Kaj stopnja emisivnosti dejansko opisuje
Preskoči po tem prispevku
Emisijska stopnja se pojavlja v vsakem tehničnem listu izolativnega premaza, ponavadi kot majhno število med 0 in 1. Kaj opisuje, je natančno definirano. Kaj iz tega sledi za gradbeni element, pa je odvisno od geometrije — in prav tam v praksi postane nejasno.
Definicija je zapisana v potenci
Vsaka površina nad absolutno ničlo oddaja toploto v obliki elektromagnetnega sevanja. Koliko, opisuje Stefan-Boltzmannov zakon:
M = ε · σ · T4 [W/m²]
σ je Stefan-Boltzmannova konstanta z vrednostjo 5,67 · 10−8 W/(m²·K4), T je absolutna temperatura v Kelvinih. Emisijska stopnja ε je brezdimenzijska in pove, kolikšen delež sevanja idealnega črnega telesa površina dejansko odda.
Iz tega takoj sledita dve stvari:
- Četrta potenca je odločilni člen. Med 20 °C (293 K) in 5 °C (278 K) je razlika le 15 Kelvinov, a sevalni tok se spremeni za približno 20 odstotkov. Pri industrijskih površinah s 200 °C in več postane razlika dramatična — tam je sevanje prevladujoča pot izgube.
- ε in absorpcijska stopnja sta pri isti valovni dolžini identična. To je Kirchhoffov zakon sevanja. Površina, ki slabo oddaja sevanje, pri isti valovni dolžini tudi slabo sprejema.
Tipične vrednosti in zakaj presenečajo
| Površina | ε (dolgovalovno) |
|---|---|
| Črno telo (model) | 1,00 |
| Mineralni omet, zidovje, les | 0,90 do 0,95 |
| Disperzijska barva, ne glede na odtenek | okoli 0,90 |
| Okensko steklo, nepremazano | okoli 0,84 |
| Low-E premaz na steklu | 0,03 do 0,17 |
| Gola aluminijasta folija | 0,03 do 0,05 |
Najpomembnejša vrednost v tej tabeli je druga. Skoraj vsi gradbeni materiali imajo vrednost okoli 0,9. Opeka, apneno-cementni omet in bela barva za stene se pri dolgovalovni emisijski stopnji praktično ne razlikujejo.
In točka, ki redno povzroča zmedo: vidni odtenek nič ne pove o dolgovalovni emisijski stopnji. Črna in bela disperzijska barva imata obe vrednost okoli 0,9. Odtenek vpliva na kratkovalovno absorpcijsko stopnjo, torej na sprejemanje sončnega sevanja — povsem drugo veličino za povsem drugo valovno dolžino.
Kje ima nizka emisijska stopnja dokazan učinek
Obstajajo tri dobro dokumentirane uporabe, ki imajo skupno lastnost: površina z nizko ε je obrnjena proti zračnemu prostoru ali velikemu temperaturnemu padcu.
Izolacijsko zasteklitev
V medstekelnem prostoru dvojne zasteklitve poteka velik del toplotnega toka kot sevanje med obema stekleno površino. Low-E premaz na notranji strani stekla ta delež drastično zniža. Učinek je velik, merljiv in urejen v produktnem standardu — pot od nepremazanega do premazanega toplotnoizolacijskega stekla je eden največjih napredkov, ki jih je gradbena fizika naredila v zadnjih desetletjih.
Sevalne pregrade pred zračnim slojem
Aluminijasta prevleka deluje kot sevalna pregrada samo, če je pred njo mirujoč zračni sloj. Če se ista folija neposredno vlamira ali vgradi v omet, učinek popolnoma izgine: brez zračne reže ni sevalne izmenjave, ki bi jo lahko zmanjšali, in toplotni tok še naprej poteka kot prevajanje.
To je najpogostejša napaka pri uporabi na tem področju — in razlog, zakaj je treba v vsakem dokazilu navesti vgradbeno situacijo.
