varmeovergangstall

Varmeovergangstall, også kalt varmeovergangskoeffisient, brukes for å karakterisere varmeutvekslingen mellom en materialoverflate og et fluid (gass eller væske) i kontakt med overflaten. Varmeovergangstallet er definert som varmestrømtetthet (W/m²) per grad (°C eller K) forskjell mellom overflatens temperatur og fluidets temperatur. Vanligvis benyttes symbol h for varmeovergangstallet, som har dimensjon W/(m²K). Den inverse verdien 1/h (m²K/W) kalles varmeovergangsmotstand.

Størrelsen på varmeovergangstallet vil være svært avhengig av i hvilken grad fluidet er i bevegelse og vil øke med økende fluidhastighet ved overflaten. Størrelsen vil også avhenge av en rekke andre forhold, som fluidets viskositet, varmeledningsevne og varmekapasitet, overflatens ruhet og orientering, samt strømningstypen (laminær eller turbulent strøm).

Dersom fluidet er helt i ro vil varmeoverføringen skje ved ren varmeledning. Hvis fluidet er i bevegelse vil det i grenselaget mot overflaten også skje en varmetransport med massestrømmen. Dette kalles konvektiv varmetransport. Fluidstrømmen kan skyldes oppdriftskrefter på grunn av densitetsforskjeller forårsaket av temperaturforskjeller (kalles fri eller naturlig konveksjon) eller ytre krefter for eksempel fra vind, vifter eller pumper (kalles tvungen konveksjon). Ved naturlig konveksjon er varmeovergangstallet vanligvis i området 5-25 W/(m²K). Ved tvungen konveksjon er variasjonsområdet vesentlig større, avhengig av strømningshastighet og fluidets egenskaper.

De fleste har erfart varmeovergangstallets avhengighet av fluidhastigheten ved at varmetapet fra hudoverflaten kan øke betraktelig når vindhastigheten øker – «følt temperatur» blir lavere.

I bygningssammenheng er det vanligvis varmeovergang ved overflater mot ute- eller inneluft, eller i luftfylte hulrom eller spalter som har interesse. For bygningsflater ute eller inne kan lufthastigheten variere mye både over tid og over flaten. I praksis benyttes målte gjennomsnittsverdier for frie flater som erfaringsmessig er av rimelig størrelsesorden. Utgangspunktet er da slike temperaturforskjeller mellom overflate og luft som vanligvis forekommer og aktuelle vindhastigheter utendørs og lufthastigheter innendørs. I hjørner og kroker vil luftstrømningen bli hindret og her kan vi lokalt ha betydelig lavere verdier for det konvektive varmeovergangstallet enn på frie flater.

Ved standardiserte beregninger av bygningsdelers varmegjennomgangskoeffisient (U-verdi) benyttes vanligvis følgende verdier for varmeovergangsmotstand (1/h):

• Utendørs flater: 0,04 m²K/W
• Innendørs med varmestrøm oppover: 0,10 m²K/W
• Innendørs med horisontal varmestrøm: 0,13 m²K/W
• Innendørs med varmestrøm nedover: 0,17 m²K/W

Den lave verdien for utendørs flater skyldes virkningen av vind. Ved varmestrøm vertikalt gir situasjonen med høyest temperatur øverst (varmestrøm nedover) mindre luftbevegelse, og altså høyere varmeovergangsmotstand, enn den omvendte situasjonen.

For velisolerte bygningskonstruksjoner har varmeovergangstallet marginal betydning. For bygningsdeler med høy U-verdi, som for eksempel eldre vinduer med enkelt eller dobbelt glass, har den imidlertid merkbar innvirkning, slik at varmetapet øker når det blåser ute.