KESKUSTELU

Mietipä vähän miksi ikkunat näkyvät lämpökamerassa! Vähän apua. Lasin emissiiviteetti on 0,95 luokkaa. Joten lasi absorboi lähes kaiken sisältä tulevan lämmön, mutta lämpenee pääasiassa ilman konvektiolla. Ulkolasi on siten lämpimämpi kuin seinä ja säteilee enemmän lämpöä. Seinän emissiivisyys on 0,60-0,95 riippuen materiaalista. Ikkunoistakin siis lämpö poistuu pääasiassa johtumalla. Lämpökameralla ei tutkita lämmön säteilyhukkaa, vaan kohtia missä lämpöä karkaa johtumalla.

Sekoitat kaksi asia talojen käytännön lämpöeristyksen ja lämmöneristyksen teoreettisen tutkimisen tekniikassa. Miten luulet lämmön siirtyvän esimerkiksi vuorivillassa. Puhut johtumisesta, mutta et taida tietää miten lämpö johtuu materiaalissa. Miksiköhän ilma on huono lämmön eriste, lasi kohtalainen ja hopea erinomainen? Luultavasti vuori- tai lasivillassa säteily on suurin lämmön kuljettaja, joka määrää K-arvon. En tiedä, mutta fysiikan perusteella niin arvelisin.
Suprajohteiden monikerros lämmöneristeiden alumiinifolioiden välissä on vaahtomuovi, joka on varmasti ilmaa huonompi eriste. Luultavasti tekniikkaa heijastava alumiinifoli-vuorivilla-alumiini-vuorivilla ryhdytään käyttämään, kun keksitään halpa valmistustekniikka.

Ikkunat näkyvät IR-kamerassa koska ne lähettävät enemmän IR-säteilyä kuin muu ympäristö. Duh??

Lisäksi turha sotkea tähän mitään emissiviteettejä jos tarkempia laskuja ei kuitenkaan ole esitetty. Lisäksi viestissäni korostin, että minustakin lämpö siirtyy ikkunan läpi enimmäkseen johtumalla mutta riippuen lasikerroksien määristä, paksuuksista jne lopputulos voi olla merkittävästi toinenkin.


Lämpökamera mittaa kohteen lämpösäteilyä eli säteilyhukkaa ja säteilyhukasta voidaan puolestaan tapauskohtaisesti päätellä minkälaisesta ilmiöstä on tarkemmin kyse. Jos rakennetta kuvataan sisältä päin ja löydetään kylmempi kohta (lienee yleisin lämpökameran käyttötarkoitus rakennusalalla), on kyse joko ilmavuodosta (konvektio) tai kylmäsillasta (johtuminen). Ei tällaisesta mittauksesta voida kuitenkaan päätellä mitään rakennuksen tai edes rakenteen säteilyhukasta ulkoympäristön suhteen, mittaushan tehtiin sisältä. Säteilyhukka ulkoympäristön suhteen voidaan määritellä ja mitata ainoastaan ulkopuolelta käsin, nykyaikaisemmissa rakennuksissahan sitä ei juurikaan ole vaan käytännössä kaikki siirto tapahtuu siis johtumalla sekä konvektiolla.


Miksiköhän sitten se villa halutaan sinne väliin mahdollisimman kuohkeana eikä piukkaan ahdettuna? Johtuisikohan se siitä, että se ilma on sittenkin aika kohtuullinen lämmöneriste, esimerkiksi puuta tai betonia parempi. Toki parempiakin kaasuja eristetarkoitukseen olisi, esim argonia käytetään moderneissa ikkunalaseissa koska niissä se saadaan jotenkin pysymään sisällä. Villan tehtävänä on lähinnä pitää eristerkerroksen ilma paikallaan rajoittaen näin konvektiota pelkkään tuuletusrakoon.

Jos U-arvoilla olisi mitään tekemistä säteilyn kanssa, niin yhtälöissä käytettäisiin todella ahkeraan lämpötilan neljättä potenssia. Ei kuitenkaan käytetä, vaan itse U-arvoakin tuijottamalla voidaan nähdä että siinä on vedetty teholle suora lineaarinen riippuvuus lämpötilaeron ja pinta-alan suhteen.

Tästä taisi sittenkin tulla säteilytappelu.. Olen kyllä eri mieltä tuosta väitteestä 'lämpenee pääasiassa konvektiolla'. Oletko laskenut asiaa? Säteilyosuus lienee helppo laskea ja loppu energiahukka lienee konvektiota? Oma näpituntumani on, että säteilyllä on hyvin suuri, todennäköisesti suurempi merkitys kuin konvektiolla.
Sanotaanhan, että sälekaihdin (joka ei estä konvektiota, mutta estää säteilyä) vastaa eristykseltään yhtä ylimääräistä lasikerrosta.

Tuo lämmönsiirtoketju lienee
- seinässä : johtumalla, ulkopinnasta säteilemällä
- ikkunassa: johtumalla (ensimmäisen lasin läpi) - konvektio+säteily - johtumalla - konvektio+säteily - johtumalle - ulkopinnassa konvektio + säteily.

Eli lasin läpi aina johtumalla, lasien välissä sekä säteilemällä että konvektiolla.

Juho takertuu luennoimaan alkeista, kun asian ydin näyttää olevan kateissa.
Ykskivi liioittelee säteilyn merktystä verrattuna konvektioon normaaleissa Suomen ilman lämpötiloissa. Esimerkiksi elektroniikassa komponenttien jäähdytystä tarkasteltaessa säteilyllä alkaan olla merkitystä vasta 50 C asteen tienoilla. Voit kaivaa jonkun TKK:n oppimonisteen (Ilmajäähdytys vapaalla konvektiolla ja säteilemällä) komponenttien jäähdytyslaskuista, niin ei tarvitse tyytyä näppituntumaan.

