Aïllament i orientació solar
Dossier+ Maqueta: aïllament i orientacióCalor i temperatura i les tres maneres de viatjar de la calor.
Els aïllants: la lambda (λ) i la resistència tèrmica (R).
L'orientació de la casa i la secció d'una façana a escala.
Aquest dossier es fa sencer amb el que hi ha a les pàgines. Necessites llapis, regle, goma i calculadora.
Calor i temperatura no són el mateix
La temperatura mesura amb quina rapidesa vibren les partícules d'un cos: els graus del termòmetre.
La calor és energia que viatja: passa sempre del cos calent al cos fred, fins que tots dos queden iguals. Es mesura en joules o en quilowatts hora (kWh), la unitat de les factures.
Tres maneres de viatjar de la calor
- Conducció: la calor passa dins d'un sòlid, de partícula a partícula. És el que passa a les parets i a una cullera dins d'una tassa calenta.
- Convecció: la calor viatja amb l'aire o l'aigua en moviment. L'aire calent puja, el fred baixa, i es formen corrents.
- Radiació: la calor viatja com la llum, sense necessitar cap material. És la calor que notem del Sol o d'una estufa de carrer.
Conductors i aïllants: la lambda (λ)
Cada material té una conductivitat tèrmica (λ) que diu amb quina facilitat deixa passar la calor per conducció. Com més gran és λ, més calor deixa escapar.
| Material | λ (W/m·K) | Família |
|---|---|---|
| Coure | ≈ 380 | Conductor |
| Acer | ≈ 50 | Conductor |
| Formigó | ≈ 1,63 | Conductor |
| Vidre | ≈ 1,00 | Conductor |
| Suro aglomerat | ≈ 0,040 | Aïllant |
| Llana de roca | ≈ 0,036 | Aïllant |
| Poliestirè expandit | ≈ 0,034 | Aïllant |
La resistència tèrmica (R)
Per saber si una capa aïllant fa la seva feina, calculem la seva resistència tèrmica. Com més gran és R, menys calor s'escapa.
El gruix, en metres. Exemple: 6 cm de llana de roca: R = 0,06 ÷ 0,036 = 1,67 m²·K/W.
L'aire que no es mou és un dels millors aïllants (λ ≈ 0,025). Una finestra d'un sol vidre de 4 mm és un forat d'energia. Si posem dos vidres amb una cambra d'aire hermètica al mig (per exemple 4 mm + 12 mm de cambra + 4 mm), l'aire quiet frena la conducció i les pèrdues baixen més de la meitat. Si el vidre és baix emissiu, la reducció arriba al 70-75%.
Orientar la casa: el Sol fa feina gratis
A Catalunya el Sol recorre el cel mirant sempre cap al sud:
- Façana sud: a l'hivern, quan el Sol va baix, els raigs entren ben endins de la casa i l'escalfen gratis. És el guany solar passiu.
- Façana nord: a l'hivern no rep sol directe, i a l'estiu només una mica a primera hora i al vespre. S'hi posen finestres petites i les estances de pas (passadís, safareig), per perdre el mínim de calor.
A l'estiu el Sol és molt alt i la casa es pot torrar. Les finestres del sud necessiten protecció: voladís, tendal, persiana o porxo. La protecció ben calculada talla el sol alt d'estiu i deixa entrar el sol baix d'hivern.
Classifica cada exemple: conducció, convecció o radiació.
| Exemple | Mecanisme |
|---|---|
| La calor d'una foguera que notes a la cara | |
| Una cullera metàl·lica dins d'una sopa calenta | |
| L'aire calent del radiador que puja al sostre | |
| El Sol que escalfa una terrassa |
Calcula la resistència tèrmica de cada opció i marca la guanyadora.
| Opció | Gruix | λ | R = e ÷ λ | Guanya? |
|---|---|---|---|---|
| A: poliestirè expandit (EPS) | 0,08 m | 0,034 | ||
| B: escuma de poliuretà | 0,05 m | 0,028 |
Fixa't: guanya l'opció amb més gruix, tot i tenir una lambda una mica pitjor. Quina conclusió en treus?
Una casa té la façana llarga mirant al sud. Decideix quina façana (sud o nord) convé a cada estança i per què.
| Estança | Façana | Motiu |
|---|---|---|
| Saló-menjador | ||
| Dormitori principal | ||
| Safareig | ||
| Passadís |
Una finestra gran al sud és un regal a l'hivern i un problema a l'estiu. Explica per què, i quina solució constructiva ho arregla.
Avui comproves cap on mira la teva casa i hi afegeixes una façana amb capes, com les de veritat.
Material: la maqueta, un tros de cartó de rebuig, llapis, regle, goma i calculadora.
Pas a pas
- La casa al solarAl cartó base (38 × 52 cm), dibuixa una rosa dels vents petita a un racó, amb el nord ben marcat. Comprova sobre la maqueta cap on mira cada façana de la teva casa i anota-ho. No tornis a decidir la distribució: el saló aprofita la millor orientació possible de la teva casa; justifica-ho. El safareig i els passos, si pot ser, a la façana nord.
- La secció de la façana, a escalaEn un tros de cartó de rebuig, dibuixa la secció d'una façana aïllada moderna a escala 1:25. La façana fa 20 cm reals, igual que a la maqueta (8 mm). Les capes, d'exterior a interior, són a la taula de sota. Retola amb llapis cada capa amb el nom i, si surt a la taula del dossier, la lambda del material.
- Fletxes de calorSobre la secció, dibuixa amb una fletxa el camí de la calor un dia fred d'hivern: surt de dins cap a fora. Marca on la capa d'aïllant la frena.
- Protecció solarMira el plànol: a cada finestra de la façana sud, marca amb llapis quina protecció hi posaràs (voladís, tendal o persiana) i apunta-ho a la llegenda.
| Capa | Gruix real | A la maqueta (÷ 25) |
|---|---|---|
| Fulla exterior de maó | 10 cm | |
| Cambra d'aire | 2 cm | |
| Llana de roca | 4 cm | |
| Fulla interior (envà) | 4 cm | |
| Total | 20 cm |
El total a la maqueta ha de fer 8 mm, el mateix gruix que la façana que vas dibuixar al plànol del cartó. Si no et surt, revisa les divisions.
Ensenya la secció amb capes i el cartó amb la rosa dels vents al professor.
Quina protecció solar tries i com dibuixes la secció.
Justificar l'orientació del saló i que la secció porti les quatre capes ben ordenades.
Per lliurar
| On | Què lliures |
|---|---|
| A la revisió de classe | La secció de façana amb capes, retolada i amb la fletxa de calor. |
| A la revisió de classe | El cartó amb la rosa dels vents i les proteccions solars marcades. |
| Al final del dossier | El diari d'aprenentatge. |
El diari d'aprenentatge
Respon amb les teves paraules. Si no saps com començar, escriu primer què has fet i després què t'ha costat.