В предыдущем разделе было установлено, что характерный перепад температур в непродаваемых полостях стен достигает 20°С при характерных величинах тепловых потоков через стены бани порядка 100 Вт/м2. А раз противоположные стенки полостей имеют разные температуры, то они и излучают разные потоки лучистой (радиационной, инфракрасной) энергии q. В результате, в полости возникает некомпенсированный поток тепла Aq = ql - q2, где ql и q2 - потоки лучистой энергии с противоположных стенок полостей (рис. 38).

Рис. 38. Схемы, поясняющие возникновение дополнительного теплопереноса за счёт

Рис. 38. Схемы, поясняющие возникновение дополнительного теплопереноса за счёт лучистого теплового потока в воздушной прослойке. При потоке тепла через стену 100 Вт/м2 за счёт пограничных слоев в воздушной прослойке образуется перепад температур 20 °С. При температурах абсолютно чёрных стенок воздушной прослойки 60 °С и 40 °С результирующий лучистый поток Aq=ql-q2 составит 160 Вт/м2, а при температурах 20°С и 0°С - 110 Вт/м2, что превышает тепловой поток 100 Вт/м2, рассчитанный в предположении полного отсутствия лучистого теплопереноса (то есть при абсолютно отражающих зеркальных стенках прослойки). Это означает, что теплоизолирующая способность воздушного зазора может значительно увеличиваться (в 2-3 раза) при замене черных ( в инфракрасной области) стенок зазора на отражающие.

Мощность теплового излучения поверхности (во все стороны в целом) составляет q = саТ4, где Т - температура поверхности в градусах Кельвина Т = (273 +г,), где I - температура в градусах Цельсия, а = =5,67-Ю-8 Вт/м2 град4 - постоянная Стефана-Больцмана, с - степень черноты поверхности. При степени черноты поверхностей воздушной прослойки, равной единице (абсолютно чёрное тело), дисбаланс лучистых потоков тепла Aq может превысить кондуктивный поток тепла через воздух Ц, особенно при высоких температурах стенок.

На практике степень черноты поверхностей (равная коэффициенту поглощения лучистой энергии поверхностью) строительных материалов (даже визуально белых) в дальней инфракрасной спектральной области (5-15) мкм (отвечающей излучению тел с температурой от минус 50 °С до плюс 100 °С) составляет обычно величину на уровне 8=0,9, поэтому учёт процессов излучения необходим. Единственным материалом, имеющим в инфракрасной области спектра малую степень черноты, является полированный металл, в качестве которого обычно используют алюминий, напылённый на подложку (лавсановую плёнку, бумагу, картон, холст и т. п.). Такие блестящие (зеркальные) материалы имеют степень черноты в инфакрасной области на уровне 0,02-0,05, то есть имеют коэффициент отражения 95-98%. В кирпичной кладке такие материалы использовать сложно, а в деревянных каркасных строениях удобно.

В видимой же области спектра помимо полированных металлов малую степень черноты имеют белые материалы (табл. 9).

Таблица 9

Степени черноты (коэффициенты поглощения лучистой энергии) поверхностей материалов по отношению к солнечному излучению

При анализе процессов лучистого теплообмена необходимо учитывать реальные спектральные

При анализе процессов лучистого теплообмена необходимо учитывать реальные спектральные степени черноты излучающих и поглощающих поверхностей. Так, например, тепловой баланс 1 м2 поверхности бака с водой, расположенного на солнце, складывается:

- из притока тепла солнечного излучения єс'Рс'Іс, где 1с=1400Вт/м2 -солнечная постоянная, (Зс - степень пропускания солнечного излучения атмосферой, 8С - степень черноты поверхности бака в видимой области спектра (табл.9);

- из притока тепла инфракрасного излучения от окружающей среды (неба, земли, деревьев и т. п.) coa То4, где То и єо=1 - абсолютная температура и степень черноты окружающей среды в дальней инфракрасной области спектра;

- из оттока собственного теплового излучения с поверхности бака сбаТб4, где Тб - абсолютная температура бака с водой, єб - степень черноты поверхности бака в дальней инфракрасной области спектра. Таким образом, лучистый тепловой поток на стенки бака равен q=8cpcIc +єоаТо4-8баТб4. В ясную солнечную погоду преобладающий вклад вносит первая составляющая при условии высокой черноты бака сс=1. Но если бак не чернить, а покрасить белой масляной краской (а лучше белой краской с минимальным количеством связующего, например, известковой так, чтобы белоснежная поверхность пигмента - мела, извести, окиси цинка, окиси титана и т. п., не заслонялась плёнкой полимера) или сделать блестящей, с зеркально отражающей поверхностью, то за счёт низкого значения сс влияние солнечного нагрева может стать незначительным, особенно в пасмурную погоду

Страницы: 1 2 3 4