Bouwknopen in detail: bouwfysica
Wat is bouwfysica?
→ De fysica van de gebouwd omgeving, het betreft de fysische aspecten van de gebouwde ruimte en van de
gebouwconstructies en installaties.
DOEL: goede bouwkundige oplossingen: in de vorm van het vermeiden van vochtophoping, thermisch en
akoestische comfort, klachten van het binnen milieu vermeiden, …
De 5 fysische aspecten (examen)
- Licht
- Warmte
- Lucht
- Vocht
- Geluid
Onderwerpen en disciplines van bouwfysica
- Energiezuinigheid
- Duurzaamheid
- Lichttoetreding en zonnewering
- Ventilatie
- Gezondheid en comfort in het algemeen
→ Het belang van bouwfysica werd steeds groter en zal ongetwijfeld blijven groeien in de toekomst
Voorbeelden
Hoe donkerder de lijnen hoe meer geluidslast. (In geopunt)
Zorgt voor akoestische absorptie.
We kunnen de warmteverliezen van de draagstructuur en de elementen met
een lagere isolatiewaarde zien.
Onvoldoende isolatie en luchtdichting
, Belang van bouwfysica
Sinds mensgeheugenis wordt bouwfysica al toegepast, dan doorheen de eeuwen werden de bouwtechnieken als
maar verbeterd.
Vroeger bouw men met massieve muren, rond de 1e en 2e wereldoorlog veranderde dit naar de spouwmuur en
rond de jaren 70 begonnen we met de muren te isoleren.
Wat is er gaande/wat zal er moeten gebeuren in de bouw? Waaraan moeten we ons aanpassen?
- Het klimaat is aan het opwarmen
- De komende decennia zullen er meer en meer mensen bij komen
- De kosten voor energie (productie, distributie, verbruik, …) zullen waarschijnlijk stijgen
- We moeten ons aanpassen in de bouw voor een beter klimaat (koolstof neutrale maatschappij)
→ Voorbeelden: centrale warmteproductie (warmtenetten), decentrale energieopwekking (pv-panelen),
woonpark vergroenen (EPB-eisen), productontwikkeling (vacuüm isolatie), energieopslag (batterijen)
Fundamentele principes
De wet van behoud van energie
Energie kan je gebruiken en dan omzetten, daarbij is altijd verlies. Een klein deel van het verlies kan nog
opgevangen worden MAAR er is ALTIJD verlies.
Thermodynamica
Waarom zo belangrijk voor bouwfysica?
- Warmte stroomt spontaan van warm naar koud, niet omgekeerd. En warmte kan ook gedwongen
worden om van koud naar warmte te stromen. Bv. koelmachine.
- Men kan geen energie winnen, hoogstens quitte spelen: totale energie is constant, maar de totale
beschikbare energie is dar niet.
- Men kan alleen quitte spelen (noch winst, noch verlies) bij het absolute nulpunt
- Het absolute nulpunt kan niet bereikt worden.
Uit thermodynamica kunnen we afleiden dat er een thermisch evenwicht bestaat tussen twee objecten die
warmte aan elkaar kunnen overdragen. En dat kan op verschillende manieren overgedragen worden.
Belangrijk
- Het absoluut nulpunt is -273,15°: alle atomen, objecten en processen komen nu tot stilstand.
- Er zijn verschillende vormen van energie (warmte, temperatuur, arbeid, energie)
- In een gesloten systeem is de totale energie constant en is de soms 1. Ook wanneer er wordt omgezet
tussen energieën blijft de som 1.
- Geen enkel proces kan meer energie genereren dan de totale energie. Het omzetten van de
energievorm naar de andere kan hoogstens resulteren in dezelfde totale energie.
- Bij energieomzetting is er steeds verlies van de beschikbare energie.
Warmte stroomt van warm naar koud maar gedwongen van kouden naar warm.
