Warmtegeleiding

Warmtegeleiding is het transport van thermische energie binnen een materiaal of tussen materialen die met elkaar in contact staan, als gevolg van een temperatuurverschil. Bij een brand kan daardoor warmte door een wand, vloer of doorvoering naar een andere zijde worden overgebracht. Het proces is belangrijk voor de temperatuurontwikkeling van constructies en voor de thermische isolatie van brandscheidingen. Ook zonder zichtbare vlammen aan de niet-blootgestelde zijde kan daar een gevaarlijke temperatuurstijging optreden.

De warmtegeleidingscoëfficiënt, vaak aangeduid met lambda, wordt uitgedrukt in W/(m·K). Een hogere waarde betekent bij dezelfde geometrie en hetzelfde temperatuurverschil doorgaans meer geleiding. Staal geleidt warmte bijvoorbeeld veel sneller dan veel isolatiematerialen. Toch wordt de snelheid van opwarming niet alleen door lambda bepaald. Ook dichtheid en soortelijke warmte bepalen hoeveel energie een materiaal kan opnemen voordat zijn temperatuur stijgt. De combinatie van deze eigenschappen wordt beschreven door de thermische diffusiviteit.

Een stationaire benadering veronderstelt dat de temperaturen niet meer veranderen in de tijd. Bij een gebouwbrand is de verhitting juist sterk tijdafhankelijk. Voor een beoordeling van opwarming en afkoeling is daarom vaak een tijdelijke, of transiënte, berekening nodig. Dunne en dikke onderdelen reageren verschillend. Ook een koude achterliggende massa kan warmte opnemen, terwijl een geïsoleerde zijde die afvoer beperkt. De werkelijke randvoorwaarden beïnvloeden dus hoe snel de niet-blootgestelde zijde opwarmt.

Bij hoge temperaturen kunnen materiaaleigenschappen veranderen. Vochtverdamping, ontleding, verkoling en het vrijkomen van gebonden water beïnvloeden de warmtebalans. Contactweerstanden tussen lagen en holle ruimten vragen eveneens aandacht. In een spouw spelen naast geleiding vaak convectie en warmtestraling een rol. Een berekening die alle lagen uitsluitend als vaste geleidende materialen behandelt, kan die bijdragen missen. Gegevens bij kamertemperatuur zijn niet vanzelf geschikt voor een brandberekening.

Praktisch is warmtegeleiding onder meer relevant bij metalen bevestigingen, leidingen en constructiedelen die een scheiding doorkruisen. Zulke onderdelen kunnen warmte naar de beschermde zijde voeren, ook als openingen rondom zorgvuldig zijn afgedicht. De beoordeling moet daarom aansluiten bij de complete geteste of berekende constructie. Een lage lambda van één product bewijst geen brandwerendheid van de totale wand. Het gaat ook om laagdikten, aansluitingen, vervorming en de ontwikkeling van de temperatuur in de tijd. De gekozen thermische berekening levert slechts het deel van het bewijs dat zij daadwerkelijk beschrijft.