Što emisijski koeficijent zapravo opisuje
Preskoči kroz ovaj članak
Emisijski koeficijent pojavljuje se u svakom tehničkom listu izolacijske prevlake, obično kao mali broj između 0 i 1. Ono što opisuje precizno je definirano. Ono što iz njega proizlazi za građevni element ovisi o geometriji — i upravo tu u praksi stvari postaju nejasne.
Definicija stoji u potenciji
Svaka površina iznad apsolutne nule otpušta toplinu u obliku elektromagnetskog zračenja. Koliko, opisuje Stefan-Boltzmannov zakon:
M = ε · σ · T4 [W/m²]
σ je Stefan-Boltzmannova konstanta iznosa 5,67 · 10−8 W/(m²·K4), T apsolutna temperatura u kelvinima. Emisijski koeficijent ε je bezdimenzijska veličina i pokazuje koliki udio zračenja idealnog crnog tijela površina doista otpušta.
Iz toga izravno slijede dvije stvari:
- Četvrta potencija je odlučujući član. Između 20 °C (293 K) i 5 °C (278 K) razlika je samo 15 kelvina, no gustoća toplinskog toka zračenjem mijenja se za oko 20 posto. Kod industrijskih površina sa 200 °C i više razlika postaje dramatična — ondje je zračenje dominantan put gubitka topline.
- ε i koeficijent apsorpcije identični su pri istoj valnoj duljini. To je Kirchhoffov zakon zračenja. Površina koja slabo zrači, pri istoj valnoj duljini i slabo apsorbira.
Tipične vrijednosti — i zašto iznenađuju
| Površina | ε (dugovalno) |
|---|---|
| Crno tijelo (model) | 1,00 |
| Mineralna žbuka, zidana konstrukcija, drvo | 0,90 do 0,95 |
| Disperzivna boja, bez obzira na nijansu | oko 0,90 |
| Staklo za prozore, bez premaza | oko 0,84 |
| Low-E premaz na staklu | 0,03 do 0,17 |
| Sjajna aluminijska folija | 0,03 do 0,05 |
Najvažnija vrijednost u ovoj tablici druga je po redu. Gotovo svi građevni materijali imaju vrijednost oko 0,9. Opeka, vapneno-cementna žbuka i bijela boja za zidove praktički se ne razlikuju po dugovalnom emisijskom koeficijentu.
I točka koja redovito izaziva zabunu: vidljiva nijansa boje ništa ne govori o dugovalnom emisijskom koeficijentu. Crna i bijela disperzivna boja obje imaju vrijednost oko 0,9. Nijansa boje utječe na kratkovalni koeficijent apsorpcije, dakle na primanje sunčevog zračenja — posve drugu veličinu za posve drugu valnu duljinu.
Gdje nizak emisijski koeficijent dokazano djeluje
Postoje tri dobro dokumentirane primjene, a zajedničko im je sljedeće: površina s niskim ε nalazi se nasuprot zračnom prostoru ili velikom temperaturnom padu.
Izolacijsko ostakljenje
U međuprostoru dvostrukog ostakljenja znatan dio toplinskog toka odvija se kao zračenje između dviju staklenih površina. Low-E sloj na unutarnjem staklu drastično smanjuje taj udio. Učinak je velik, mjerljiv i uređen proizvodnom normom — put od nepremazanog do premazanog toplinski zaštićenog ostakljenja jedan je od najvećih iskoraka koje je građevinska fizika napravila u posljednjim desetljećima.
Zaštita od zračenja ispred zračnog sloja
Aluminijska folija djeluje kao zaštita od zračenja samo onda kada se ispred nje nalazi mirujući zračni sloj. Ako se ista folija izravno laminira ili ožbuka, učinak potpuno nestaje: bez zračnog razmaka nema razmjene zračenja koju bi se moglo smanjiti, a toplinski tok nastavlja se odvijati provođenjem.
To je najčešća pogreška u primjeni na ovom području — i razlog zašto ugradbena situacija mora biti navedena u svakom dokazu.