, Trias energetica
→ De heilige Drievuldigheid van elk modern
gebouw (als we deze 3 elementen respecteren
wordt wonen comfortabeler en energiezuiniger)
De luchtdichtheid van een gebouw is
onlosmakelijk verbonden met de thermische
isolatie en de ventilatie. Voorbeeld: de thermos
Wetgeving
Het doel van de wetgeving sluit een beetje aan bij de definitie van bouwfysica:
- Klachten vermijden door een aangenaam binnenklimaat te creëren
- Schade voorkomen door de gepaste bouwfysica toe te passen
- Zo efficiënt mogelijk omgaan met de beschikbare energie
- Doel: zo energieneutraal mogelijk werken en het liefst ook circulair (dat je alles ken hergebruiken bv.
de baksteen) beschouwen
- Inzake: warmte, licht, lucht, geluid en vocht
Warmte deel 1
Wat is temperatuur: de maat van de snelheid waarop de atomen bewegen, hoe sneller ze bewegen hoe
warmte.
Wat is warmte?
- Warmte is een maat voor de warmte toestand van een lichaam
- Het is een vorm van energie
- Warmte-eenheid is joule
→ 1 Watt = 1 Joule per seconde
Vb. een elektrische waterkoker heeft een nuttig vermogen van 1500W: dus het levert 1500J warmte
per seconde.
Warmte kan worden toegevoegd of afgenomen, maar wijzigingen leiden tot een nieuwe evenwichtstoestand
tussen 1 of meer objecten en de omgeving → Zoals thermisch evenwicht.
Warmte, warmtestroom en hoeveelheid
→ Warmtestroom is de hoeveelheid warmte per seconde
De warmte geeft aan hoeveel energie er wordt overgedragen van een object met een hoge temperatuur naar
een object met een lage temperatuur. (Natuurlijke vs. Gedwongen wamtestroom)
+ de warmte hangt af van de massa (kg), de aard van de stof, en het temperatuurverschil van de stoffen.
Warmtecapaciteit
→ De warmtecapaciteit van een voorwerp is in de thermodynamica het vermogen van dat voorwerp energie in
de vorm van warmte op te slaan.
Voert men warmte aan een voorwerp toe, dan zal daardoor meestal de interne energie en de temperatuur
stijgen.
, Als bv het enen voorwerp meer stijgt dan het andere, dan heeft de ene een grotere warmtecapaciteit dan de
andere.
Warmtegeleiding
Warmtegeleiding is de mate waarin een materiaal de toegevoegde warmte transporteert.
Hoe lager de -waarde, hoe slechter het materiaal de warmte geleid en DUS hoe beter
het isoleert.
→ De warmtegeleidingscoëfficiënt is een constante waarde voor een bepaald materiaal,
ongeacht de dikte van het materiaal.
Wat is temperatuur
Wat is temperatuur: de maat van de snelheid waarop de atomen bewegen, hoe
sneller ze bewegen hoe warmte.
Als een thermometer zegt dat het 20° is, is het ENKEL op die plek 20° ergens
anders in de kamer kan het warmer of kouder zijn. Daarom zeggen we
gemiddelde temperatuur.
→ Dezelfde materie met meer (kinetische) energie zal een hogere temperatuur
hebben.
- Als een voorwerp bijvoorbeeld een hogere temperatuur heeft dan de omgeving zullen de deeltjes met
gemiddeld meer energie bewegen dan de deeltjes in de omgeving.
- Als er botsingen tussen de deeltjes van het voorwerp en de omgeving kunnen plaatsvinden, zal bij die
botsing energie worden uitgewisseld.
Minder bewegen = energie bij krijgen, meer bewegen = energie inleveren
Vormen van warmteoverdracht
- Convectie
- Geleiding
- Straling
Convectie
→ Convectie of stroming genoemd
Door macroscopische beweging van moleculen (die in contact staan met elkaar) die in een fluïdum liggen. (Gas
bv. lucht, vloeistof bv. water)
Bron van convectie:
- Temperatuurverschil: warm naar koud
- Drukverschil: gedwongen stroming: warm naar koud
Vrije convectie: het fluïdum beweegt door verandering van de dichtheid, door verandering van de temperatuur.
