Šta emisioni koeficijent zaista opisuje
Preskoči kroz ovaj članak
Emisioni stepen se pojavljuje u svakom tehničkom listu jednog izolacionog premaza, obično kao mali broj između 0 i 1. Ono što opisuje precizno je definisano. Ono što iz toga slijedi za jedan građevinski element zavisi od geometrije — i upravo tu u praksi nastaje neprecizna primjena.
Definicija stoji u jednom stepenu potencije
Svaka površina iznad apsolutne nule odaje toplotu u vidu elektromagnetnog zračenja. Koliko, opisuje Stefan-Boltzmannov zakon:
M = ε · σ · T4 [W/m²]
σ je Stefan-Boltzmannova konstanta i iznosi 5,67 · 10−8 W/(m²·K4), T je apsolutna temperatura u Kelvinima. Emisioni stepen ε je bezdimenzionalan i govori koji udio zračenja idealnog crnog tijela površina zapravo odaje.
Iz toga odmah slijede dvije stvari:
- Četvrti stepen je odlučujući član. Između 20 °C (293 K) i 5 °C (278 K) razlika je samo 15 Kelvina, ali tok zračenja se mijenja za oko 20 procenata. Kod industrijskih površina sa 200 °C i više razlika postaje dramatična — tamo je zračenje dominantan put gubitka toplote.
- ε i stepen apsorpcije su pri istoj talasnoj dužini identični. To je Kirchhoffov zakon zračenja. Površina koja slabo zrači, pri istoj talasnoj dužini i slabo apsorbuje.
Tipične vrijednosti, i zašto iznenađuju
| Površina | ε (dugotalasno) |
|---|---|
| Crno tijelo (model) | 1,00 |
| Mineralna žbuka, zidana konstrukcija, drvo | 0,90 do 0,95 |
| Disperzivna boja, bez obzira na nijansu | oko 0,90 |
| Prozorsko staklo, nepremazano | oko 0,84 |
| Low-E premaz na staklu | 0,03 do 0,17 |
| Čista aluminijumska folija | 0,03 do 0,05 |
Najvažnija vrijednost u ovoj tabeli je druga. Gotovo svi građevinski materijali imaju vrijednost oko 0,9. Cigla, produžna žbuka i bijela boja za zidove se u dugotalasnom emisionom stepenu praktično ne razlikuju.
I jedna stvar koja redovno izaziva zabunu: vidljiva nijansa boje ne govori ništa o dugotalasnom emisionom stepenu. Crna i bijela disperzivna boja imaju obje oko 0,9. Nijansa boje utiče na kratkotalasni stepen apsorpcije, dakle na prijem sunčevog zračenja — sasvim drugu veličinu za sasvim drugu talasnu dužinu.
Gdje niski emisioni stepen dokazano djeluje
Postoje tri dobro dokumentovane primjene, i imaju jednu zajedničku osobinu: Površina sa niskim ε se nalazi nasuprot vazdušnom prostoru ili velikom temperaturnom padu.
Izolaciono ostakljenje
U međuprostoru stakla dvostrukog ostakljenja značajan dio toka toplote teče u vidu zračenja između dvije staklene površine. Low-E sloj na strani stakla okrenutoj prostoriji drastično smanjuje ovaj udio. Efekat je velik, mjerljiv i reguliran je proizvodnom normom — put od nepremazanog do premazanog termoizolacionog ostakljenja jedan je od najvećih pomaka koje je baufizika napravila u posljednjim decenijama.
Barijere zračenja ispred vazdušnog sloja
Aluminijumska kaširana folija djeluje kao barijera zračenja samo onda kada se ispred nje nalazi miran vazdušni sloj. Ako se ista folija direktno ulaminira ili ožbuka, efekat u potpunosti nestaje: Bez vazdušnog razmaka nema razmjene zračenja koju bi se moglo smanjiti, i tok toplote se dalje odvija provođenjem.
To je najčešća greška u primjeni na ovom polju — i razlog zašto situacija ugradnje mora biti navedena u svakom dokazu.
