Warmteaccumulatie

Betekenis

Warmteaccumulatie is het proces waarbij warmte wordt opgeslagen in een materiaal of medium en later weer wordt afgestaan om ruimten te verwarmen of temperatuurschommelingen te dempen. Doel is bijdragen aan een energiezuinig gebouw door gebruik te maken van beschikbare warmte (bijvoorbeeld zoninstraling) op momenten dat die anders niet beschikbaar is. De term verwijst zowel naar het proces van opslaan en afstaan als naar het verschijnsel van opgeslagen warmte.

Toepassing

Warmteaccumulatie wordt toegepast om warmtebronnen uit te balanceren in tijd en de binnenklimaattemperatuur gelijkmatiger te houden.

• Opslaan van warmte uit normale energiebronnen of zoninstraling om later (bijv. ’s avonds) te gebruiken.
• Integratie in zware constructies (vloeren, muren) die warmte kunnen opnemen en afgeven.
• Gebruik van water, speksteen, paraffine of bouwmaterialen als opslagmedium.
• Combinatie met verwarmingssystemen waarbij tijdelijke opslag gewenst is.

Aandachtspunten

• Rekening houden met materiaaleigenschappen: dichtheid, soortelijke warmte en dikte bepalen de opgeslagen hoeveelheid warmte.
• Warmtegeleiding (lambda) bepaalt de snelheid van opname en afgifte; beton (lambda ≈ 1,7 W/m·K) neemt sneller warmte op dan hout (lambda ≈ 0,15 W/m·K).
• Grote thermische massa zorgt voor temperatuurtraagheid: gelijkmatiger binnenklimaat, maar opwarming van de ruimte kan te traag zijn.
• Warmteaccumulatie is situatiegebonden: belang hangt af van wanneer ruimtes verwarmd moeten worden en of snelle opwarming noodzakelijk is.
• Water is een effectief medium voor warmteaccumulatie.

Berekening / formules

• Warmteaccumulatie per oppervlakeenheid: Q = ρ × c × d × ΔT
  • Praktische eenheid genoemd: [MJ/m2].
  • Q = hoeveelheid warmte per m2 in de constructielaag [J].
  • ρ = dichtheid (kg/m3).
  • c = soortelijke warmte [J/(kgK)].
  • d = dikte van de constructielaag [m].
  • ΔT = temperatuurstijging van die laag [K].
• Volumieke warmtecapaciteit: ρ × c = volumieke warmtecapaciteit van een materiaal [J/(m3K)].
• Thermische capaciteit van een constructie (per m2): C = (ρ × c × d) / 1000 kJ/(m2K).
• Tijd t (tau) om hoeveelheid warmte Q te leveren voor het opwarmen van de constructie: t = ρ × c × d × (0,5 Rc + Rkoudstezijde) (seconden), waarbij Rc de warmteweerstand van de constructie is.
• Bij meerlaagse constructies worden de Q-waarden van de afzonderlijke lagen optellend behandeld.

Materialen / uitvoeringsvormen

• Typische materialen en media: water, beton, baksteen, speksteen, paraffine en andere massa’s in de constructie.
• Zware (betonnen of stenen) gebouwen behouden overdag vaak koelte en geven warmte langzaam af; lichte (stalen of houten) gebouwen wisselen sneller tussen warm en koud.