Vroče površine v strojništvu
Pri cevovodih, rezervoarjih in kotlih s površinsko temperaturo precej nad sobno temperaturo zaradi četrte potence prevladuje sevalni delež. Tu ima premaz, ki zmanjšuje emisijo, svoje klasično področje uporabe.
Kje postane stvar pri gradbenem elementu zapletena
Na notranji površini stene je stanje drugačno kot v medstekelnem prostoru, in to iz enostavnega razloga: sevanje in konvekcija tam potekata vzporedno, standard pa oboje združi v eno število.
Toplotni prehodni upor Rsi z normirano vrednostjo 0,13 m²K/W ni čista sevalna veličina. Vsebuje konvektivni delež — gibanje zraka ob steni — enako kot sevalno izmenjavo z drugimi površinami prostora. Kdor zniža sevalni delež, spremeni Rsi, vendar ne v razmerju, ki bi ga nakazoval čisti sevalni izračun.
K temu je treba dodati: sevalna izmenjava poteka med steno in drugimi površinami istega prostora, ne proti hladnemu zunanjemu prostoru. Temperaturna razlika je zato majhna — nekaj Kelvinov namesto 25 Kelvinov, s katerimi računa dokazilo po DIN 4108-2. In prav ta majhna razlika vstopa v četrto potenco.
Kaj iz tega sledi za površinsko temperaturo konkretne stenske konstrukcije, ni mogoče posplošeno povedati. Odvisno je od razmerja uporov v celotnem gradbenem elementu, od geometrije prostora in od namembnosti. Odstotna navedba brez pripadajoče stenske konstrukcije zato ni izjava.
Kaj to pomeni za tehnični list
Tri vprašanja, ki jih je treba postaviti ob vsaki navedbi emisijske stopnje:
- Za katero območje valovnih dolžin velja vrednost? Dolgovalovno (toplotno sevanje pri sobni temperaturi) ali sončno (kratkovalovno)? Oboje so vrednosti ε, vendar opisujeta različna procesa in imata različne velikostne rede.
- Po kakšnem postopku je bilo merjeno? Za dolgovalovno emisijsko stopnjo je običajna meritev po EN 15976 oziroma z emisiometrom po ASTM C1371. Vrednost brez postopka ni preverljiva.
- Proti kateri površini in na kakšni razdalji? Brez vgradbene situacije sevalne izmenjave ni mogoče izračunati — in brez zračne reže je morda sploh ni.
In U-vrednost?
Za zahteve po nemškem zakonu o energiji stavb (Gebäudeenergiegesetz) in za programe subvencij ne šteje emisijska stopnja, temveč projektna vrednost toplotne prevodnosti po DIN 4108-4, splošnem gradbenem dovoljenju, evropski tehnični oceni ali harmonizirani produktni normi. Nizka vrednost ε tega dokazila ne nadomesti, ne glede na to, kako prepričljiva je fizika v ozadju.
Kdor v pogovoru s stranko argumentira z emisijsko stopnjo, torej argumentira z realnim fizikalnim učinkom — ne pa z veličino, s katero bi bilo mogoče utemeljiti vlogo za subvencijo.
Viri
- Stefan-Boltzmannov zakon in Kirchhoffov zakon sevanja — osnove prenosa toplote
- DIN EN ISO 6946 — toplotna upornost in toplotna prehodnost, toplotni prehodni upori
- DIN 4108-2 — minimalne zahteve glede toplotne zaščite, robni pogoji dokazila
- DIN 4108-4 — projektne vrednosti za toplotno in vlažnostno zaščito
- DIN EN 15976 — določanje emisijske stopnje; ASTM C1371 — postopek z emisiometrom
- Gebäudeenergiegesetz (GEG) ter BEG-EM-FAQ o priznavanju dokazil U-vrednosti
Ta prispevek opisuje splošne fizikalne povezave. Ne vsebuje izjave o učinku konkretnega izdelka. Kaj je bilo izmerjeno na posameznih objektih, je navedeno s pripadajočimi robnimi pogoji na strani Referenzen und Messungen.