NLT - Nul-Energie Huis - Formuleblad

FORMULEBLAD
NUL-ENERGIE HUIS
Grootheid
c
d
m
r
x
Eenheid
[J/(kgK)]
[m]
[kg]
[m]
[m]
Omschrijving
Soortelijke warmte
Diameter
Massa
Straal
Afstand
A
rv
P
Q
E
T
T
v
[m2]
[MJ/m3]
[W]
[J]
[kWh of J]
[K]
[°C]
[m/s]
Oppervlakte
Verbrandingswarmte
Vermogen
Warmte
Energie
Temperatuur (in Kelvin)
Temperatuur (in graad Celsius)
Snelheid
Φ


k
U
[W of J/s]
[-] (%)
[W/m.K]
[W/m2.K]
[W/m2.K]
Rc


[m2K/W]
[kg/m3]
[-]
Warmtestroom
Rendement
Warmtegeleiding-coëfficiënt
Warmtetransmissie-coëfficiënt
Warmtedoorgangswaarde ( zelfde als k, maar dan als totaal voor
een gehele constructie)
Warmteweerstand (thermische weerstand)
Dichtheid
Verschil
Formules
Energie
Warmte
Oppervlakte cirkel
Warmtestroom
E  Pt
Q  c.m.T
A   .r 2 of 1 . .d 2
4
T

