Proces wymiany ciepła jest zjawiskiem, którego doświadczamy przez całe nasze życia. Akceptujemy go i mimowolnie dostosowujemy się do niego. Warto poznać rządzące nim prawa w kontekście instalacji centralnego ogrzewania i ogrzewania budynków. Pozwoli nam to świadomie podejść do projektu instalacji centralnego ogrzewania oraz wielu zjawisk w przyrodzie.
Wymiana ciepła a różnica temperatur
Wymiana ciepła to zjawisko przekazywania energii cieplnej od ciała o wyższej temperaturze do ciała o temperaturze niższej. Ciała te nie muszą się ze sobą stykać, a przestrzeń między nimi może być wypełniona płynem (warto wspomnieć, że płyn to zarówno substancja w fazie ciekłej, jak woda, jaki i gazowej – powietrze). Wymiana ciepła jest spowodowana różnicą temperatur w dwóch ośrodkach – przykładowo na zewnętrznej stronie ściany (atmosfera) i wewnętrznej (pomieszczenie). Wymiana ciepła jest wprost proporcjonalna do różnicy temperatur ośrodków. Wynika z tego fakt, że w zimę z pomieszczenia „ucieka” więcej ciepła niż w okresach wiosennych i jesiennych (zwanych przejściowymi), ponieważ różnica temperatur powietrza wewnętrznego i zewnętrznego jest znacząco różna. Na przepływ energii cieplnej ma również znaczenie izolacyjność materiału pomiędzy ośrodkami (w naszym przypadku izolacyjność ściany). Izolacyjność ściany jest charakteryzowana jednostkowym współczynnikiem przenikania ciepła U (W/m2K), który charakteryzuje liczbę Watów straty energii na 1m2 ściany przy różnicy temperatur 10C (1K). Im mniejszy współczynnik, tym ściana bardziej izolacyjna i szczelna termicznie.
Zobacz także: Jak ocieplić wnętrza?
Zyski i straty ciepła w pomieszczeniu a dobór elementów grzejnych
Dobór elementów grzejnych dla pomieszczenia jest wynikiem bilansu cieplnego pomieszczenia. Bilans ten jest określany poprzez sumę wszystkich energii, które wpływają i uciekają z pomieszczenia. Jeśli bilans ten jest ujemny (okresy przejściowe i zima), należy doprowadzić energię cieplną do pomieszczenia w celu utrzymania stałej temperatury. Na bilans ciepła składają się: zyski ciepła i straty ciepła. Elementy grzejne w budownictwie mieszkaniowym są dobierane bezpośrednio na wartość strat ciepła dla pomieszczenia, ze względu na bardzo niskie, lub zerowe zyski ciepła.
Zobacz także: Jak zbudować komin?