Wymiana ciepła to proces wymiany ciepła między różnymi systemami. Zasadniczo transfer ciepła netto między dwoma systemami będzie się odbywał z systemu cieplejszego do systemu chłodniejszego.

Przenikanie ciepła jest szczególnie ważne w budynkach przy określaniu projektu tkanki budowlanej oraz przy projektowaniu układów pasywnych i aktywnych niezbędnych do zapewnienia wymaganych warunków termicznych przy minimalnym zużyciu zasobów.

Bardzo szeroko mechanizmy wymiany ciepła można opisać jako:

• Przewodzenie.

• Konwekcja.

• Promieniowanie.

• Zmiana fazy.

Zachowanie termiczne systemu jest funkcją dynamicznej relacji między tymi mechanizmami.

Przewodzenie

Przewodnictwo to dyfuzja wewnętrznego ciepła w ciele w wyniku różnicy temperatur w nim. Jest to szczególnie ważne w budynkach, w których może występować różnica temperatur między wnętrzem a zewnętrzem budynku, na przykład w ogrzewanym budynku zimą. Przewodzenie jest jednym z głównych potencjalnych mechanizmów wymiany ciepła, przez które wewnętrzne ogrzewanie lub chłodzenie może zostać utracone na zewnątrz, co skutkuje wysokimi kosztami eksploatacji, wysoką emisją dwutlenku węgla i dyskomfortem użytkowników.

W przypadku materiałów budowlanych czasami uważa się, że przewodność wyraża się wartością U, jednak wartości U są odwrotnością sumy oporów cieplnych bryły oraz oporów cieplnych powierzchni wewnętrznej i zewnętrznej. Przewodność dokładniej wyraża wartość R materiału, która jest odwrotnością jego oporu cieplnego i nie obejmuje składnika powierzchniowego. Zobacz https://purios.com/blog/wspolczynnik-przenikania-ciepla-czym-jest-i-jak-obliczyc-ze-wzoru, aby uzyskać więcej informacji na temat tego jak działa współczynnik przenikania ciepła.

Przewodnictwo można zahamować za pomocą materiałów izolacyjnych, które mają wysoką odporność termiczną, a tym samym zmniejszają przenoszenie ciepła między wnętrzem a zewnętrzem. Efekt izolacyjny można osiągnąć również dzięki masie termicznej elementów budowlanych. Masa termiczna opisuje zdolność materiału do pochłaniania, magazynowania i uwalniania energii cieplnej. Masę termiczną można wykorzystać do wyrównania zmienności warunków wewnętrznych i zewnętrznych, pochłaniając ciepło wraz ze wzrostem temperatury i uwalniając je, gdy spadają. W projektowaniu budynków może to być przydatne do wyrównywania i opóźniania ekstremalnych warunków termicznych, stabilizowania środowiska wewnętrznego, a tym samym zmniejszania zapotrzebowania na systemy obsługi budynku.

Konwekcja

Konwekcja to ruch płynu, takiego jak powietrze, poprzez adwekcję i dyfuzję. Jest to bardzo ważny mechanizm w projektowaniu budynków, w których ruch powietrza jest niezbędny do:

• Tworzy umiarkowane temperatury wewnętrzne.

• Zmniejsza gromadzenie się wilgoci, zapachów i innych gazów, które mogą gromadzić się w okresach przebywania ludzi.

• Poprawia komfort mieszkańców.

Konwekcja to także mechanizm wymiany ciepła, wynikający z ruchu powietrza o różnej temperaturze. Ruch powietrza w budynkach może być „wymuszony” (na przykład napędzany przez wentylatory) lub „naturalny” wynikający z różnicy ciśnień między jedną częścią budynku a drugą. Naturalny ruch powietrza może być napędzany wiatrem lub siłą wyporu.