Vruće površine u mašinstvu i postrojenjima
Kod cjevovoda, rezervoara i kotlova sa temperaturom površine znatno iznad sobne temperature, zbog četvrtog stepena potencije dominira udio zračenja. Ovdje premaz koji smanjuje emisiju ima svoje klasično polje primjene.
Gdje stvar na građevinskom elementu postaje komplikovana
Na unutrašnjoj površini zida situacija je drugačija nego u međuprostoru stakla, i to iz jednog jednostavnog razloga: Zračenje i konvekcija tu teku paralelno, a norma oboje sažima u jedan broj.
Otpor prelaza toplote Rsi sa normiranom vrijednošću 0,13 m²K/W nije čisto veličina zračenja. On sadrži konvektivni udio — kretanje vazduha uz zid — jednako kao i razmjenu zračenja sa ostalim površinama prostorije. Ko smanji udio zračenja, mijenja Rsi, ali ne u onom odnosu koji sugeriše čisti proračun zračenja.
Uz to: Razmjena zračenja se odvija između zida i ostalih površina istog prostora, a ne prema hladnom vanjskom prostoru. Temperaturna razlika je time mala — samo nekoliko Kelvina umjesto 25 Kelvina sa kojima računa dokaz prema DIN 4108-2. A upravo ta mala razlika ulazi u četvrti stepen.
Šta iz toga slijedi za temperaturu površine konkretne konstrukcije zida, ne može se paušalno reći. Zavisi od odnosa otpora u cijelom građevinskom elementu, od geometrije prostorije i od načina korištenja. Podatak u procentima bez odgovarajuće konstrukcije zida stoga nije nikakva izjava.
Šta to znači za tehnički list
Tri pitanja koja treba postaviti za svaki navedeni emisioni stepen:
- Za koji opseg talasnih dužina vrijednost važi? Dugotalasno (toplotno zračenje pri sobnoj temperaturi) ili solarno (kratkotalasno)? Oboje su ε-vrijednosti, ali opisuju različite procese i imaju različite redove veličine.
- Po kojoj metodi je mjereno? Za dugotalasni emisioni stepen uobičajeno je mjerenje prema EN 15976 odnosno emisiometrom prema ASTM C1371. Vrijednost bez navedene metode se ne može provjeriti.
- Naspram koje površine i na kojoj udaljenosti? Bez situacije ugradnje razmjena zračenja se ne može izračunati — a bez vazdušnog razmaka je možda i uopšte nema.
A U-vrijednost?
Za zahtjeve prema Zakonu o energetskoj efikasnosti zgrada i za programe podsticaja ne broji se emisioni stepen, nego proračunska vrijednost toplotne provodljivosti prema DIN 4108-4, opštoj građevinskoj dozvoli, Evropskoj tehničkoj ocjeni ili harmonizovanoj proizvodnoj normi. Nizak ε-vrijednost ne zamjenjuje ovaj dokaz, koliko god fizika iza toga bila uvjerljiva.
Ko u razgovoru sa klijentom argumentuje emisionim stepenom, argumentuje dakle stvarnim fizičkim efektom — ali ne veličinom kojom se može obrazložiti zahtjev za podsticaj.
Izvori
- Stefan-Boltzmannov zakon i Kirchhoffov zakon zračenja — osnove prenosa toplote
- DIN EN ISO 6946 — Otpor prolaza toplote i koeficijent prolaza toplote, otpori prelaza toplote
- DIN 4108-2 — Minimalni zahtjevi za toplotnu zaštitu, granični uslovi dokaza
- DIN 4108-4 — Proračunske vrijednosti za toplotnu zaštitu i zaštitu od vlage
- DIN EN 15976 — Određivanje emisionog stepena; ASTM C1371 — metoda emisiometra
- Zakon o energetskoj efikasnosti zgrada (GEG) kao i BEG-EM-FAQ o priznavanju dokaza U-vrijednosti
Ovaj članak opisuje opšte fizičke zakonitosti. Ne sadrži izjavu o djelovanju konkretnog proizvoda. Šta je izmjereno na pojedinačnim objektima, navedeno je sa odgovarajućim graničnim uslovima na stranici Reference i mjerenja.