07FE06 Fehérre meszelt ház

Fizika egyszerűen

. Napsugárzást visszaverő bevonat alkalmazásával (pl. fehér mészfesték):
- r_s=80%=100%-a_s magas napfényreflektivitás és
- a_s=20%=e_s alacsony napfényelnyelés, alacsony napfényemisszió/sugárzás (amit a 3000-6000K melegen izzó közeg sugároz),
- r_t=10%=100%-a_t alacsony hőreflektivitás és
- a_t=90%=e_t magas hőelnyelés, magas hősugárzás/emisszió (amit 300-600K meleg közeg sugároz),
a 100m² napsütötte fal 2kW helyett első közelítésben csak 400W meleget juttat a lakásba (mert 1000W/m²-ből 800-at "ledob" magáról).

Második közelítésben azzal számolunk, hogy a külső fal már nem 50C fokkal melegebb a belsőtől, hanem csak 20C fokkal:
- a hővezetés 8W/m² lesz ( 1m vastag nikecell hővezetési tényezője 0.04W/m²K, tizedvastagságé tízszer nagyobb: 0.4W/m²K, amit még hússzal kell megszorozni a 20 fokos előlap-hátlap hőmérsékletkülönbség folytán).
- 16W/m²K konvektív hőátadási tényezővel számolunk kültéri falak esetében: 33C kültéri léghőmérséklet esetén a 40C fokra felmelegedett külső fal 112W/m² hőenergiát ad le hőáramlás útján (16*7=112 a 7C hőmérsékletkülönbségből kifolyólag).
- A 40C meleg felszín hőkisugárzása 540W/m² volna feketetest esetén, így a fehér bevonat hőkisugárzása 490W/m² lesz (a_t=90%=e_t magas hőelnyelés, magas hősugárzás/emisszió), a 33C környezet visszasugárzása 500W/m² lenne, azonban a kontinentális légkör visszasugárzása 400W/m²-re becsülhető (a_t=80%=e_t magas hőelnyelés, magas hősugárzás/emisszió), amiből kifolyólag a fehérre festett felület 90W/m² (=490-400) hőenergiát sugárzás útján ad le.
- Mindösszesen a 40C meleg napsütötte fehér fal 210W/m² hőenergiát disszipál (8+112+90=210), ami nagyjából egyensúlyban van a becsült 200W/m² elnyelt napsütéssel.

a 100m² napsütötte fehér fal 2kW helyett második közelítésben 0.8kW=800W (=100m²*8W/m²) meleget juttat a lakásba, tehát a 100-150 átlagosan tíz órán át napsütötte nyári nap 0.8-1.2MWh éves hűtést igényel (8-12kWh/m² a 100m2 napsütötte falon) .
Továbbá, az átlagos 5C fokos hőmérsékletkülönbség kompenzálására nyáron a 300m² külső falakon 2W/m² hővezetésel számolva további 600W folyamatos hűtést igényel, ami napi 15kWh energiaigény, azaz éves szinten 1.5-2.3MWh (5-8kWh/m² a 300m² külső falakra leosztva).

Így az eredeti 3-5MWh összesített hűtési igény helyett egyszerű fehér mészfesték bevonat éves 2-3MWh-ra fogja felezni a ház nyári hőfelvételét (a 300m² külfalakon változatlanaul átvezetődik az átlagosan 5C fokkal melegebb külvilág, a fehér bevonat nem veri vissza a környezet 500W/m² hősugárzását).

Ez a fényvisszaverő bevonat télen azonban napi 1.2kWh-val kevesebb meleget hoz a napi egyórás napsütésből (1.2=2-0.8), ezzel 0.12-0.2MWh-val növelve az éves fűtési igényt (1.2-2kWh/m²).

A fényvisszaverő bevonat téli hátránya csak 10% a nyári hűtési megtakarításhoz képest, tehát közép-europában is ésszerű a falak fehérre festése.

A mediterrán, trópusi és sivatagi övekben a fényvisszaverő bevonat sokkal több megtakarítást hoz:
akár megfelezheti a 6-10MWh éves hűtési igényét a 300m² felületű (ebből 100m² napsütötte), nikecell szigeteléssel rendelkező háznak.

Az egyszerű fehér festék (20% körüli fényelnyelési tényező) azért jobb a hasonló napfény-reflektivitással bíró fémes bevonattól, mert sokkal hűvösebb felületet biztosít azáltal, hogy hőkisugárzása gyakorlatilag akadálytalan (90% körüli hősugárzási és hőelnyelési tényező, 10% hővisszaverő képesség), míg a fémes felületek hösugárzása erősen akadályozott (1% körüli hősugárzási és hőelnyelési tényező, 99% hővisszaverő képesség), amiből kifolyólag a napsütöte fémes felületek sokkal forróbbak lesznek.