 |  |
09FE07 Hővezetés számítások | |
- a térfogati hővezetés a sok belső folyamat eredője, beleszámítva a Knudsen-effektust is,
- a felületi hősugárzás a szigurúan vett felszín és még néhány száz alatta lévő atomréteg produktuma,
- a konvektív hőátadás a felszínnel határos másik közeg és a felszín tulajdonságaiból vezethető le.
Igy például 1m vastag betonfal hővezetése 1W/m2 1C fok hőmérsékletkülönbség esetén, 10cm betonfal hővezetése 10W/m2, 1cm betonfal hővezetése 100W/m2, 1mm pedig 1000W/m2 hőt fog átvezetni 1C fok hőmérsékletkülönbség esetén.
Amennyiben a fal 1C fokkal hidegebb levegővel érintkezik, akkor az 1cm és 1mm is csak 16+8W/m2 hőt fog leadni környezetének (mert a konvektív hőátadási tényező 16W/m2K kültéri levegő esetén, a hösugárzás pedig 8W/m2K kültérben, észrevétel: a álevegőramlásos, konvektív hőátadás közel százszor nagyobb volna víz esetén), az 1m és 10cm fal továbbra is csak 1 és 10W/m2 hőt fog továbbítani, függetlenül attól, hogy a hőátadás 16+8W/m2 lehetne az 1C fokkal hidegebb levegő felé (csak nem jön át annyi energia a fal külső felületéig).
Általában a jól szigetelő fal külső felszínének hőmérséklete közel megegyezik a kültér hőmérsékletével, így jelentősebb konvektív hőátadás nem is lép fel és közel egyensúlyban lesznek a kimenő és az elnyelt hősugárzás is.
Amennyiben azonban a fal vagy nagyon vékony, vagy nagyon jól vezeti a hőt (fémek), akkor külső felülete közel azonos hőmérsékleen lesz mint a belső, és meghatározó szerephez jut a jelentősen hidegebb (vagy melegebb) környezet felé történő konvektív hőátadás és nettó sugárzás. Ilyen esetekben a "hőszigetelő csodafesték" valóban csodákra képes (de nem többre a hagyományos "bundás" hőszigeteléstől).
1C hőmérsékletkülönbség esetén:
- 1mm "vékonybevonat" beton hővezetése 1000W/m2,
- 1mm nikecell és kőzetgyapot hővezetése csak 40W/m2,
- 1mm aerogél hővezetése 10W/m2 (hővezetési tényezőjét azért lehetett megmérni, mert az aerogél több centiméteres vastagságban is létezik, a hővezetés mérése pedig 1cm felett már lehetséges),
- 1mm nanotechnológiás hő-védő vékonybevonat hővezetése esetleg akár 1W/m2 (azaz 0.001W/mK hővezetési tényező, ami azonban nem lett megmérve, mert a hővezetés mérése 1cm anyagvastagság alatt nem lehetséges).
Mind a négy esetben, azonos símaságú felszínt feltételezve a konvektív hőátadás a külső 1C fokkal hidegebb légtérbe 16W/m2 volna, így az első két esetben a felszín-levegő volna a hőgát aminek következtében a hővezetés már nem lesz 1000 és 40W/m2, hanem 16+8W/m2, a másik két esetben pedig az aerogél és a kerámiagömbök képeznék a hőgátat a felszín-levegő 16+8W/m2 hőátadásához képest, az utóbbit 10 és 1W/m2 -re mérsékelve (amennyiben igaz, hogy hővezetési tényezője 0.001W/mK ) .
Ilyen értelemben mondhatjuk azt is, hogy a hőszigetelő csodafestékek megközelítőleg 2W/m2K hőátadási tényezővel rendelkezhetnek (fél milliméter vastag csodafesték hővezetése volna 2W/m2K amennyiben 0.001W/mK hővezetési tényezővel rendelkezne ), ami mindenféleképpen jelentős nyereség lehetne a belső felületek 4W/m2K és külső falfelületek 16W/m2K légáramlásos (konvektív) hőátadásához képest.
Amennyiben azonban a már megszokottnak mondható 10cm nikecell szigetelés megvan, annak hővezetése 0.4W/m2K, és így a csodafesték állítólagos 2W/m2K "hő-védése" egy nagyságrenddel alulmarad.
Hagyományos fél méter vastag 1W/m2K hővezetéssel bíró téglafal esetében a hőszigetelő nanofesték 2W/m2K hőátadása már jelent valamit, úgy alkalmazása a belső falak bevonásával, de különösen a külső napsütötte falak fedésével határozott javulást eredményez(het) az épület energiaháztartásában (a "het" azért van, mert a 0.001W/mK hővezetési tényező nem lett megmérve, a 2W/m2K hőátadást csak egy orosz intézmény mérte, független bizonyítást nem kapott).
A nanokerámiás fehér bevonat igen hatékonyan tükrözi vissza a nap sugárzását, és amennyiben némileg fel is melegedett, igen hatékonyan ki tudja sugározni magából a hőt. A fehér borítás a nap hősugarait (1μm) hatékonyan visszaveri, azonban a környezeti hősugárzást (10μm) a kerámiagömbös nanofesték SEM tükrözi vissza. Az üveg átengedi a nap látható és hősugárzását (semmit sem tükröz vissza), és elnyeli a környezeti hősugárzást, majd hőmérséklete fügvényében ki is sugározza az elnyelt energiát (ez az üvegház-hatás).
Téves állítás, hogy a kerámiagömbös nanofesték hatékonyan visszatükrözi a hősugárzást, pontosítani kell: hatékonyan visszatükrözi a nap fény-sugárzását, de a szoba környezeti hősugárzását NEM tükrözi vissza ahogy azt a belső sugárzásszabályozó rendszerek teszik (az alufóliaborítás): a kerámiagömbös nanofesték a környezeti hősugárzást hatékonyan elnyeli, és ugyanolyan hatékonyan ki is sugározza (nem gátolja a környezeti hősugárzás terjedését mint az alufólia).
 |
| |