Elektroniikan komponentit eivät ole taivasalla vaan suljetun kotelon sisällä, joka sekin usein on lämpimissä sisätiloissa. Komponentien säteilymäärä lasketaan siis suhteessa kotelon seinämien lämpötilaan. (Tulevan ja lähtevän säteilyn erotuksena, pintojen koko huomioiden).

Taivasalla riippuu aika paljon kelistä, mikä on otettava vastaavaksi pinnaksi. Jos on pilvetön pakkasyö, niin mikä on se vastinpinnan lämpötila. Onko se irraliisten ilmamolekyylien lämpötila ja millä keskimääräisellä etäisyydellä vai onko se tausta-avaruuden lämpötila (joka ei siis juuri säteile takaisin)? Jos kyse on kerrostalon seinästä, niin todennäköisesti se vastinpinta on vastapäisen kerrostalon ulkoseinän lämpötila. Eipä se lämpösäteily silloin kovin paljon vaikuta, jos se toisesta seinästä vastaanotettu säteilymäärä on samaa luokkaa kun luovutettu säteilymäärä (kuitenkin säteilyn hajaantuminen huomioiden). Useiden kerrostalojen ryhmässä se keskimmäinen ei käytännössä menetä seinien kautta säteilytaseen muodossa mitään.

Stefan-Bolzmannin laki.


Kaikki absoluuttista nollapistettä lämpimämmät kappaleet emittoivat sähkömagneettista säteilyä
Tietyltä alueelta lähtenyt säteilyteho (eksitanssi M) riippuu säteilijän lämpötilasta


Stefan-Boltzmann laki:

M=Boltza x T pot 4.

Sekä lisäksi pinnan emissiokertoimesta. Kappale säteilee lämpöä ja vastaavasti vastaanottaa lämpöä säteilynä ympärillä olevista pinnoista jos niitä on (tässähän on oleellista huomioida se että säteily heikkenee neliöllisesti etäisyyden suhteen, joten metrin pääässä oleva toinen samanlainen kappale ei lämmitä sitä toista yhtä plajon kun se luovuttaa lämpöä).

Minkä verran ilmakerros palauttaa lämpösäteilyä vai palauttaako ollenkaan (ilmahan on aika "harvaa"), siihen en ole löytänyt selvitystä.

Kaava (7) voi laskea säteilyn osuuden vaikkapa uunin levyltä.

http://tfy.tkk.fi/kurssit/Tfy-3.15x/Teoria/tyo15.pdf

Ulos menevään lämpösäteilyyn voidaan toki vaikuttaakin.

Aivan oikein. Tästä on kuitenkin haittaakin. Auringon lämpösäteilykin on tarpeen Suomessa suurimman osan vuotta ja lasit heikentävät sitä.
Mineraalivillojen materiaalin lämmönjohtokyky on huono. Siksi uskon, että villoissa lämpö kulkeutuu ainakin osaksi säteilyn avulla. Useat heijastavat pinnat eristekerrosten välissä voisivat olla hyödyksi. Miten vain tällaisia eristyslevyjä valmistettaisiin?

Tee toki talosi, tai edes pienoismalli pellistä ja raportoi sitten tuloksista tänne. Odotamme mielenkiinnolla.

Selektiivilasin ideana on, että se erityisesti estää lämpösäteilyä karkaamasta sisältä, auringon sisäänpääsy ominaisuuksia voidaan säätää sillä se säteilee eri spektrillä kuin talo ulospäin.

Koska villa on jatkuvaa, sen sisälle muodostuu tasaisesti muuttuva lämpötilagradientti jolloin sen sisäisten pisteiden välillä ei ole lämpösäteilyilmiöillä merkitystä. Toisensa näkevät pinnat ovat niin lähellä samaa lämpötilaa.

No mutta eikös tämä nyt ole ihan aiheen ytimessä. Tehontarpeen epälineaarinen lisääntyminen lämpötilaerojen kasvaessa johtuu osittain juuri lämpösäteilyn epälineaarisesta kasvusta. Toisaalta se johtuu ilman tihentymisestä, jolloin myös vapaa konvektio tehostuu (ilman suhteellisella kosteudella on oma, yleensä tosin päinvastainen, merkityksensä). Jos tähän vielä liittyy ilmavirtauksia on kyseessä jo pakotettu konvektio, joka yhdessä ilman tiheyden lisääntymisen kanssa entisestään lisää energiankulutusta ja kasvattaa tehontarvetta.

Johtuminen sitä vastoin on (pääsääntöisesti) riippuvainen vain lämpötilaerosta ja eristeen lämmönjohtokyvystä. Nämä ovat (lämpötilan suhteen) ensimmäisen kertaluokan tekijöitä.

Kyse on siis siitä mitkä tekijät vaikuttavat lineaarisesti ja mitkä epälineaarsesti tehontarpeen lisäämiseen. Ei se poikkeama lineaarisesti välttämättä kovin dramaattinen ole, mutta on kuitenkin olemassa. Kyse on tietysti siitä, mikä on eri tavoin toteutuvien lämpövirtojen suhteellinen osuus. Vaikka suhteellinen olisi pienikin, voi se silti olla taloudellisesti merkittävä.

Ei johdu, vaan lämpötilaerojen kasvaessa johtumisen lisäksi kuvaan astuu eristeen sisäinen konvektio. Ongelma on yleinen nykyisillä jättimäisillä eristepaksuuksilla.
http://www.google.fi/url?sa=t&rct=j&q=l ... SQ&cad=rja