Flik 21 Grundläggande kunskap blandad kompott

2019-03-31
Grundläggande fysik
och annat
”bra att veta saker”
Kelvin och celsius
Kelvin (K) är SI-enheten för temperatur, uppkallad efter lord Kelvin. Kelvinskalans nollpunkt är
den absoluta nollpunkten. Grader i Celsius är exakt 273,15 grader högre än motsvarande
mätvärden i kelvin. Skalstegen är exakt lika stora; en ökning i temperaturen med 1 kelvin är
samma sak som en ökning med 1 °C.
0 grader kelvin motsvarar alltså 273,15 °C.
Begreppet graddagar
Antalet graddagar under ett år är summan av dygnsmedeltemperaturernas avvikelser från
en referenstemperatur. Graddagar används bland annat till att fortlöpande skapa en rättvis
bedömning av hur effektivt en byggnad värms upp av sitt värmesystem, då energiåtgången
för att värma upp ett hus starkt korrelerar till utomhustemperaturen.
Graddagar används även vid energiuppföljningar mm. Vid energiberäkningar är det
bekvämare att använda enheten gradtimmar som erhålls genom att multiplicera
graddagtalet med 24(h).
Nedan finns ett exempel på hur en tabell med gradtimmar kan se ut (för värmesystem):

2019-03-31
Vindavkylning
Vindavkylning går ibland under termen kyleffekt. Ordet kyleffekt är inte enbart relaterad till
vindens effekt och kan därför bli missvisande. Människans temperaturupplevelse beror inte
enbart på lufttemperatur och vindhastighet utan luftfuktighet och solstrålningens intensitet
inverkar också på upplevd temperatur.
Tabell för effekten av vindavkylningen finner du nedan:
Dimensionerande lägsta utetemperatur
Eller dimensionerande vintertemperatur
(DVUT). De i allmänna råd angivna
riktvärdena för riktad operativ temperatur
gäller vid den dimensionerande
vinterutetemperatur, DVUT.
DVUT är en fiktiv temperatur som beräknas
med hjälp av standarden SS-EN ISO 15927-5.
Vilken tidskonstant som ska användas för
den dimensionerande vinterutetemperatur
är beroende på hur tung den aktuella
byggnaden är och hur stort
effektbehovet är.

2019-03-31
U-värde
Det är mycket svårt att i efterhand mäta U-
värden hos olika byggnadsdelar i en färdig
byggnad. Därför anger BBR vilka
beräkningsstandarder som ska användas vid
projektering av bland annat väggar, golv och
tak inklusive köldbryggor.
Enligt BBR ska följande standarder användas vid bestämmande av u-värde (Um):
1. SS-EN ISO 13789 ”Byggnaders termiska egenskaper - värmegenomgångskoefficienter -
Beräkningsmetod”. Denna standard hänvisar i sin tur till flera andra standarder.
SS-numret finner du i BBR kap 9
2. SS 24230 ”Värmeisolering - Plåtkonstruktioner med köldbryggor - Beräkning av
värmemotstånd”.
3. Standarden SS-EN ISO 13789 redovisar hur man beräknar transmissions- och
ventilationsförluster för byggnader. Den redovisar dock inte beräkningar för
byggnadsdelar med plåtreglar och därför hänvisar BBR även till SS 24230.
4. U-värdesberäkningar avseende platta på mark och källare görs enligt standarden SS-
EN ISO 13370 “Byggnaders termiska egenskaper - Värmeöverföring via marken -
Beräkningsmetoder”.
Nedan förklaras några vanliga begrepp.
Värmekonduktivitet (λ)
Värmekonduktiviteten är den egenskap som anger hur bra ett material isolerar. Den
betecknas med den grekiska bokstaven lambda (λ) och enheten är W/m·°C eller W/m·K. De
båda enheterna ger samma siffervärden eftersom det här handlar om temperaturskillnader.
Värmekonduktiviteten kallas även lambdavärdet. Ju lägre värde desto bättre isolermaterial.
Värmemotstånd (R)
Värmemotståndet är den egenskap som anger hur bra ett materialskikt isolerar. Man kan
också tala om värmemotståndet för en hel byggnadsdel, exempelvis en vägg. Ju högre
värde desto bättre isolering. Värmemotståndet betecknas med bokstaven R. Enheten för
värmemotstånd är m²•°C/W eller m²•K/W. Värmemotstånd beräknas i enlighet med SS-EN
ISO 6946 eller Isolerguiden från Swedisol.
Värmegenomgångskoefficient för byggnadsdelar (U)
Värmegenomgångskoefficienten, betecknad med U, är den egenskap som anger hur bra en
hel byggnadsdel isolerar. Med byggnadsdel menas här exempelvis en vägg, ett golv eller ett
tak. Denna värmegenomgångskoefficient kallas även för U-värde. Enheten för
värmegenomgångskoefficienten är W/m²·°C eller W/m²·K. Ju lägre värde desto bättre
isolering.
Värmegenomgångskoefficient för linjära köldbryggor (ψ)
Vissa köldbryggor kommer inte med vid beräkningen av U-värdena för klimatskärmens
byggnadsdelar. Exempel på detta är linjära köldbryggor som bjälklagskanter, anslutningar

