3 вида передачи тепла

Различные строительные технологии и материалы имеют свои преимущества и недостатки. Так, например, дом, построенный из классического кирпича у многих ассоциируется с надежностью. Но что, если мы будем рассматривать его с точки зрения энергоэффективности? В данном случае кирпич не будет занимать лидирующие позиции.

Для того, чтобы решить проблему теплоэффективности зданий начали применять различного вида и качества утеплители. Начиная от теплоизоляционной пены, которую можно просто нанести на определенные участки стены уже существующего дома, заканчивая полноценными энергоэффективными стеновыми модулями. Очевидно, что попытки утеплить уже существующий дом принесут некоторые результаты, но будут не достаточно эффективны, в том числе и с финансовой точки зрения. Поэтому появились дешевые решения в виде панелей, изначально снабженных утеплителем. Это либо сэндвич-панели, представляющие собой вспененный утеплитель (пенопласт), вклеенный между плитами ЦСП, либо волокнистый утеплитель (например, минвата), вложенный в каркас деревянной стены.

Сип-панели

Совсем недавно идея использования стеновой панели была доработана. В результате чего, энергоэффективные дома начали возводиться из полноценных герметичных стеновых модулей. Утеплитель с рекордно низким показателем теплопроводности выращивается внутри модулей непосредственно в заводских условиях.

стеновые модули

Преимуществом использования стеновых модулей как составляющей единицы энергоэффективного здания, является их способность наилучшим образом блокировать передачу тепловой энергии от внешней к внутренней поверхности, и наоборот. Для того чтобы научиться различать строительные материалы по их теплофизическим свойствам, а так же понять, почему энергоэффективные стеновые модули лучше сэндвич-панелей справляются со своей задачей, разберем все возможные механизмы распространения тепла.

Тепловая энергия может передаваться посредством только трех механизмов: конвекции, теплопроводности и теплового излучения.

Тепловая конвекция возникает, когда горячие молекулы перемещаются из одного места в другое. Тенденция горячего воздуха подниматься вверх является двигателем естественной тепловой конвекции. Теплопроводность – это передача тепловой энергии от одной молекулы к другой. Каждая молекула может не менять своего положения в пространстве, но энергия, тем не менее будет передаваться. Горячая (обладающая большей энергией) молекула может передать часть своей энергии соседней молекуле, если последняя менее нагреты (обладает меньшей энергией). Грубо говоря, чем плотнее материал, тем больше молекул находятся в контакте друг с другом, а значит и больше возможностей для теплопроводности. Тепловое излучение (или энергия излучения) является формой электромагнитного излучения, тесно связанным с видимым светом. Инфракрасное электромагнитное излучение, но оно распространяется точно также, как распространяется видимый свет: через вакуум, через атмосферу, через воду и через некоторые твердые вещества, в том числе те, которые являются непрозрачными для видимого света. Таким образом Солнце назревает Землю через 150 млн километров вакуума, где нет ни процесса конфекции, ни теплопроводности. При температуре выше абсолютного нуля (-273 С) любая материя излучает некоторую энергию. Эти три механизма зачастую работают вместе. Например, воздух в печи нагревается за счет теплопроводности и излучения, распространяется по зданию за счет конвекции и нагревает более холодные объекты за счет теплопроводности и теплового излучения.

виды передачи тепла

Теперь давайте рассмотрим стеновые панели и модули.

Внутри стеновых модулей и панелей находится утеплитель, который по своей природе представляет собой вспененное светлое вещество. Отсюда следуют два вывода. “Вспененный” – значит, мало молекул в контакте – низкая теплопроводность, “светлое” – значит, является хорошим отражателем для теплового излучения. За счет отражения энергия излучения не накапливается, не хранится и не передается. Но панель “сэндвич” по своей конструкции не является герметичной, за счет чего происходит просачивание воды и воздуха через панель, а значит не происходит блокировки процесса конвекции. Таким образом, за счет конвекции происходит рассеивание тепла. А вот через полностью герметичный стеновый модуль вода и воздух пройти не могут, почему и снижается возможность конвекции. Чем герметичнее модуль, тем меньше значимость вышеперечисленных процессов.

Это означает, что Солнечное тепло остается снаружи здания, когда летом вы пытаетесь охладить помещение. Зимой же все накопленное в доме тепло остается внутри, а не выходит наружу.

Что такое тепловая энергия?