Низкая излучательная способность (low e или low thermal emissivity ) относится к состоянию поверхности, при котором излучается низкий уровень лучистой тепловой (тепловой) энергии. Все материалы поглощают, отражают и излучают лучистую энергию в соответствии с законом Планка , но здесь основное внимание уделяется особому интервалу длин волн лучистой энергии, а именно тепловому излучению материалов. В обычном использовании, особенно в строительстве, основное внимание уделяется диапазону температур приблизительно от -40 до +80 градусов по Цельсию, но в аэрокосмической и промышленной инженерии практическую значимость имеют гораздо более широкие диапазоны.
Коэффициент излучения — это значение, присваиваемое материалам на основе отношения излучаемого тепла к абсолютно черному телу по шкале от нуля до единицы. Абсолютно черное тело будет иметь коэффициент излучения 1, а идеальный отражатель — 0.
Закон Кирхгофа для теплового излучения гласит, что поглощение равно коэффициенту излучения непрозрачности (ε непрозрачности ) для каждой конкретной длины волны/частоты (материалы часто имеют совершенно разные коэффициенты излучения на разных длинах волн). Следовательно, если асфальт имеет коэффициент излучения 0,90 на определенной длине волны (скажем, длина волны 10 микрометров или тепловое излучение при комнатной температуре), его коэффициент поглощения тепла также будет 0,90. Это означает, что он поглощает и излучает 90 процентов лучистой тепловой энергии. Поскольку это непрозрачный материал, оставшиеся 10 процентов должны быть отражены. И наоборот, низкоэмиссионный материал , такой как алюминиевая фольга, имеет коэффициент излучения/поглощения 0,03, и как непрозрачный материал, коэффициент отражения тепла должен быть 1,0 - 0,03 = 0,97, что означает, что он отражает 97 процентов лучистой тепловой энергии. Низкоэмиссионные строительные материалы включают оконное стекло, изготовленное с покрытием из оксидов металлов, а также материалы для обертывания домов, отражающую теплоизоляцию и другие формы лучистых тепловых барьеров.
Тепловая излучательная способность различных поверхностей приведена в следующей таблице. [1]
Оконное стекло по своей природе является высокотермоэмиссионным, как указано в таблице выше. Для улучшения терморегулирования (изоляционные и оптические свойства солнечного излучения) на сырое натриево-кальциевое стекло наносят тонкопленочные покрытия . Используются два основных метода: пиролитическое химическое осаждение из паровой фазы и магнетронное распыление. [2] [3] Первый заключается в осаждении фторированного диоксида олова при высоких температурах. Пиролитические покрытия обычно наносятся на заводе по производству флоат-стекла при производстве стекла. Второй заключается в осаждении тонких слоев серебра с антибликовыми слоями. Магнетронное распыление использует большие вакуумные камеры с несколькими камерами осаждения, наносящими от 5 до 10 или более слоев последовательно. Пленки на основе серебра нестабильны в окружающей среде и должны быть заключены в изолированное остекление или стеклопакет (IGU) для сохранения своих свойств с течением времени. Специально разработанные покрытия могут быть нанесены на одну или несколько поверхностей изолированного стекла. Один тип покрытия (low-e покрытия) уменьшает излучение лучистой инфракрасной энергии, таким образом, сохраняя тепло на той стороне стекла, где оно возникло, при этом пропуская видимый свет. Это приводит к остеклению с лучшим контролем энергии - тепло, исходящее из помещения зимой, остается внутри (теплая сторона), в то время как тепло летом не излучается снаружи, сохраняя прохладу внутри.
Стекло может быть изготовлено с различной теплоизлучающей способностью, но это не используется для окон. Определенные свойства, такие как содержание железа, могут контролироваться, изменяя теплоизлучающие свойства стекла. Этот «естественно» низкий теплоизлучающий коэффициент встречается в некоторых формулах боросиликата или Pyrex . Естественно, низкоэмиссионное стекло не обладает свойством отражать ближнее инфракрасное (БИК)/тепловое излучение; вместо этого этот тип стекла имеет более высокую теплопередачу БИК, что приводит к нежелательной потере (или приобретению) тепла в здании с таким типом окна.
Было высказано предположение, что высокая отражательная способность окон с низким коэффициентом излучения может способствовать концентрации солнечного излучения, которое может потенциально нанести ущерб окружающей среде; повреждения сайдинга домов и автомобилей были зарегистрированы не только в новостях, [4] [5] , но также могут стать причиной юридических проблем. [6]
Окна с низким коэффициентом излучения также могут блокировать радиочастотные сигналы. Здания без распределенных антенных систем могут страдать от ухудшения приема сотовой связи . [7]
Отражающая теплоизоляция обычно изготавливается из алюминиевой фольги с различными материалами сердцевины, такими как полиэтиленовая пена низкой плотности , полиэтиленовые пузырьки, стекловолокно или аналогичные материалы. Каждый материал сердцевины имеет свой собственный набор преимуществ и недостатков, основанных на его способности обеспечивать термический разрыв, заглушать звук, поглощать влагу и противостоять горению во время пожара. Когда в качестве облицовочного материала используется алюминиевая фольга, отражающая теплоизоляция может остановить 97% лучистого теплообмена. В последнее время некоторые производители отражающей теплоизоляции перешли на металлизированную полиэтиленовую облицовку. Долгосрочная эффективность и долговечность такой облицовки все еще не определены.
Отражающая теплоизоляция может быть установлена в различных приложениях и местах, включая жилые, сельскохозяйственные, коммерческие, аэрокосмические и промышленные сооружения. Некоторые распространенные установки включают в себя обертывания домов, обертывания воздуховодов, обертывания труб, под теплыми полами, внутри стеновых полостей, кровельных систем, чердачных систем, систем фюзеляжа самолета, систем космических зондов и подпольных пространств. Отражающая теплоизоляция может использоваться как отдельный продукт во многих приложениях, но также может использоваться в комбинированных системах с массивной изоляцией, где требуются более высокие значения R.
Покрытия с низкой излучательной способностью нашли применение в технологиях невидимости, снижая тепловое инфракрасное излучение от военной техники в коротковолновой, средневолновой и длинноволновой инфракрасной части электромагнитного спектра. [8]
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )