Šta emisioni koeficijent zaista opisuje
Preskoči kroz ovaj članak
Stepen emisije se pojavljuje u svakom listu tehničkih podataka neke izolacione obloge, uglavnom kao mali broj između 0 i 1. Ono što opisuje je precizno definisano. Ono što iz toga proizilazi za građevinski element zavisi od geometrije — i upravo tu u praksi nastaje nejasnoća.
Definicija stoji u stepenu
Svaka površina iznad apsolutne nule emituje toplotu u obliku elektromagnetnog zračenja. Koliko, opisuje Štefan-Bolcmanov zakon:
M = ε · σ · T4 [W/m²]
σ je Štefan-Bolcmanova konstanta sa 5,67 · 10−8 W/(m²·K4), T je apsolutna temperatura u kelvinima. Stepen emisije ε je bezimenziona veličina i govori koji udeo zračenja idealnog crnog tela površina zaista emituje.
Iz toga odmah slede dve stvari:
- Četvrti stepen je presudan član. Između 20 °C (293 K) i 5 °C (278 K) leži samo 15 kelvina, ali se protok zračenja menja za oko 20 procenata. Kod industrijskih površina sa 200 °C i više razlika postaje dramatična — tamo je zračenje dominantan put gubitaka.
- ε i stepen apsorpcije su na istoj talasnoj dužini identični. To je Kirhofov zakon zračenja. Površina koja loše zrači, na istoj talasnoj dužini i loše apsorbuje.
Tipične vrednosti, i zašto iznenađuju
| Površina | ε (dugotalasno) |
|---|---|
| Crno telo (model) | 1,00 |
| Mineralni malter, zidana opeka, drvo | 0,90 do 0,95 |
| Disperzivna boja, bez obzira na nijansu | oko 0,90 |
| Prozorsko staklo, nepremazano | oko 0,84 |
| Low-E premaz na staklu | 0,03 do 0,17 |
| Gola aluminijumska folija | 0,03 do 0,05 |
Najvažnija vrednost u ovoj tabeli je druga. Skoro svi građevinski materijali imaju vrednost oko 0,9. Opeka, krečno-cementni malter i bela zidna boja se praktično ne razlikuju po dugotalasnom stepenu emisije.
I tačka koja redovno izaziva zabunu: vidljiva nijansa boje ništa ne govori o dugotalasnom stepenu emisije. Crna i bela disperzivna boja obe imaju vrednost oko 0,9. Nijansa utiče na kratkotalasni stepen apsorpcije, dakle na prijem sunčevog zračenja — sasvim drugu veličinu za sasvim drugu talasnu dužinu.
Gde nizak stepen emisije dokazano deluje
Postoje tri dobro dokumentovane primene, i one imaju jednu zajedničku osobinu: površina sa niskim ε stoji naspram vazdušnog prostora ili velikog temperaturnog pada.
Izolaciono staklo
U međuprostoru dvostrukog zastakljenja značajan deo toplotnog toka prolazi kao zračenje između dve staklene površine. Low-E sloj na strani okrenutoj ka prostoru drastično smanjuje taj udeo. Efekat je veliki, merljiv i regulisan produktnom normom — put od nepremazanog do premazanog termoizolacionog stakla jedan je od najvećih skokova koje je građevinska fizika napravila u poslednjim decenijama.
Barijere za zračenje ispred vazdušnog sloja
Aluminijumska folija deluje kao barijera za zračenje samo ako se ispred nje nalazi mirujući vazdušni sloj. Ako se ista folija direktno ulaminira ili ulepi u malter, efekat potpuno nestaje: bez vazdušnog procepa nema razmene zračenja koju bi trebalo smanjiti, a toplotni tok nastavlja da teče kondukcijom.
To je najčešća greška primene u ovoj oblasti — i razlog zašto u svakom dokazu treba navesti situaciju ugradnje.
