Войти
Излучающий барьер - это блестящий, отражающий строительный материал, используемый для отражения теплового излучения. A Излучающий барьер тип строительного материала, который отражает тепловое излучение и снижает теплопередачу. Поскольку тепловая энергия также передается посредством теплопроводности и конвекции, помимо излучения, лучистые барьеры часто дополняются теплоизоляцией, которая замедляет теплопередачу за счет теплопроводности или конвекции..
Излучающий барьер отражает тепловое излучение (лучистое тепло), предотвращая перенос с одной стороны барьера на другую из-за отражающей поверхности с низким коэффициентом излучения . В строительстве эта поверхность обычно представляет собой очень тонкую, зеркальную алюминиевую фольгу. На фольгу может быть нанесено покрытие для защиты от элементов или для устойчивости к истиранию. Лучистая преграда может быть односторонней или двусторонней. Односторонний излучающий барьер может быть прикреплен к изоляционным материалам, таким как полиизоцианурат, жесткая пена, пузырьковая изоляция или ориентированно-стружечная плита (OSB). Светоотражающая лента может быть приклеена к полосам радиационного барьера, чтобы сделать его непрерывным пароизоляцией, или, в качестве альтернативы, лучистый барьер может быть перфорирован для паропроницаемости.
Все материалы выделяют или излучают энергию тепловым излучением в результате их температуры. Количество излучаемой энергии зависит от температуры поверхности и свойства, называемого излучательной способностью (также называемой «излучательной способностью»). Коэффициент излучения выражается числом от нуля (0) до единицы (1) на заданной длине волны. Чем выше коэффициент излучения, тем больше излучаемое излучение на этой длине волны. Связанное свойство материала - это отражательная способность (также называемая «отражательной способностью»). Это мера того, сколько энергии отражается материалом на данной длине волны. Отражательная способность также выражается числом от 0 до 1 (или в процентах от 0 до 100). При заданной длине волны и угле падения значения коэффициента излучения и отражательной способности в сумме равны 1 по закону Кирхгофа.
Материалы радиационного барьера должны иметь низкий коэффициент излучения (обычно 0,1 или меньше) на тех длинах волн, на которых они должны функционировать. Для типичных строительных материалов длины волн находятся в среднем и длинном инфракрасном диапазоне спектра в диапазоне 3-15 микрометров.
Излучающие барьеры могут обладать или не обладать высокой визуальной отражательной способностью. Хотя отражательная способность и коэффициент излучения должны в сумме равняться 1 на данной длине волны, отражательная способность на одном наборе длин волн (видимая) и излучательная способность на другом наборе длин волн (тепловая) не обязательно суммируются с 1. Следовательно, можно создать видимые темные цвета. поверхности с низким коэффициентом теплового излучения.
Для правильной работы излучающие барьеры должны быть обращены в открытое пространство (например, воздух или вакуум), через которое в противном случае могло бы проходить излучение.
В 1860 году французский ученый Жан Клод Эжен Пекле экспериментировал с изолирующим эффектом металлов с высокой и низкой эмиссией, обращенных к воздушным пространствам. Пекле экспериментировал с широким спектром металлов, от олова до чугуна, и пришел к выводу, что ни цвет, ни визуальное отражение не являются значимыми определяющими факторами в характеристиках материалов. Пекле рассчитал снижение в БТЕ для поверхностей с высоким и низким излучением, обращенных в различные воздушные пространства, обнаружив преимущества лучистого барьера в уменьшении передачи тепла.
В 1925 году два немецких предпринимателя Шмидт и Дайкерхофф подали заявку на патенты на отражающие поверхности для использования в качестве изоляции зданий, потому что недавние усовершенствования технологии позволили алюминиевой фольге с низким коэффициентом излучения стать коммерчески жизнеспособной. Это стало стартовой площадкой для создания излучающего барьера и светоотражающей изоляции по всему миру, и в течение следующих 15 лет только в США были установлены миллионы квадратных футов излучающего барьера. В течение 30 лет лучистый барьер делал себе имя и был включен в проекты Массачусетского технологического института в Принстоне и резиденции Фрэнка Синатры в Палм-Спрингс, Калифорния.
