warmtebalansen

Warmtebalans is het evenwicht tussen de warmte-energie die een systeem binnenkomt en de warmte-energie die het verlaat. Bij een statische of stabiele toestand verandert de interne energie van het systeem niet, oftewel ΔU = 0 en Qin = Qout.

In de klimaatwetenschap gaat de aardse warmtebalans om het totaal van inkomende en uitgaande energie van het aardoppervlak en de atmosfeer. Inkomende straling van de zon wordt voor een deel gereflecteerd of geabsorbeerd; het resterende deel kan worden opgeslagen in oppervlakken en in de oceanen of uitgezonden als langgolvige straling naar ruimte. Daarnaast domineren warmteovergangen tussen oppervlak en lucht: sensible heat flux (temperatuurverschillen), latent heat flux (verdamping en condensatie) en warmteverlies of -winst via convectie en straling. In het lange termijn beeld ligt het globale energiebudget in evenwicht, terwijl regionale variaties en klimaatverandering de verdeling van opslag en fluxen kunnen beïnvloeden.

In bouwkunde en energiedynamica wordt een warmtebalans gebruikt om het verschil tussen warmteverlies en warmtewinst van een gebouw te berekenen. Belangrijke componenten zijn conductief verlies door muren en ramen, convectieve en radiatieve uitwisseling met de binnenruimte, ventilatie- en infiltratieverliezen, en interne warmtebronnen zoals mensen en apparatuur. Het doel is vaak comfort bij zo laag mogelijk energieverbruik, via isolatie, efficiënte beglazing en slimme ventilatie.

Formeel kan de balans worden uitgedrukt als ΔU/dt = Qin − Qout, waarbij Qin onder meer warmtebronnen en inkomende straling omvat en Qout alle vormen van warmteverlies. In een stationaire toestand is ΔU/dt = 0 en Qin = Qout. Het begrip vereist duidelijke systeemgrenzen en sign-conventies.