Värmeflödesmotstånd

Värmeflödesmotstånd, eller termiskt motstånd, är ett mått på hur svårt det är för värme att flöda mellan två ytor med olika temperatur. Det definieras som förhållandet mellan temperaturskillnaden ΔT och värmeflödet Q̇: R_th = ΔT / Q̇, med enheten kelvin per watt (K/W). Vid steady-state och en-dimensionell genomgång kan det totala motståndet delas upp i olika delar, till exempel konvektion vid ytan och ledning genom materialet.

Konduktionsmotstånd genom ett plan vägg ges av R_th,cond = L / (k A), där L är väggtjockleken, k är materialets värmeledningsförmåga och A är arean. Konvektionsmotstånd vid en yta är R_th,conv = 1 / (h A), där h är värmeövergångskoefficienten. Totala värmeflödesmotståndet i en serie av flera skikt är summan av de individuella motstånden: R_th,total = ∑ R_th,i. I parallella vägar uppvisas motsvarande relationer via reciprocering: 1/R_th,total = ∑ (1/R_th,i) för varje väg.

Värmeflödesmotstånd används ofta i byggnads- och elektronikrelaterade tillämpningar. Inom byggnadsteknik är U-värdet (1 / R_th,total) centralt för att beskriva byggnadens värmeförlust per ytaenhet och temperaturdifferens. Inom elektronik används liknande begrepp för att uppskatta temperaturökningar i komponenter där värme överförs genom ledning och konvektion.

Det är viktigt att ange enheter och de förhållanden som motstånden gäller under, eftersom konduktivt och konvektivt motstånd påverkas av material, yta och omgivning. Värmeflödesmotstånd är ett grundläggande verktyg för termiska beräkningar och dimensionering av isolering, byggnadskonstruktioner och kylsystem.