητα πρέπει να μεταφερθεί από την εξωτερική επιφάνεια στο εξωτερικό περιβάλλον. Αυτό το τμήμα περιγράφεται με Rse.
Απλουστευμένο παράδειγμα υπολογισμού
10 cm σκυρόδεμα – γιατί η επιφάνεια μπορεί να έχει εκπληκτικά μεγάλη σημασία για τη συνολική διαδρομή της θερμότητας.
① Μόνο το υλικό
Αρχικά εξετάζουμε αποκλειστικά το στρώμα σκυροδέματος πάχους 10 cm.
Rμπετόν = d / λ = 0,10 / 2,0 = 0,05 m²K/W
U = 1 / R = 1 / 0,05
U = 20 W/(m²K)
Αυτή είναι η θεώρηση μόνο της αγωγής μέσα από το υλικό. Οι μεταβάσεις θερμότητας στις δύο επιφάνειες λείπουν ακόμη.
② Η συνολική διαδρομή της θερμότητας
Τώρα λαμβάνουμε επιπλέον υπόψη τις μεταβάσεις θερμότητας στην εσωτερική και την εξωτερική επιφάνεια.
Rολικό = Rsi + Rμπετόν + Rse = 0,13 + 0,05 + 0,04 = 0,22 m²K/W
U = 1 / 0,22
U ≈ 4,55 W/(m²K)
Σε αυτό το απλουστευμένο παράδειγμα, οι αντιστάσεις των επιφανειών συμβάλλουν σημαντικά στη συνολική θερμική αντίσταση.
Ένας τοίχος δεν τελειώνει θερμικά στην επιφάνειά του.
Η τιμή U περιγράφει ολόκληρη τη διαδρομή της θερμότητας: από τον χώρο, μέσω της εσωτερικής επιφάνειας, μέσα από το δομικό στοιχείο, μέσω της εξωτερικής επιφάνειας, έως το εξωτερικό περιβάλλον.
Απλουστευμένα:
Rολικό = Rsi + Rυλικό + Rse
U = 1 / Rολικό
Γιατί χρησιμοποιείται παρόλα αυτά μια σταθερή τιμή Rse;
Στον τυποποιημένο υπολογισμό της τιμής U δεν είναι δυνατόν οι πραγματικές συνθήκες μετάδοσης θερμότητας να υπολογίζονται εκ νέου για κάθε κτίριο, κάθε ώρα, κάθε ταχύτητα ανέμου, κάθε θερμοκρασία επιφάνειας και κάθε συνθήκη ακτινοβολίας.
Γι’ αυτό η δομική φυσική χρησιμοποιεί για τον τυποποιημένο υπολογισμό καθορισμένες συνθήκες αναφοράς και τυποποιημένες αντιστάσεις επιφανειών.
EN ISO 6946
Το πρότυπο καθορίζει μεθόδους υπολογισμού της θερμικής αντίστασης και του συντελεστή θερμοπερατότητας δομικών στοιχείων και χρησιμοποιεί για αυτό τυποποιημένες συνοριακές συνθήκες και αντιστάσεις επιφανειών.
Η συχνά χρησιμοποιούμενη τιμή Rse = 0,04 m²K/W είναι επομένως μια κανονιστική τιμή αναφοράς για τον τυποποιημένο υπολογισμό – όχι ένας καθολικός φυσικός νόμος που παραμένει ακριβώς ο ίδιος σε όλες τις πραγματικές εξωτερικές συνθήκες.
Και εδώ ακριβώς αρχίζει να γίνεται ενδιαφέρον για τις επιφανειακές επικαλύψεις.
Όταν αλλάζουν οι θερμικές ιδιότητες μιας εξωτερικής επιφάνειας, δεν αλλάζει απλώς ένα πρόσθετο στρώμα υλικού. Μπορούν επίσης να μεταβληθούν οι θερμικές συνοριακές συνθήκες της επιφάνειας ως προς τον αέρα, την ακτινοβολία και την ηλιακή ακτινοβολία.
Το καθοριστικό ερώτημα δεν είναι λοιπόν μόνο: «Πόσο παχύ είναι το στρώμα;» Αλλά και: «Πώς αλλάζει ολόκληρη η διαδρομή της θερμότητας;»