warmteweerstanden

Warmteweerstanden zijn een manier om de weerstand tegen warmteoverdracht te beschrijven tussen twee punten of zones in contact met elkaar. Ze kwantificeren hoeveel temperatuurverschil er ontstaat per eenheid van warmtestroom. De basisvergelijking is ΔT = Q · R_th, waarbij ΔT het temperatuurverschil is, Q de warmtestroom in watt en R_th de warmteweerstand in kelvin per watt (K/W). Omgekeerd geldt Q = ΔT / R_th.

Warmte kan overgaan door geleiding door vaste stoffen, convectie in vloeistoffen en gassen, en straling. In een constructie worden de verschillende mechanismen gemodelleerd als opeenvolgende of parallel geschakelde weerstanden. Voor geleiding door een plaat van dikte L en warmtegeleiding k is R_cond = L/(k A). Voor convectie aan een oppervlak met oppervlakte A en convectiecoëfficiënt h geldt R_conv = 1/(h A) per zijde. Radiatieve overdracht kan worden opgenomen als een radiatieve weerstand die afhankelijk is van emissiviteit en omgevingstemperaturen.

In serieschakeling telt men de weerstanden op: R_tot = R_cond + R_conv + R_rad. In parallelakeling is 1/R_tot = Σ (1/R_i). Door de geometrie en materialen kan R_th sterk variëren; factoren zoals materiaalkeuze, dikte, oppervlak, contactweerstanden en omgevingscondities zijn bepalend.

Toepassingen van warmteweerstanden bevinden zich onder meer in woningisolatie en gebouwentechniek om energiebalans te verbeteren, in elektronica voor temperatuursbeheersing en in de automotive industrie voor thermisch management van systemen. Begrippen zoals warmtedoorgangscoëfficiënt, thermische geleidbaarheid en Fourierwet spelen een belangrijke rol.