Для программы Apollo НАСА помогло разработать тонкую алюминиевую фольгу, которая отражала 95% лучистого тепла. Металлизированная пленка использовалась для защиты космических кораблей, оборудования и космонавтов от теплового излучения или для сохранения тепла при резких колебаниях температуры в космосе. На алюминий нанесено вакуумное покрытие до тонкой пленки и нанесено на базу десантных аппаратов Apollo. Он также использовался во многих других проектах НАСА, таких как Космический телескоп Джеймса Уэбба и Скайлэб. В вакууме космического пространства, где температура может колебаться от -400 до 250 ° F (от -240 до 120 ° C), передача тепла происходит только за счет излучения, поэтому лучистый барьер гораздо эффективнее, чем он есть. на земле, где от 5% до 45% теплопередачи все еще может происходить за счет конвекции и теплопроводности, даже если установлен эффективный излучающий барьер. Радиантный барьер - это Сертифицированный космический фонд Space Technology (TM). Радиантный барьер был занесен в Зал славы космической техники в 1996 году.
С 1970-х годов листы металлизированного полиэстера назывались космическими одеялами были коммерчески доступны как средство предотвращения переохлаждения и других травм, вызванных холодной погодой. Благодаря своей прочности и легкому весу эти одеяла популярны для выживания и оказания первой помощи. После марафона можно увидеть толпы людей, завернутых в светоотражающую металлизированную пленку, особенно при очень низких температурах, например, во время ежегодного Нью-Йоркского марафона, который проходит осенью.
Оконное стекло может иметь покрытие для достижения низкой излучательной способности или «low-e». В некоторых окнах используется многослойная полиэфирная пленка, в которой по крайней мере один слой металлизирован с использованием процесса, называемого напылением. Распыление происходит, когда металл, чаще всего алюминий, испаряется и через него пропускается полиэфирная пленка. Этот процесс можно регулировать, чтобы контролировать количество металла, который в конечном итоге покрывает поверхность пленки.
Эти металлизированные пленки наносятся на одну или несколько поверхностей стекла, чтобы противостоять передаче лучистого тепла, однако пленки настолько тонкие, что пропускают видимый свет. Поскольку тонкие покрытия хрупкие и могут быть повреждены под воздействием воздуха и влаги, производители обычно используют окна с несколькими стеклами. Хотя пленки обычно наносят на стекло во время производства, некоторые из них могут быть доступны домовладельцам, чтобы нанести их самостоятельно. Срок службы оконных пленок домовладельцев обычно составляет 10–15 лет.
Когда лучистая солнечная энергия попадает на крышу, нагревая кровельный материал ( черепицы, черепицы или кровельных листов) и обшивки кровли за счет теплопроводности, это заставляет нижнюю сторону поверхности крыши и каркас крыши излучать тепло вниз через пространство крыши (чердак / полость потолка) к чердачному полу / верхней поверхности потолка. Когда на чердачном этаже между кровельным материалом и изоляцией помещается излучающий барьер, большая часть тепла, излучаемого горячей кровлей, отражается обратно в сторону крыши, а низкая излучательная способность нижней стороны излучающего барьера означает очень мало излучаемого тепла. испускается вниз. Это делает верхнюю поверхность изоляции более прохладной, чем она была бы без излучающего барьера, и, таким образом, снижает количество тепла, которое проходит через изоляцию в комнаты ниже.
Это отличается от стратегии прохладной крыши, которая отражает солнечную энергию до того, как она нагреет крышу, но и то, и другое является средством уменьшения лучистого тепла. Согласно исследованию Центра солнечной энергии Флориды, холодная крыша из белой черепицы или белого металла может превзойти традиционную черную черепичную крышу с излучающим барьером на чердаке, но черная черепичная крыша с излучающим барьером превзошла холодную крышу из красной черепицы.
Для установки излучающего барьера под металлической или черепичной крышей излучающий барьер (блестящей стороной вниз) НЕ следует наносить непосредственно на кровельную обшивку, поскольку большая площадь контакта снижает эффективность металлической поверхности как источника излучения с низким уровнем излучения.. Поверх этой обшивки могут быть прикреплены вертикальные рейки (также известные как обрешетки); тогда поверх обрешетки можно положить OSB с лучистым барьером. Обрешетка обеспечивает больше свободного пространства, чем конструкция без обрешетки. Если воздушное пространство отсутствует или слишком мало, тепло будет проводиться от лучистого барьера в основание, что приведет к нежелательному ИК-ливню в нижних частях. Напомним, что древесина является плохим изолятором и поэтому проводит тепло от лучистого барьера к нижним поверхностям указанной древесины, где она, в свою очередь, отводит тепло, испуская ИК-излучение. По данным Министерства энергетики США, «Светоотражающие изоляционные материалы и излучающие барьеры должны иметь воздушное пространство, прилегающее к отражающему материалу, чтобы быть эффективными».