2019-03-31
mellan vägg och tak, vägghörn, fönsternischer och kantbalken på en platta på mark.
Värmeförlusterna orsakade av högst normala köldbryggor kan ofta vara 20-30 % av de
sammanlagda värmeförlusterna genom klimatskärmen.
Dessa linjära köldbryggor har också en värmegenomgångskoefficient som betecknas med
den grekiska bokstaven psi ψ. Enheten är W/m·°C eller W/m·K. Ju lägre värde desto bättre
isolering. Metoder för beräkning av ψ finns bland annat i SS-EN ISO 14683. I Swedisols skrift
Isolerguiden finns förenklade metoder för beräkning av olika typer av köldbryggor. ψ-värden
används vid beräkning av klimatskärmens genomsnittliga värmegenomgångskoefficient Um.
Värmegenomgångskoefficient för punktformiga köldbryggor (χ)
Punktformiga köldbryggor som inte ingår i U- eller ψ-värdena kan beräknas separat. Dessa
värmegenomgångskoefficienter betecknas med den grekiska bokstaven chi χ och har
enheten W/°C eller W/K. χ-värden används vid beräkning av klimatskärmens genomsnittliga
värmegenomgångskoefficient Um.
Energibalans
En byggnads energibalans beskriver var en byggnads tillförda energi försvinner. En mycket
och missvisande schablon som ofta används enligt bild nedan visar att energiförlusterna
fördelas med ca. 15% via taket, 15% via ventilation, 35% via fönster och dörrar, osv.
Om en mer noggrann bestämning av var energin försvinner så bör nedan bild användas.
Som du ser är avsevärt fler poster medräknade.
Till vänster redovisas den energi som tillförs byggnaden och till höger var den tillförda energin
försvinner ut genom byggnaden.
En byggnad måste ha lika stora delar på båda sidor, annars blir det antingen för kallt eller för
varmt. Tänk dig en våg som ska vara i jämnvikt. En jämnvikt mellan det som tillförs och
försvinner. Ju bättre huset isoleras och hushåller bättre med energin desto mindre behöver
tillföras byggnaden.

14/11/2018
Fysik - grunder
Värmeöverföring
Överföring av värme mellan två föremål sker fyra sätt:
• Strålning
• Konvektion
• Värmeledning
• Avdunstning
Strålning (radiation)
Strålning är värmeavgivning som osynligt ljus.
Dessa strålar går genom luften tills de träffar ett
material som absorberar dem. Materialet blir då
varmare.
Alla föremål med en temperatur över absoluta nollpunkten avger
värmestrålning. Atomernas värmerörelse ger upphov till
elektromagnetisk strålning.
Konvektion (strömning)
Konvektion innebär att värme överförs mellan en gas eller en
vätska och en fast kropp. Konvektionsvärme uppstår när
luften blir varm, utvidgar sig och stiger uppåt. Den varma
luften stiger och för värmen runt i rummet.
strålningsvärme.
Varmluften som samlas under taket kan enkelt föras ner till
golvet med en takfläkt. Det tar litet längre tid för rummet att
bli varmt med konvektionsvärme, jämfört med
Ett annat exempel är ett kallt fönsterglas som kyler ner luften, kall luft sjunker och en
ny luftmängd strömmar till fönstret och kyls i sin tur. Värme överförs alltså från luften till
fönstret.