Bv. stijgende warme lucht
Wat is bouwfysica?
→ De fysica van de gebouwd omgeving, het betreft de fysische aspecten van de gebouwde ruimte en van de
gebouwconstructies en installaties.
DOEL: goede bouwkundige oplossingen: in de vorm van het vermeiden van vochtophoping, thermisch en
akoestische comfort, klachten van het binnen milieu vermeiden, …
De 5 fysische aspecten (examen)
- Licht
- Warmte
- Lucht
- Vocht
- Geluid
Onderwerpen en disciplines van bouwfysica
- Energiezuinigheid
- Duurzaamheid
- Lichttoetreding en zonnewering
- Ventilatie
- Gezondheid en comfort in het algemeen
→ Het belang van bouwfysica werd steeds groter en zal ongetwijfeld blijven groeien in de toekomst
Voorbeelden
Hoe donkerder de lijnen hoe meer geluidslast. (In geopunt)
Zorgt voor akoestische absorptie.
We kunnen de warmteverliezen van de draagstructuur en de elementen met
een lagere isolatiewaarde zien.
Onvoldoende isolatie en luchtdichting
, Belang van bouwfysica
Sinds mensgeheugenis wordt bouwfysica al toegepast, dan doorheen de eeuwen werden de bouwtechnieken als
maar verbeterd.
Vroeger bouw men met massieve muren, rond de 1e en 2e wereldoorlog veranderde dit naar de spouwmuur en
rond de jaren 70 begonnen we met de muren te isoleren.
Wat is er gaande/wat zal er moeten gebeuren in de bouw? Waaraan moeten we ons aanpassen?
- Het klimaat is aan het opwarmen
- De komende decennia zullen er meer en meer mensen bij komen
- De kosten voor energie (productie, distributie, verbruik, …) zullen waarschijnlijk stijgen
- We moeten ons aanpassen in de bouw voor een beter klimaat (koolstof neutrale maatschappij)
→ Voorbeelden: centrale warmteproductie (warmtenetten), decentrale energieopwekking (pv-panelen),
woonpark vergroenen (EPB-eisen), productontwikkeling (vacuüm isolatie), energieopslag (batterijen)
Fundamentele principes
De wet van behoud van energie
Energie kan je gebruiken en dan omzetten, daarbij is altijd verlies. Een klein deel van het verlies kan nog
opgevangen worden MAAR er is ALTIJD verlies.
Thermodynamica
Waarom zo belangrijk voor bouwfysica?
- Warmte stroomt spontaan van warm naar koud, niet omgekeerd. En warmte kan ook gedwongen
worden om van koud naar warmte te stromen. Bv. koelmachine.
- Men kan geen energie winnen, hoogstens quitte spelen: totale energie is constant, maar de totale
beschikbare energie is dar niet.
- Men kan alleen quitte spelen (noch winst, noch verlies) bij het absolute nulpunt
- Het absolute nulpunt kan niet bereikt worden.
Uit thermodynamica kunnen we afleiden dat er een thermisch evenwicht bestaat tussen twee objecten die
warmte aan elkaar kunnen overdragen. En dat kan op verschillende manieren overgedragen worden.
Belangrijk
- Het absoluut nulpunt is -273,15°: alle atomen, objecten en processen komen nu tot stilstand.
- Er zijn verschillende vormen van energie (warmte, temperatuur, arbeid, energie)
- In een gesloten systeem is de totale energie constant en is de soms 1. Ook wanneer er wordt omgezet
tussen energieën blijft de som 1.
- Geen enkel proces kan meer energie genereren dan de totale energie. Het omzetten van de
energievorm naar de andere kan hoogstens resulteren in dezelfde totale energie.
- Bij energieomzetting is er steeds verlies van de beschikbare energie.
Warmte stroomt van warm naar koud maar gedwongen van kouden naar warm.
