Lees het volgende artikel.
In plaats van ruiten van gewoon dubbelglas worden tegenwoordig in woningen ook ruiten van zogenaamd vacuümglas toegepast. Bij gewoon dubbelglas bevindt zich droge lucht tussen de twee glasplaten. De ruit is 12 mm dik. Bij vacuümglas is de ruimte tussen de twee glasplaten vacuüm. Minuscule pilaartjes voorkomen dat de glasplaten tegen elkaar aangedrukt worden. De ruit is nauwelijks dikker dan 6 mm en isoleert beter dan een ruit van gewoon dubbelglas.
De warmtegeleiding via de pilaartjes is verwaarloosbaar.
Opgaven
a) Leg uit waarom vacuümglas beter isoleert dan gewoon dubbelglas.
Voor P, de hoeveelheid warmte die per seconde door een ruit gaat, geldt: P = µ · A · ΔT Hierin is:
- µ de warmtedoorgangscoefficient van de ruit;
- A de oppervlakte van de ruit;
- ΔT het temperatuurverschil tussen binnen- en buitenkant van de ruit.
De waarde van m voor een ruit van vacuümglas is 1,4 W m-2 K-1. De waarde van m voor een ruit van dubbelglas is 3,5 W m-2 K-1.
Op een bepaalde middag is gedurende 4,0 uur de buitentemperatuur 3,0 °C en de binnentemperatuur 19 °C. Het vertrek dat verwarmd wordt, heeft ruiten met een totale oppervlakte van 6,0 m2. De verwarmingsinstallatie verbrandt Gronings aardgas en heeft een rendement van 90%.
b) Bereken hoeveel kubieke meter (Gronings) aardgas men in die 4,0 uur bespaart bij gebruik van vacuümglas in plaats van gewoon dubbelglas.
Uitwerkingen
Open het antwoord op de vraag van jouw keuze.
Uitwerking vraag (a)
Bij dubbelglas met een luchtlaag kan de lucht warmte van de ene naar de andere glasplaat transporteren door geleiding en/of stroming. Dat kan bij vacuümglas niet.
Uitwerking vraag (b)
- De hoeveelheid energie die per seconde bespaard wordt, is Pdubbelglas -Pvacuümglas = (µdubbelglas - µvacuümglas) · A · ΔT = (3,5-1,4) · 6,0 · (19-3,0) = 202 J.
- De besparing over 4,0 uur is dan 202 · 4 · 60 · 60 = 2,9 · 106 J.
- 90% van de stookwaarde wordt nuttig gebruikt: 0,90 · 32 · 106 = 28,8 · 106 J m-3.
- De besparing met vacuümglas is daarmee: 2,9 · 106 / 28,8 · 106 = 0,10 m3.