Vruće površine u mašinstvu i postrojenjima
Kod cevovoda, rezervoara i kotlova sa temperaturama površine znatno iznad sobne temperature, zbog četvrtog stepena dominira udeo zračenja. Tu emisiona prevlaka ima svoje klasično polje primene.
Gde stvar postaje komplikovana kod građevinskog elementa
Na zidnoj površini okrenutoj ka prostoru situacija je drugačija nego u međuprostoru stakla, i to iz jednog jednostavnog razloga: zračenje i konvekcija teku tamo paralelno, a norma ih objedinjuje u jedan broj.
Otpor prelaska toplote Rsi sa normiranom vrednošću 0,13 m²K/W nije čisto zračna veličina. On sadrži konvektivni udeo — strujanje vazduha uz zid — isto kao i razmenu zračenja sa ostalim površinama prostora. Ko smanji udeo zračenja, menja Rsi, ali ne u odnosu koji sugeriše čisto računanje zračenja.
Uz to: razmena zračenja odvija se između zida i ostalih površina istog prostora, a ne prema hladnom spoljašnjem prostoru. Temperaturna razlika je stoga mala — nekoliko kelvina umesto 25 kelvina, sa kojima računa dokaz po DIN 4108-2. A upravo ta mala razlika ulazi u četvrti stepen.
Šta iz toga proizilazi za temperaturu površine konkretne konstrukcije zida, ne može se uopšteno reći. To zavisi od odnosa otpora u celoj konstrukciji, od geometrije prostora i od načina korišćenja. Procentualni podatak bez pridruženog sklopa zida stoga nije nikakva izjava.
Šta to znači za list tehničkih podataka
Tri pitanja koja treba postaviti o svakom podatku o stepenu emisije:
- Za koji opseg talasnih dužina važi vrednost? Dugotalasno (toplotno zračenje na sobnoj temperaturi) ili solarno (kratkotalasno)? Obe su ε-vrednosti, ali opisuju različite procese i imaju različite redove veličine.
- Po kom postupku je mereno? Za dugotalasni stepen emisije uobičajeno je merenje po EN 15976 odnosno emisiometrom po ASTM C1371. Vrednost bez navedenog postupka nije proverljiva.
- Naspram koje površine i na kom rastojanju? Bez situacije ugradnje razmena zračenja se ne može izračunati — a bez vazdušnog procepa je možda uopšte i nema.
A U-vrednost?
Za zahteve po nemačkom zakonu o energetskoj efikasnosti zgrada (GEG) i za programe podsticaja ne računa se stepen emisije, već računska vrednost toplotne provodljivosti po DIN 4108-4, opšteg građevinsko-nadzornog odobrenja, evropske tehničke ocene ili harmonizovane produktne norme. Niska ε-vrednost ne zamenjuje taj dokaz, ma koliko fizika iza toga zvučala uverljivo.
Ko u razgovoru sa klijentom argumentuje stepenom emisije, argumentuje dakle stvarnim fizičkim efektom — ali ne veličinom kojom se može obrazložiti zahtev za podsticaj.
Izvori
- Štefan-Bolcmanov zakon i Kirhofov zakon zračenja — osnove prenosa toplote
- DIN EN ISO 6946 — Otpor prolasku toplote i koeficijent prolaska toplote, otpori prelaska toplote
- DIN 4108-2 — Minimalni zahtevi za toplotnu zaštitu, granični uslovi dokaza
- DIN 4108-4 — Računske vrednosti za toplotnu zaštitu i zaštitu od vlage
- DIN EN 15976 — Određivanje stepena emisije; ASTM C1371 — postupak emisiometrom
- Nemački zakon o energetskoj efikasnosti zgrada (GEG) kao i BEG-EM-FAQ o priznavanju dokaza U-vrednosti
Ovaj članak opisuje opšte fizičke odnose. Ne sadrži izjavu o dejstvu konkretnog proizvoda. Šta je izmereno na pojedinim objektima, nalazi se uz odgovarajuće granične uslove na stranici Reference i merenja.