Vruće površine u strojarstvu postrojenja
Kod cjevovoda, spremnika i kotlova s površinskim temperaturama znatno iznad sobne temperature, zbog četvrte potencije dominira udio zračenja. Ovdje prevlaka koja smanjuje emisiju ima svoje klasično područje primjene.
Gdje stvar na građevnom elementu postaje složena
Na unutarnjoj površini zida situacija je drugačija nego u međuprostoru ostakljenja, i to iz jednostavnog razloga: zračenje i konvekcija ondje se odvijaju usporedno, a norma oboje objedinjuje u jednom broju.
Toplinski otpor prijelaza Rsi, s normiranom vrijednosti 0,13 m²K/W, nije čisto radijacijska veličina. Uključuje konvektivni udio — strujanje zraka uz zid — jednako kao i razmjenu zračenja s ostalim površinama prostorije. Tko smanji udio zračenja, mijenja Rsi, ali ne u omjeru koji sugerira čisti proračun zračenja.
Tome treba dodati: razmjena zračenja odvija se između zida i ostalih površina iste prostorije, a ne prema hladnom vanjskom prostoru. Temperaturna razlika je time mala — svega nekoliko kelvina umjesto 25 kelvina s kojima računa dokaz prema DIN 4108-2. A upravo ta mala razlika ulazi u četvrtu potenciju.
Što iz toga proizlazi za površinsku temperaturu konkretnog sklopa zida, ne može se reći paušalno. Ovisi o omjeru otpora u cijelom građevnom elementu, o geometriji prostorije i o namjeni. Postotni podatak bez odgovarajućeg sklopa zida stoga nije relevantna tvrdnja.
Što to znači za tehnički list
Tri pitanja koja treba postaviti uz svaki navod emisijskog koeficijenta:
- Za koje područje valnih duljina vrijedi vrijednost? Dugovalno (toplinsko zračenje pri sobnoj temperaturi) ili solarno (kratkovalno)? Oboje su ε-vrijednosti, ali opisuju različite procese i imaju različite redove veličine.
- Prema kojem je postupku izmjereno? Za dugovalni emisijski koeficijent uobičajeno je mjerenje prema EN 15976 odnosno emisiometrom prema ASTM C1371. Vrijednost bez navedenog postupka nije provjerljiva.
- Prema kojoj površini i na kojoj udaljenosti? Bez ugradbene situacije razmjena zračenja se ne može izračunati — a bez zračnog razmaka možda je uopće nema.
A U-vrijednost?
Za zahtjeve prema Zakonu o energetskoj učinkovitosti zgrada (GEG) i za programe poticaja ne broji se emisijski koeficijent, nego mjerodavna vrijednost toplinske provodljivosti prema DIN 4108-4, općoj građevinskoj dozvoli, europskoj tehničkoj ocjeni ili usklađenoj proizvodnoj normi. Nizak ε ne zamjenjuje taj dokaz, koliko god fizika iza njega bila uvjerljiva.
Tko u razgovoru s klijentom argumentira emisijskim koeficijentom, argumentira dakle stvarnim fizikalnim učinkom — ali ne veličinom kojom se može obrazložiti zahtjev za poticaj.
Izvori
- Stefan-Boltzmannov zakon i Kirchhoffov zakon zračenja — osnove prijenosa topline
- DIN EN ISO 6946 — toplinski otpor i koeficijent prolaska topline, otpori prijelaza topline
- DIN 4108-2 — minimalni zahtjevi za toplinsku zaštitu, rubni uvjeti dokaza
- DIN 4108-4 — mjerodavne vrijednosti za toplinsku i vlažnosnu zaštitu
- DIN EN 15976 — određivanje emisijskog koeficijenta; ASTM C1371 — postupak emisiometrom
- Zakon o energetskoj učinkovitosti zgrada (GEG) te BEG-EM-FAQ o priznavanju dokaza U-vrijednosti
Ovaj članak opisuje opće fizikalne zakonitosti. Ne sadrži tvrdnju o učinku konkretnog proizvoda. Što je izmjereno na pojedinim objektima, uz pripadajuće rubne uvjete, navedeno je na stranici Reference i mjerenja.