Наиболее распространенное применение лучистого барьера - это облицовка чердаков. Для традиционной черепичной / черепичной / железной кровли излучающие барьеры могут быть применены под стропилами или фермами и под настилом крыши. При этом методе нанесения излучающие барьерные листы задрапированы под стропилами, образуя небольшое воздушное пространство наверху с излучающим барьером, обращенным ко всему внутреннему чердачному пространству внизу. Светоотражающий ламинат фольга является продуктом, обычно используемым в качестве излучающего барьерного листа.
Еще один метод нанесения излучающего барьера на крышу в новом строительстве - это использование излучающего барьера, предварительно ламинированного панелями OSB или кровельной обшивкой. Производители этого метода установки часто рекламируют экономию трудозатрат при использовании продукта, который одновременно служит настилом крыши и лучистым барьером.
Чтобы установить излучающий барьер на существующем чердаке, излучающий барьер может быть прикреплен скобами к нижней стороне стропил крыши. Этот метод предлагает те же преимущества, что и метод драпировки, за счет наличия двойных воздушных пространств. Однако важно, чтобы вентиляционные отверстия оставались открытыми, чтобы влага не попадала на чердак. В общем, желательно, чтобы излучающий барьер был прикреплен БЛЕСТЯЩЕЙ СТОРОНОЙ ВНИЗ к нижней стороне крыши с воздушным пространством вниз; таким образом, пыль не победит его, как это было бы в случае барьера SHINY SIDE UP.
Последний метод установки излучающего барьера на чердаке - это положить его поверх изоляции на чердаке. этаж. Хотя этот метод может быть более эффективным зимой, в этом случае есть несколько потенциальных проблем, которые Министерство энергетики США и Международная ассоциация производителей светоотражающей изоляции считают необходимым решить. Во-первых, здесь всегда следует использовать воздухопроницаемый лучистый барьер. Обычно это достигается за счет небольших отверстий в фольге радиационного барьера. Скорость паропропускания излучающего барьера должна быть не менее 5 перм, измеренная с помощью ASTM E96, а влажность изоляции следует проверять перед установкой. Во-вторых, продукт должен соответствовать требованиям по распространению пламени, включая ASTM E84 с методом ASTM E2599. Наконец, этот метод позволяет пыли накапливаться на верхней поверхности излучающего барьера, потенциально снижая эффективность со временем.
Согласно исследованию 2010 г., проведенному в рамках Программы исследований ограждающих конструкций Национальной лаборатории Ок-Ридж, дома с воздуховодами для кондиционирования воздуха работают на чердаках в самых жарких климатических зонах, таких как в США Глубокий Юг, могли бы получить наибольшую выгоду от вмешательства излучающего барьера, с ежегодной экономией на счетах за коммунальные услуги до 150 долларов, в то время как дома в более мягком климате, например, в Балтиморе, могли бы сэкономить примерно половину от их южных соседей. С другой стороны, если на чердаке нет воздуховодов или кондиционеров, годовая экономия может быть еще меньше: примерно от 12 долларов в Майами до 5 долларов в Балтиморе. Тем не менее, излучающий барьер может помочь повысить комфорт и снизить пиковую нагрузку на кондиционирование воздуха.
Одно из распространенных заблуждений относительно лучистого барьера состоит в том, что тепло, отражающееся от лучистого барьера обратно на крышу, может повысить температуру крыши и, возможно, повредить черепицу. Тестирование производительности, проведенное Флоридским центром солнечной энергии, показало, что повышение температуры в самое жаркое время дня не превышало 5 градусов по Фаренгейту. Фактически, это исследование показало, что лучистый барьер может снизить температуру крыши после захода солнца. вниз, потому что это предотвратило потерю тепла через крышу. RIMA International написала технический доклад по этому поводу, который включал заявления, полученные от крупных производителей кровли, и ни в одном из них не говорилось, что лучистый барьер каким-либо образом повлияет на гарантию на черепицу.
При укладке излучающего барьера над изоляцией на чердачном этаже возможно скопление пыли на верхней стороне. Многие факторы, такие как размер частиц пыли, состав пыли и количество вентиляции на чердаке, влияют на то, как накапливается пыль и, таким образом, на конечные характеристики лучистого барьера на чердаке. Исследование, проведенное Управлением долины Теннесси, механически нанесло небольшое количество пыли на излучающий барьер и не обнаружило значительного эффекта при тестировании производительности. Тем не менее, TVA сослалось на предыдущее исследование, в котором говорилось, что радиационный барьер может собирать столько пыли, что его отражательная способность может быть уменьшена почти вдвое. Неправда, что двусторонний лучистый барьер на чердачном этаже невосприимчив к пыли. В исследовании TVA также тестировались двухсторонний излучающий барьер с черным пластиком, накрытый сверху, чтобы имитировать сильное скопление пыли, а также односторонний излучающий барьер с плотной крафт-бумагой сверху. Испытание показало, что излучающий барьер не работает, и небольшие воздушные пространства, образованные между выступами изоляции, недостаточны для блокировки лучистого тепла.
