Шта емисиони коефицијент заиста описује
Прескочи кроз овај чланак
Степен емисије се појављује у сваком листу техничких података неке изолационе облоге, углавном као мали број између 0 и 1. Оно што описује је прецизно дефинисано. Оно што из тога произилази за грађевински елемент зависи од геометрије — и управо ту у пракси настаје нејасноћа.
Дефиниција стоји у степену
Свака површина изнад апсолутне нуле емитује топлоту у облику електромагнетног зрачења. Колико, описује Штефан-Болцманов закон:
M = ε · σ · T4 [W/m²]
σ је Штефан-Болцманова константа са 5,67 · 10−8 W/(m²·K4), T је апсолутна температура у келвинима. Степен емисије ε је безимензиона величина и говори који удео зрачења идеалног црног тела површина заиста емитује.
Из тога одмах следе две ствари:
- Четврти степен је пресудан члан. Између 20 °C (293 K) и 5 °C (278 K) лежи само 15 келвина, али се проток зрачења мења за око 20 процената. Код индустријских површина са 200 °C и више разлика постаје драматична — тамо је зрачење доминантан пут губитака.
- ε и степен апсорпције су на истој таласној дужини идентични. То је Кирхофов закон зрачења. Површина која лоше зрачи, на истој таласној дужини и лоше апсорбује.
Типичне вредности, и зашто изненађују
| Површина | ε (дуготаласно) |
|---|---|
| Црно тело (модел) | 1,00 |
| Минерални малтер, зидана опека, дрво | 0,90 до 0,95 |
| Дисперзивна боја, без обзира на нијансу | око 0,90 |
| Прозорско стакло, непремазано | око 0,84 |
| Low-E премаз на стаклу | 0,03 до 0,17 |
| Гола алуминијумска фолија | 0,03 до 0,05 |
Најважнија вредност у овој табели је друга. Скоро сви грађевински материјали имају вредност око 0,9. Опека, кречно-цементни малтер и бела зидна боја се практично не разликују по дуготаласном степену емисије.
И тачка која редовно изазива забуну: видљива нијанса боје ништа не говори о дуготаласном степену емисије. Црна и бела дисперзивна боја обе имају вредност око 0,9. Нијанса утиче на краткоталасни степен апсорпције, дакле на пријем сунчевог зрачења — сасвим другу величину за сасвим другу таласну дужину.
Где низак степен емисије доказано делује
Постоје три добро документоване примене, и оне имају једну заједничку особину: површина са ниским ε стоји наспрам ваздушног простора или великог температурног пада.
Изолационо стакло
У међупростору двоструког застакљења значајан део топлотног тока пролази као зрачење између две стаклене површине. Low-E слој на страни окренутој ка простору драстично смањује тај удео. Ефекат је велики, мерљив и регулисан продуктном нормом — пут од непремазаног до премазаног термоизолационог стакла један је од највећих скокова које је грађевинска физика направила у последњим деценијама.
Баријере за зрачење испред ваздушног слоја
Алуминијумска фолија делује као баријера за зрачење само ако се испред ње налази мирујући ваздушни слој. Ако се иста фолија директно уламинира или улепи у малтер, ефекат потпуно нестаје: без ваздушног процепа нема размене зрачења коју би требало смањити, а топлотни ток наставља да тече кондукцијом.
То је најчешћа грешка примене у овој области — и разлог зашто у сваком доказу треба навести ситуацију уградње.
Вруће површине у машинству и постројењима
Код цевовода, резервоара и котлова са температурама површине знатно изнад собне температуре, због четвртог степена доминира удео зрачења. Ту емисиона превлака има своје класично поље примене.
Где ствар постаје компликована код грађевинског елемента
На зидној површини окренутој ка простору ситуација је другачија него у међупростору стакла, и то из једног једноставног разлога: зрачење и конвекција теку тамо паралелно, а норма их обједињује у један број.
Отпор преласка топлоте Rsi са нормираном вредношћу 0,13 m²K/W није чисто зрачна величина. Он садржи конвективни удео — струјање ваздуха уз зид — исто као и размену зрачења са осталим површинама простора. Ко смањи удео зрачења, мења Rsi, али не у односу који сугерише чисто рачунање зрачења.
Уз то: размена зрачења одвија се између зида и осталих површина истог простора, а не према хладном спољашњем простору. Температурна разлика је стога мала — неколико келвина уместо 25 келвина, са којима рачуна доказ по DIN 4108-2. А управо та мала разлика улази у четврти степен.
Шта из тога произилази за температуру површине конкретне конструкције зида, не може се уопштено рећи. То зависи од односа отпора у целој конструкцији, од геометрије простора и од начина коришћења. Процентуални податак без придруженог склопа зида стога није никаква изјава.
Шта то значи за лист техничких података
Три питања која треба поставити о сваком податку о степену емисије:
- За који опсег таласних дужина важи вредност? Дуготаласно (топлотно зрачење на собној температури) или соларно (краткоталасно)? Обе су ε-вредности, али описују различите процесе и имају различите редове величине.
- По ком поступку је мерено? За дуготаласни степен емисије уобичајено је мерење по EN 15976 односно емисиометром по ASTM C1371. Вредност без наведеног поступка није проверљива.
- Наспрам које површине и на ком растојању? Без ситуације уградње размена зрачења се не може израчунати — а без ваздушног процепа је можда уопште и нема.
А U-вредност?
За захтеве по немачком закону о енергетској ефикасности зграда (GEG) и за програме подстицаја не рачуна се степен емисије, већ рачунска вредност топлотне проводљивости по DIN 4108-4, општег грађевинско-надзорног одобрења, европске техничке оцене или хармонизоване продуктне норме. Ниска ε-вредност не замењује тај доказ, ма колико физика иза тога звучала уверљиво.
Ко у разговору са клијентом аргументује степеном емисије, аргументује дакле стварним физичким ефектом — али не величином којом се може образложити захтев за подстицај.
Извори
- Штефан-Болцманов закон и Кирхофов закон зрачења — основе преноса топлоте
- DIN EN ISO 6946 — Отпор проласку топлоте и коефицијент проласка топлоте, отпори преласка топлоте
- DIN 4108-2 — Минимални захтеви за топлотну заштиту, гранични услови доказа
- DIN 4108-4 — Рачунске вредности за топлотну заштиту и заштиту од влаге
- DIN EN 15976 — Одређивање степена емисије; ASTM C1371 — поступак емисиометром
- Немачки закон о енергетској ефикасности зграда (GEG) као и BEG-EM-FAQ о признавању доказа U-вредности
Овај чланак описује опште физичке односе. Не садржи изјаву о дејству конкретног производа. Шта је измерено на појединим објектима, налази се уз одговарајуће граничне услове на страници Референце и мерења.