07FE05 Az alufólia-ház

Fizika egyszerűen

. Az 1mm vastag alufólia hővezetése 100kW/m²K. Beleszámítva a kültéri 16W/m²K és beltéri 4W/m²K levegőáramlásos (konvektív) hőátadásokat is 3.2W/m²K eredő hővezetést kapunk (eredő hőellenállás = belső hőátadás ellenállása + alufólia hőellenállása + külső hőátadás ellenállása =1/4+0.001/100+1/16=24/96+0.001/96+6/96=30/96=1/3.2= 1 / eredő hővezetés).
Lényegében nem az alufólia, hanem a beltéri hőátadás határozza meg a fólia-ház hőveszteségét.

Ebben az esetben a beltér felszíni hőátadása képezi a meghatározó hőgátat (a hőgát=hőellenállás a hővezetés-hőátadás reciproka: 1/4=24/96 > 1/16=6/96> 0.001/100=0/96, tőbb szigetelő réteg eredő hőellenállása az egyedi rétegellenállások összegéből adódik).

- 25C fok hőmérséklet-különbség esetén az alufólia-ház falainak hővesztesége 80W/m²K lesz, nyolcszor több, mint a 10cm nikecell szigetelés esetén, tehát 10cm nikecell nyolcszor jobb hőszigetelő az alufólia-megoldástól (ugyanakkor azt is látjuk, hogy az alufólia-ház kétszer jobban szigetel mint az üveg-ház vagy sátor).

- Dupla fóliázással több mint megduplázódik a hőellenállás (=1/4+0.001/100+1/4+1/4+0.001/100+1/16=24/96+0/96+24/96+24/96+0/96+6/96=78/96=1/1.23), 3.2W/m²K helyett 1.2W/m²K értékre zsugorodik a hővezetés.

- Háromszoros fóliázással megnégyszereződik a hőellenállás (=1/4+0.001/100+1/4+1/4+0.001/100+1/4+1/4+0.001/100+1/16=24/96+0/96+24/96+24/96+0/96+24/96+24/96+0/96+6/96=126/96=1/0.76), 3.2W/m²K helyett 0.76W/m²K értékre csökken a hővezetés. Ez már csak kétszer magasabb hővezetés mint a referenciának számító 10cm nikecell hővezetése.

Már sejtjük, ötszörös fóliázás 0.42W/m²K hővezetést eredményez, ami a 10cm nikecell hővezetésével mérhető össze.

A fentiekben 100%-os tükrözést és 0%-os sugárzást tételeztünk fel az alufóliára. A következőben reális 90%-os tükrözést és 10%-os sugárzást fogunk feltételezni:

Az alufólia-sátor belseje legyen 30 fokkal melegebb a fagyos külvilágtól (eredő hőellenállás =1/4+0.001/100+1/16=24/96+0/96+6/96=30/96=1/3.2= 1 / eredő hővezetés). Hővesztesége 96W/m² lesz (96=30*3.2) :
- A belső falfelszín 24 fokkal lesz hidegebb a beltéri hőmérséklettől. Kicsi alufóliafelület esetén beltér hősugárzása 385W/m² lesz 30C fokon (amiből az alufólia 39W/m² sugárzást nyel el), a belső 6C fokos falfelszín hősugárzása 345W/m² lesz (valóban 35) , így a belső falfelszín 4W/m² (=39-35) hőenergiát nyel el hősugárzás útján, és további 96W/m² hőenergiát kap az alatta áramló 24 fokkal melegebb levegőtől (a szigorúan konvektív belső hőátadási tényező 4W/m²K, 96W/m²=24K*4W/m²K, látjuk, hogy alufólia esetében a sugárzásos hőtranszport elenyésző 3% lesz a konvektív hőátadáshoz képest).
- A külső falfelszín 0.001 fokkal lesz hidegebb a belsőtől, hővezetése 100W/m² lesz.
- A külső falfelszín 6 fokkal melegebb a kültértől, sugárzása 345W/m² a kültérbe (valóban 35 a=e=0.1 emisszivitással számolva), a nulla fokos kültér visszasugárzása 315W/m² lesz (valóban 252 és 283 közötti 267 érték 10%-a, ami 27W/m²: 252=315-63 a=e=0.8 légköri emisszivitással számolva , és 283=315-32 a=e=0.9 földfelszíni emisszivitással számolva ). A külső fal nettó kisugárzása 35-27=8W/m², a hat fokkal hidegeb levegő áramlása pedig további 96W/m² energiát vesz át a külső falfelszíntől (a szigorúan konvektív 16W/m²K külső hőátadási tényezővel számolva 96W/m²=6K*16W/m²K), így a kiáramló összenergia 104W/m² lesz.

Azt látjuk, hogy az egyensúlyi helyzet még nem áll fenn, a felületek 100-104W/m² hőenergiát továbbítanak a hidegebb térrész felé, egy kicsit többet kifelé, amíből kifolyólag az alufólia 6C fokról 5.8C fokra fok lehülni, ahol az energiaátvitel már mindhárom rétegen 101-101-101W/m²K lesz.