Радиационный барьер можно использовать в качестве вентилируемой обшивки вокруг внешней стороны стены. На обшивку нанесены полосы для создания вентилируемого воздушного пространства между излучающим барьером и сайдингом, а в верхней и нижней части используются вентиляционные отверстия, позволяющие конвективному теплу естественным образом подниматься на чердак. Если снаружи используется кирпич, то уже может быть вентилируемое воздушное пространство, и полосы для обшивки не нужны. Обертывание дома излучающим барьером может привести к снижению требований к тоннажной системе кондиционирования воздуха на 10–20%, а также к экономии энергии и затрат на строительство.
Отражающая фольга, изоляция из пузырчатой фольги и лучистые барьеры известны своей способностью отражать нежелательное солнечное излучение в жарком климате при правильном применении. Светоотражающая пленка изготавливается из алюминиевой фольги с различными основами, такими как рубероид, крафт-бумага, пластиковая пленка, полиэтиленовые пузыри или картон. Светоотражающая пузырчатая фольга - это, по сути, пластиковая пузырчатая пленка со светоотражающим слоем фольги и относится к классу изоляционных материалов, известных как излучающая фольга. Отражающая изоляция из пузырьков / фольги - это в первую очередь излучающие барьеры, а системы светоотражающей изоляции работают за счет снижения притока лучистого тепла. Чтобы быть эффективной, отражающая поверхность должна быть обращена в воздушное пространство, также накопление пыли на отражающей поверхности снизит ее отражающую способность. Излучающий барьер должен быть установлен таким образом, чтобы минимизировать накопление пыли на отражающей поверхности.
Излучающие барьеры более эффективны в жарком климате, чем в более прохладном / холодном климате (особенно, когда каналы охлаждающего воздуха расположены на чердаке). Когда солнце нагревает крышу, это в первую очередь лучистая энергия солнца, которая делает крышу горячей. Большая часть этого тепла проходит через кровельные материалы на чердак крыши. Затем горячий кровельный материал излучает полученную тепловую энергию на более прохладные поверхности чердака, включая воздуховоды и чердачный этаж. Излучающий барьер уменьшает лучистую теплопередачу от нижней стороны крыши к другим поверхностям чердака. Некоторые исследования показывают, что излучающие барьеры могут снизить затраты на охлаждение на 5–10% при использовании в теплом солнечном климате. Уменьшение притока тепла может даже позволить использовать меньшую систему кондиционирования воздуха. Однако в прохладном климате обычно более экономично установить больше теплоизоляции, чем добавить излучающий барьер.
И Министерство энергетики США (DOE, Департамент энергоэффективности и возобновляемых источников энергии), и Министерство энергетики США Природные ресурсы (NRCAN) заявляют, что эти системы не рекомендуются для холодного или очень холодного климата.
Считается, что в Канаде холодный климат, поэтому эти продукты не работают так, как рекламируются. Хотя они часто продаются как предлагающие очень высокие изоляционные свойства, для излучающих теплоизоляционных материалов нет специального стандарта, поэтому будьте осторожны с опубликованными отзывами и заявлениями производителей о тепловых характеристиках. Исследования показали, что изоляционная способность отражающей пузырьковой фольги и излучающих барьеров может варьироваться от RSI 0 (R-0) до RSI 0,62 (R-3,5) на толщину материала. Исследование, проведенное CMHC (Canada Mortgage Housing Corporation) в четырех домах в Париже, ON, показало, что характеристики пузырчатой пленки аналогичны неизолированному полу. Также был проведен анализ затрат и выгод, и соотношение затрат и выгод составило от 12 до 13 долларов на кубический метр RSI.
Эффективное значение изоляции зависит от количества прилегающих мертвых воздушных пространств, слоев фольги и их местоположения. установлен. Если фольга ламинирована с изоляцией из жесткого пенопласта, общий коэффициент теплоизоляции получается путем прибавления RSI вспененной изоляции к RSI мертвого воздушного пространства и пленки. Если нет воздушного пространства или прозрачного пузырькового слоя, значение RSI пленки равно нулю.
