Отражающая теплоизоляция
Исследование теплопереноса в стенах бань
В предыдущем разделе было отмечено, что температурные различия в неотапливаемых зонах стен могут составлять до 20°C при тепловых потоках около 100 Вт/м² через стену банного помещения. Из-за разных температур потолков и стен полости происходит различие в потоках лучистой энергии q. Это, в свою очередь, приводит к возникновению некорректного теплового потока ∆q = q₁ — q₂, где q₁ и q₂ обозначают потоки энергии от противоположных стен (см. рисунок 1).
Природа теплового потока
![]() |
Рис. 1. Схемы, объясняющие теплоперенос через лучистый поток в воздушной прослойке. При тепловом потоке 100 Вт/м² в воздушной прослойке наблюдается перепад температур в 20°C. Если стены имеют температуры 60°C и 40°C, результирующий лучистый поток ∆q = q₁ — q₂ составит 160 Вт/м². При температурах 20°C и 0°C этот поток снизится до 110 Вт/м², что превышает заданный тепловой поток 100 Вт/м² в модели без учета лучистого теплопереноса. Это подтверждает, что теплоизоляционные способности воздушного зазора могут увеличиваться в 2-3 раза при использовании отражающих стенок вместо черных (в инфракрасной области). |
Тепловое излучение: формула и характеристики
Потенциал теплового излучения поверхности выражается формулой q = εσТ⁴, где T обозначает температуру поверхности в Кельвинах (T = 273 + t), σ равно 5,67•10⁻⁸ Вт/м²K⁴ — постоянная Стефана-Больцмана, а ε представляет собой консистенцию черноты. При α = 1 (абсолютно черное тело) неравновесие лучистых потоков ∆q может превысить проводящий поток Q, особенно при высоких температурах.
Степени черноты различных строительных материалов
Степень черноты строительных материалов (даже тех, что внешне белые) в инфракрасной области (5-15 мкм) обычно составляет около ε=0,9. Исключением является полированный металл, в частности, алюминий. Блестящие материал имеют низкую степень черноты в инфракрасной области и составляет 0,02-0,05, в то время как коэффициенты отражения достигают 95-98%.
Таблица степеней черноты различных материалов
Таблица 1. Степени черноты (коэффициенты поглощения) строительных материалов:
Материал | Степень черноты | ||
Алюминий кровельный волнистый | 0,3-0,5 | ||
Асбестоцемент | 0,65 | ||
Бетон | 0,7 | ||
Непокрашенное дерево | 0,6 | ||
Красный кирпич | 0,7 | ||
Силикатный кирпич | 0,6 | ||
Белая известковая краска | 0,3 | ||
Рубероид | 0,9 | ||
Сталь, покрытая маслом: | Белая | 0,45 | |
Зеленая | 0,6 | ||
Темно-красная | 0,8 | ||
Оцинкованная сталь | 0,65 | ||
Асфальт | 0,9 |
Анализ теплового баланса
При изучении теплового баланса 1 м² поверхности водяного бака, находящегося под солнечными лучами, следует учитывать как приток, так и отток тепла. Основные источники потока включают:
- Солнечное излучение: εc • βc • Ic, где Iс = 1400 Вт/м²;
- Инфракрасное излучение от окружающей среды: ε₀σТ₀⁴;
- Отток собственного теплового излучения: εбσТ₀⁴.
Таким образом, лучистый тепловой поток выражается следующей формулой: q = εcβcIc + ε₀σТ₀⁴ — εбσТб⁴. В солнечную погоду основным источником тепла выступает солнечное излучение.
Заключение
Понимание процессов радиационного теплообмена и учет радиационных характеристик материалов могут существенно повысить эффективность теплоизоляции и сохранения энергии. В процессе изучения этой темы часто сталкиваются с мифами и неправильными трактовками, особенно в широкой публике.
Источник: health.totalarch.com. Дачные бани и печи. Принципы конструирования. Хошев Ю.М. 2008