A  k .T . A
x
x
Warmteweerstand
Rc 
Serieschakeling
Rtotaal  Rc1  Rc 2  Rc3 enz

Warmtetransmissie-coëfficiënt
k
Warmtedoorgangswaarde
U

x

1
Rc
1
Rtotaal
1
WORKSHOP 1 Energiebalans Werken met formules voor warmtedoorgang
Warmtegeleidingcoëfficiënt  (W/m.K)
De grootheid  = warmtegeleidingcoëfficiënt (W/m.K) en is een eigenschap van het materiaal.
De warmtegeleidingcoëfficiënt is het aantal Joules dat per seconde door 1 vierkante meter
materiaal stroomt bij een temperatuursverloop van 1 K per meter materiaal. Je kunt de eenheid
ook schrijven als W/m2 / K/m
Ofwel W.m-2 / K.m-1 = W / K.m (onder en boven vermenigvuldigen met m2)
De tabel hieronder geeft waarden voor de warmtegeleidingcoëfficiënt  van alle materialen
waaruit een muur van een huis is opgebouwd:
Dikte [m]
Lambda ( )
Pleisterwerk binnenzijde
0,01
0,35
Isolatie binnenzijde (schuim)
0,055
0,035
Constructie
(b.v.: Beton)
0,14
2,1
Isolatie buitenzijde (schuim)
0,055
0,035
Pleisterwerk buitenzijde
0,02
1,4
1. Leg in eigen woorden aan een medeleerling uit wat  precies is, en laat hem/haar beslissen of
je het goed zegt.
2. Hoeveel warmte stroomt er per seconde door 1 m2 beton van de muur bij een
temperatuurverschil van 1°C? En bij een verschil van 6°C?
Een muur van 30 cm dik is buiten 10°C en binnen 25°C. Door 1 m2 van de muur stroomt per
seconde 30 J.
3. Bereken het temperatuurverloop in de muur in K/m.
4. Bereken .
5. Leg aan een medeleerling uit waarom de warmtegeleidingcoëfficiënt  een eigenschap van
het materiaal is en onafhankelijk is van oppervlakte of dikte van de muur.
Warmtetransmissie-coëfficiënt k (W/m2.K) (ook wel k-waarde genoemd)
De k-waarde van een wand is het aantal Joule dat per seconde door 1 m2 van de wand stroomt bij
een temperatuursverschil tussen voor- en achterzijde van 1 K.
6. Bereken de k-waarde van de muur uit opgave 3.
7. Leg in eigen woorden aan een medeleerling uit dat de k-waarde niet afhangt van de dikte.
8. Een andere muur van hetzelfde materiaal (dus dezelfde -waarde) is 50 cm dik. Bereken de kwaarde van die muur.
9. Een geisoleerd dak van een huis laat 3,6 J warmte per seconde per vierkante meter naar
buiten ontsnappen bij een temperatuursverschil van 15º K tussen beide kanten van het
isolatiemateriaal. Hoe groot is de k-waarde?
Warmteweerstand Rc ( m2.K/W) ( ook wel Rc - waarde genoemd)
De k-waarde uit de vorige opgaven geeft aan hoeveel warmte door een muur stroomt bij 1 °C
temperatuurverschil. Hoe groter dit getal, hoe meer warmte er stroomt bij hetzelfde
temperatuurverschil.Het geeft aan hoe goed de muur warmte geleid.
De warmteweerstand geeft juist het omgekeerde aan. Hoe groter dit getal, hoe minder warmte er
door de muur stroomt. Het is een maat voor het isolerend vermogen.
10. Bereken de Rc waarde van de muur in vraag 8 en het dak in vraag 9.
Hieronder staan wat gegevens van de site van Foamchap, een
vloerisolatiemateriaal dat op de betonnen vloer wordt
gespoten.
Warmtegeleidingscoëfficient :
 = 0,021 W/mK volgens NBN B62-2033
d = 0,026 W/mK (= Europese norm)
Voor de verschillende diktes van Foamchap
krijgt u de volgende isolatiewaarden (berekend met d):
DIKTE (in
U-(k)
Rc -WAARDE
cm)
WAARDE
(in m2 K/W)
(in W/m2 K)
3
0,87
1,15
4
0,65
1,53
5
0,52
1,92
6
0,43
2,30
8
0,32
3,08
10
0,26
3,85
11. Controleer de omrekening van d naar Rc waarde.
12. Bereken met behulp van de Rc waarde de U of k-waarde.
In een kamer ligt een vloer van 35 m2 met 5 cm dik schuim.
13. Bereken de warmtestroom door deze vloer van de kamer (t=20°C) naar de kruipruimte
(t=9°C)?
Warmtedoorgangswaarde U ( W/m2.K) ( ook wel U-waarde en soms k-waarde
genoemd)
Van enkel glas met een dikte van 5 mm is de k-waarde (hierboven U genoemd) 5,7 W/m2 K. Aan
de eenheid kun je al zien dat U en k eigenlijk dezelfde grootheden zijn. In de dagelijkse praktijk
maken warmtetechnici toch een verschil. K-waarde wordt gebruikt voor een enkelvoudige
constructie bestaande uit 1 stof, zoals een enkele glazen ruit, een muur van 1 soort steen enz.
Zodra er meer materialen in een constructie zitten moet je werken meet een soort gemiddelde k-
waarde. Die wordt dan U-waarde genoemd. Voorbeeld is een ruit van dubbelglas, waartussen een
luchtlaag (spouw) zit.
In de tabel staat dubbel blank glas: twee ruiten van 4 mm glas, met een luchtspouw van 12 mm.
14. Bereken de Rc waarde van deze ruit.
Deze soort ruiten wordt gebruikt in de achterpui van een huis, waarbij ze uitzicht geven op de
tuin. Er wordt een opervlakte van 14 m2 geïnstalleerd.
15. Bereken de warmtestroom door deze ruit wanneer er in de winter een kamertemperatuur van
20°C is en een buitentemperatuur van -10°C.
16. Hoeveel warmte (in Joule) verlies je zo in 1 dag? ( ga uit van dezelfde constante binnen- en
buitentemperatuur)
Voor €16 euro per m2 extra kun je HR++ glas nemen met edelgasvulling ( laatste uit de tabel).
17. Hoeveel warmte ( in Joule) bespaar je met dit soort glas op een dag als in vraag 13?
18. Na hoeveel van dit soort koude dagen heb je de meerkosten eruit? ( 1 MJ kost 2,1 eurocent)
Tenslotte twee afsluitende vragen. De ultieme test.
19. Kijk nog eens naar de gegevens van de muur aan het begin van deze opgaven. De muur
bestaat uit verschillende materialen. Bereken m.b.v de gegevens de U-waarde van de gehele
muur.(tip: bereken eerst de warmteweerstanden van alle onderdelen)
20. Bereken nu hoeveel energie per seconde uit een kamer van 10 m x 5m x 2,5m wegstroomt
door de muren. Binnen is het 20°C en buiten is het 10°C.