14/11/2018
Ledning (konduktion)
Värme kan transporteras i all materia genom värmeledning. Det förekommer inte
någon transport av materia. Hur stor värmeledningen är beror på
temperaturskillnaden och materialets värmeledningsförmåga. Sätt dig på en iskall
sten så får du en omild, men mycket påtaglig praktisk förklaring på detta fenomen.
En kropp som har högre temperatur kommer vid
beröring med en som har lägre att avge värme tills dess
att jämvikt uppnås.
Värmeledningsförmågan mäts i W/m,°C och
beskriver hur stor effekt värme i watt som leds
genom en meter av materialet när
temperaturskillnaden är en grad.
Material W/m,°C
Koppar 390
Järn 75
Betong 1,7
Glas 0,90
Vatten 0,60
Trä 0,14
Sågspån 0,080
Mineralull 0,038
Luft 0,024
Avdunstning (evaporation)
Avdunstning är omvandling av ett ämne från fast
eller flytande form till gasform. Avdunstning sker vid
alla temperaturer och enbart från ett ämnes yta, i
motsats till kokning som sker vid en bestämd
temperatur och i en flytande kropps inre.
Ju högre ett ämnes mättnadsångtryck är, desto lättare avdunstar det, desto
lättflyktigare sägs det vara.

14/11/2018
Lufttryck
Källa:SMHI
Lufttrycket vid en viss nivå är lika med tyngden av en lodrät luftpelare, som sträcker
sig från den aktuella nivån upp till atmosfärens övre gräns. Ju högre upp man
kommer i atmosfären desto lägre blir lufttrycket.
Om luften befinner sig i vila så är lufttrycket vid en viss nivå lika med tyngden av en
lodrät luftpelare, som sträcker sig från den aktuella nivån upp till atmosfärens övre
gräns. Man talar om lufttrycket vid hydrostatisk jämvikt och är det som man vanligtvis
avser när man inom meteorologin talar om lufttryck.
Vid kraftig blåst och kraftig konvektion kan dock det tryck luften utövar på ett
föremål avvika från lufttrycket vid hydrostatisk jämvikt.
Lufttrycket mäts med barometer och anges numera i hektopascal, förkortat hPa.
Före år 1986 användes i Sverige fortfarande enheten millibar, förkortat mb. Det är
mycket lätt att omvandla mellan hektopascal och millibar, 1 millibar är nämligen
exakt lika med 1 hektopascal.
Längre tillbaka användes enheten millimeter kvicksilver (mm Hg). Med mycket god
noggrannhet kan man sätta 1 hPa = 0,75 mm Hg.
Lufttryckets variation med höjden
Eftersom lufttrycket vid en viss nivå är lika med tyngden av en luftpelare som sträcker
sig från den aktuella nivån till atmosfärens övre gräns, så sjunker lufttrycket med
höjden.
En tumregel är att lufttrycket avtar med ungefär 1 hPa för var åttonde meter. Men
observera att detta bara gäller från havsytan upp till cirka 500 meter. I annat fall
skulle atmosfären ta slut på cirka 8 kilometers höjd, eftersom lufttrycket vid havsytan
är omkring 1 000 hPa. I själva verket når atmosfären åtskilliga hundratals kilometers
höjd.
En bättre tumregel är att lufttrycket ungefär halveras för var femte kilometer i
höjdled.

14/11/2018
Tabellen visar ungefärliga höjder för olika tryckytor. Höjden kan dock variera från fall
till fall beroende på de meteorologiska förhållandena.
Lufttryckets ungefärliga variation med höjden
Höjd (km)
Lufttryck (hPa)
0 1 000
1 900
2 800
3 700
4 600
5,5 500
9 300
16 100
20 50
26 25
32 10
35 5
48 1
64 0,1
80 0,01
90 0,001

14/11/2018
Normalt lufttryck
För att kunna jämföra lufttrycket mellan platser på varierande höjd över havet, så är
det nödvändigt att först korrigera det uppmätta lufttrycket till en och samma nivå.
Vanligen används havsytans nivå.
Som ett standardvärde för lufttrycket vid havsytans nivå brukar man ange 1000 hPa.
Även värdet 1013,25 hPa förekommer i sammanhanget. Bakgrunden till den något
överdrivna noggrannheten är att det motsvarar 760 mm kvicksilver.
Det genomsnittliga lufttrycket är inte detsamma över hela jordklotet. På grund av
jordrotationen, temperaturskillnaden mellan ekvatorn och polerna m.m. uppkommer
så kallade semipermanenta tryck- och vindmönster. Det gäller exempelvis
subtropiska högtrycksceller vid omkring 30° nordlig respektive sydlig bredd samt
vandrande lågtryck över framför allt mellanbreddernas havsområden.
Även inom Sverige finns geografiska skillnader när det gäller normalt lufttryck.
Normalt lufttryck vid havsytans nivå (referensperiod 1961 - 1990)
Station
Normalt lufttryck (hPa)
Falsterbo 1014,2
Visby 1013,1
Stockholm 1012,3
1011,4
Östersund 1010,7
Luleå 1010,3
Sveg
Karesuando 1009,7