, Trias energetica
→ De heilige Drievuldigheid van elk modern
gebouw (als we deze 3 elementen respecteren
wordt wonen comfortabeler en energiezuiniger)
De luchtdichtheid van een gebouw is
onlosmakelijk verbonden met de thermische
isolatie en de ventilatie. Voorbeeld: de thermos
Wetgeving
Het doel van de wetgeving sluit een beetje aan bij de definitie van bouwfysica:
- Klachten vermijden door een aangenaam binnenklimaat te creëren
- Schade voorkomen door de gepaste bouwfysica toe te passen
- Zo efficiënt mogelijk omgaan met de beschikbare energie
- Doel: zo energieneutraal mogelijk werken en het liefst ook circulair (dat je alles ken hergebruiken bv.
de baksteen) beschouwen
- Inzake: warmte, licht, lucht, geluid en vocht
Warmte deel 1
Wat is temperatuur: de maat van de snelheid waarop de atomen bewegen, hoe sneller ze bewegen hoe
warmte.
Wat is warmte?
- Warmte is een maat voor de warmte toestand van een lichaam
- Het is een vorm van energie
- Warmte-eenheid is joule
→ 1 Watt = 1 Joule per seconde
Vb. een elektrische waterkoker heeft een nuttig vermogen van 1500W: dus het levert 1500J warmte
per seconde.
Warmte kan worden toegevoegd of afgenomen, maar wijzigingen leiden tot een nieuwe evenwichtstoestand
tussen 1 of meer objecten en de omgeving → Zoals thermisch evenwicht.
Warmte, warmtestroom en hoeveelheid
→ Warmtestroom is de hoeveelheid warmte per seconde
De warmte geeft aan hoeveel energie er wordt overgedragen van een object met een hoge temperatuur naar
een object met een lage temperatuur. (Natuurlijke vs. Gedwongen wamtestroom)
+ de warmte hangt af van de massa (kg), de aard van de stof, en het temperatuurverschil van de stoffen.
Warmtecapaciteit
→ De warmtecapaciteit van een voorwerp is in de thermodynamica het vermogen van dat voorwerp energie in
de vorm van warmte op te slaan.
Voert men warmte aan een voorwerp toe, dan zal daardoor meestal de interne energie en de temperatuur
stijgen.
, Als bv het enen voorwerp meer stijgt dan het andere, dan heeft de ene een grotere warmtecapaciteit dan de
andere.
Warmtegeleiding
Warmtegeleiding is de mate waarin een materiaal de toegevoegde warmte transporteert.
Hoe lager de -waarde, hoe slechter het materiaal de warmte geleid en DUS hoe beter
het isoleert.
→ De warmtegeleidingscoëfficiënt is een constante waarde voor een bepaald materiaal,
ongeacht de dikte van het materiaal.
Wat is temperatuur
Wat is temperatuur: de maat van de snelheid waarop de atomen bewegen, hoe
sneller ze bewegen hoe warmte.
Als een thermometer zegt dat het 20° is, is het ENKEL op die plek 20° ergens
anders in de kamer kan het warmer of kouder zijn. Daarom zeggen we
gemiddelde temperatuur.
→ Dezelfde materie met meer (kinetische) energie zal een hogere temperatuur
hebben.
- Als een voorwerp bijvoorbeeld een hogere temperatuur heeft dan de omgeving zullen de deeltjes met
gemiddeld meer energie bewegen dan de deeltjes in de omgeving.
- Als er botsingen tussen de deeltjes van het voorwerp en de omgeving kunnen plaatsvinden, zal bij die
botsing energie worden uitgewisseld.
Minder bewegen = energie bij krijgen, meer bewegen = energie inleveren
Vormen van warmteoverdracht
- Convectie
- Geleiding
- Straling
Convectie
→ Convectie of stroming genoemd
Door macroscopische beweging van moleculen (die in contact staan met elkaar) die in een fluïdum liggen. (Gas
bv. lucht, vloeistof bv. water)
Bron van convectie:
- Temperatuurverschil: warm naar koud
- Drukverschil: gedwongen stroming: warm naar koud
Vrije convectie: het fluïdum beweegt door verandering van de dichtheid, door verandering van de temperatuur.
Bv. stijgende warme lucht
