U-waarde

De U-waarde (vroeger de k-waarde) drukt de hoeveelheid warmte uit die per seconde, per 1 m² en per graad temperatuurverschil tussen de ene en de andere zijde van een wand (constructie) doorgelaten wordt. De waarde geeft de mate van isolatie van een wand aan: een hoge U-waarde betekent een slecht geïsoleerde wand. De eenheid voor de U-waarde is W/(m².K).

De warmtestroom door een wand kan berekend worden met:

$\! Qw = U . A . \Delta T$

Daarin is Qw de warmtestroom (het warmteverlies) in Watt, A het oppervlak van de wand in m² en $\!\Delta T$ het verschil tussen de temperatuur aan de ene en de andere zijde van de wand in graden Celsius of Kelvin (aangezien het een temperatuurverschil is en geen absolute temperatuur mag zowel Celsius als Kelvin gebruikt worden).

De U-waarde is een wat verwarrende waarde. Het zou beter zijn gebruik te maken van de omgekeerde waarde:

$\! Rw = \frac{1}{U}$

Daarin is Rw de warmteweerstand in m².K/W van een wand met een oppervlak van 1 m².

De overeenkomst met een elektrische weerstand en de berekening van een elektrische stroom is dan duidelijk.

De elektrische stroom door een weerstand wordt berekend met:

$\! I = \frac {Ua - Ub} {R}$

Daarin is I de elektrische stroom door de weerstand, Ua en Ub de spanning aan weerszijden van de weerstand en R de waarde van de weerstand.

De warmtestroom door een wand met een oppervlak van 1 m² wordt berekend met:

$\! Qw = \frac {Ta - Tb} {Rw}$

Daarin is Qw de warmtestroom door de wand in Watt, Ta en Tb de temperatuur aan weerszijden van de wand in graden Celsius of Kelvin en Rw de warmteweerstand van de wand in m².K/W. De totale warmtestroom (het warmteverlies) door een wand kan dan berekend worden door de hier berekende warmtestroom per m² te vermenigvuldigen met het totaal-oppervlak van de wand in m².

Berekend temperatuurverloop in overgang muur-vloer

Bepalen warmteweerstand van een wand

De warmteweerstand van een eenvoudige wand kan bepaald worden door de warmteweerstand van de lagen waaruit een wand opgebouwd is op te tellen. Bij ingewikkelder situaties (combinatie van raam en kozijn) moet de warmteweerstand met de Eindige-elementenmethode berekend worden. De berekende waarden van veel gebruikte constructies worden in tabellen, zogenaamde koude-atlassen, vermeld.

Berekening van de warmteweerstand Rw:

$\! Rw = Ri + R1 + R2 ... + Rn + Ru$

Daarin is Rw de berekende warmteweerstand van de wand (de totale constructie), Ri de warmteweerstand van het luchtlaagje aan de ene zijde van de wand en Ru de warmteweerstand van het luchtlaagje aan de andere zijde van de wand en zijn R1 tot en met Rn de warmteweerstanden van de lagen waaruit de wand is samengesteld.

Aan elke zijde van de wand blijft een dun luchtlaagje plakken. De dikte en daarmee de warmteweerstand van dit luchtlaagje is afhankelijk van de omstandigheden. Voor de buitenzijde van een wand (buitenzijde buitenmuur) wordt als rekenwaarde de waarde 0,04 m².K/W gebruikt en voor de binnenzijde van een wand (binnenzijde buitenmuur) een waarde van 0,13 m².K/W.

Voor een buitenmuur (ene zijde binnen en andere zijde buiten) wordt de warmteweerstand berekend met:

$\! Rw = 0,13 + R1 + R2 ... + Rn + 0,04$

Voor een binnenmuur (beide zijden binnen) wordt de warmteweerstand berekend met:

$\! Rw = 0,13 + R1 + R2 ... + Rn + 0,13$

Warmteweerstand van een laag

De warmteweerstand van een laag materiaal is afhankelijk van de Thermische geleidbaarheid en de dikte van de laag. De warmteweerstand van een laag wordt bepaald met:

$\! R = \frac {d}{\lambda}$

Daarin is R de warmteweerstand in m².K/W, d de dikte van de laag in m en λ de thermische geleidbaarheid in W/(m.K) van het materiaal van de laag.

De thermische geleidbaarheid van een materiaal kan opgezocht worden in tabellen met de eigenschappen van diverse materialen. Soms is in deze tabellen nog de oude aanduiding kcal/(m.h.C) gebruikt. Dit is eenvoudig om te rekenen met:

$\! \lambda$ in kcal/(m.h.C) . $\! \frac {4,19}{3,6} = \lambda$ in W/(m.K)

Warmteoverdracht door convectie (luchtstroming) en straling

Bij de eenvoudige warmteverliesberekeningen (bij relatief lage temperaturen) waarin van de U-waarden van de wanden gebruik wordt gemaakt, worden warmteoverdracht door convectie en straling buiten beschouwing gelaten.

Voorbeeld

In dit voorbeeld wordt de U-waarde van een buitenmuur berekend. De buitenmuur is opgebouwd uit de volgende lagen:

Laag 1: Verdicht gewapend beton, λ = 2,38 W/m.K, dikte = 0,09 m

Laag 2: Isolatie, λ = 0,0326 W/m.K, dikte = 0,045 m

Laag 3: Licht beton, λ = 0,89 W/m.K, dikte = 0,15 m

De warmteweerstand van elke laag is dan:

Laag 1: $\! R1 = \frac {0,09}{2,38} = 0,0378$

Laag 2: $\! R2 = \frac {0,045}{0,0326} = 1,3804$

Laag 3: $\! R3 = \frac {0,15}{0,89} = 0,1685$

Hiermee kunnen we de totale warmteweerstand van de wand berekenen (vergeet hierbij niet het luchtlaagje aan beide zijden van de wand):

$\! Rw = 0,13 + 0,0378 + 1,3804 + 0,1685 + 0,04 = 1,757$

De U-waarde is dan:

$\! U = \frac {1}{1,757} = 0,57$

Externe links

• Belgische normen ter zake