"Активная" теплоизоляция

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Тряпка, если она из одного рулона, имеет одинаковые свойства, одинаковою "черноту", а вот слой и цвет краски на пенопласте сильно зависит от толщины, условий высыхания, скорости руки и т. д.
Фольга просто отражает излучение (одинаково) и увеличивает степень теплоизоляции. Пузыри под фольгой, мне кажется, мало изменят теплоизоляцию листа пенопласта.
Если Вы будете измерять температуру воздуха (в одних и тех же точках) все эти отклонения усреднятся и дадут, более или менее, объективную картину.

 

В общем согласен, но попробую докрасить и посмотреть, нагреются ли они одинаково. Если будет разница, буду переделывать.

 

Докрасил панели, мелкими порциями за несколько раз, пенопласт больше не страдал, получился ровный матовый слой.
Вокруг чёрного квадрата наклеил ленту поролона с липучкой, который используется для уплотнения окон, толщина 10 мм, ширина 20 мм. Сверху положил поликарбонат 4 мм (торцы пока не заклеенные), прижал к поролону грузиками. Между двумя панелями на пенопласт пришил третий термодатчик для измерения температуры наружного воздуха.
Полученную временную конструкцию положил горизонтально под люстру 200 Вт (5 по 40 Вт) на расстоянии 1м20см, плотность излучения на панели получилась 11 Вт/м2.
За 5 минут температура панели выросла на 1.2 градуса, затем за 25 минут ещё на 0.4 градуса и дальше в течение часа не изменялась.
Измерения были не совсем точными, но в любом случае, панель теплее воздуха всего на 1-2 градуса. Не знаю, это много или мало?)
Сегодня буду ещё тестировать.

 

Провёл более точный тест. Условия те же, но перед началом испытания панель выдерживалась в комнате без освещения для термостабилизации.
Измерялась температура на датчиках панелей (Т1 и Т2), на датчике, пришитом между панелей (Т3) и снимались показания термометра (Т0), лежащего рядом с Т3. Термометр имеет стальной полированный щуп, виден на фото выше.
Первые 32 минуты проводил измерения, не включая люстру, затем полтора часа со включённой люстрой, затем ещё час с выключенной. Полученные данные - в таблице и на графике.
Видно, что панели нагреваются одинаково, примерно на 3 градуса.
Что удивляет - датчик Т3 и термометр нагрелись не намного меньше, чем панели, на 1.5-2 градуса. Значит, если бы я не измерил температуру в темноте, а просто посчитал бы разницу, полученную при освещении, то результат был бы неправильным. Отсюда вопрос - как измерять температуру окружающего воздуха на улице? Там свет не выключишь)

 

Повторил эксперимент, подняв панель ближе к люстре, на расстояние 60 см. Плотность излучения 44 Вт/м2.
Час в темноте, час на свету и час в темноте. Результат - подъём температуры в коллекторе на 7 градусов, датчика Т3 на воздухе на 5 градусов, термометра на 4.5 градуса.
Удивляет разный ход температур датчиков с одной стороны и термометра с другой. Термометр ведёт себя нормально - сначала быстрый нагрев, потом выход на очень медленный нагрев. А датчики сначала быстро нагреваются, а потом начинают медленно остывать, это повторилось в обоих экспериментах. Причина мне неясна, и мне это не нравится.
Одно хорошо - панели получились одинаковые.

 

Разобрался с колебаниями температуры панелей. Оказалось, это связано с колебаниями напряжения в сети, из-за которых, естественно, изменялось свечение ламп.
График V - это напряжение в сети, делённое на 10 (чтобы попасть в масштаб графика). Видно, что колебания Т0-Т3 связаны с колебаниями V.
Итого вывод - две панели получились одинаковые, можно начинать реальные эксперименты.
Для начала одну панель накрою одним слоем поликарбоната, а вторую двумя.

 

Накрыл одну панель одним слоем поликарбоната 4 мм с поролоновой прокладкой 10 мм, вторую панель двумя такими же слоями. Торцы поликарбоната заклеены скотчем, всё проклеено силиконом.

 

Первое испытание - под люстрой 200 Вт (5 по 40 Вт) на расстоянии 1м20см, плотность излучения на панелях 11 Вт/м2.
Т1 - однослойная панель
Т2 - двухслойная панель
Т3 - термодатчик между панелями
Т0 - термометр между панелями

Первые 20 минут в темноте, затем под светом.
Температура как всегда скачет из-за скачков напряжения, но в периоды стабильности видно, что двухслойная панель не даёт выигрыша в температуре по сравнению с однослойной. И ещё видно, что однослойная менее инерционна.

 

Второе испытание - на крыше 9-этажки, панель закреплена вертикально, направлена на север. Начало испытания - 12 часов дня, сплошная облачность, условия видны на фото. Измерения начаты через 15 минут, к этому времени температура возможно ещё не окончательно установилась. Ещё через 15 минут равновесие думаю установилось, облачность не менялась. А ещё через 15 минут через облака стало чуть-чуть просвечивать солнце, после этого освещённость постепенно падала.
Термодатчик, расположенный на воздухе между панелями, обмотал фольгой, чтобы уменьшить влияние на него излучения и увеличить термоконтакт с воздухом. Это дало результат, его показания мало отличались от показаний термометра, расположенного отдельно от панели в более затенённом месте.
Здесь двухслойная панель стабильно давала немного большую температуру. Повышение температуры, не считая пика, примерно такое же, как и в предыдущем испытании под люстрой при плотности излучения 11 Вт/м2 - примерно 3-4 градуса. Много это или мало? Будет ли от этого заметная польза для дома, полностью покрытого такими панелями? Можно ли это оценить?

 

@Serge1234, несколько вопросов.
Почему в первые 15 минут температура падала, а потом резко повышалась. Это выглянуло солнышко?
Где проводились испытания (в каком городе) если через 3 часа солнышко уже село (если судить по графику)?
Крыша битумная (черная)? Интересно какая была температура поверхности крыши. Она светит ИК излучением на экспериментальный агрегат.

Если посмотреть на графики, то видно, что конструкция с двумя слоями имеет бОльшую инерцию, что естественно (ведь теплопотери ниже).
У дома, в отличие от экспериментальной конструкции, есть еще поступления тепла изнутри дома (из жилого помещения) и теплоемкость стены значительно больше просто пенопласта. Это означает, что разность температуры между улицей и поверхностью стены будет больше (восьми градусов в эксперименте) и суточные колебания температуры стены будут меньше, чем у стены без поликарбоната.

 

На графике точка 0 - это момент, когда я вынес панель из квартиры и установил на крыше. Ясно, что она была комнатной температуры и надо было дать время, чтобы она остыла до равновесного состояния. Через 15 минут после установки я измерил температуру, но конечно я не могу сказать, установилось ли к этому моменту равновесие или нет. Наверно нет, потому что в следующие 15 минут облачность не менялась, а температура панелей упала. Скорее всего, измерение на 30 минуте можно уже считать равновесным.
Потом стало немного просвечивать солнце, температура поднялась. Дальше солнца становилось всё меньше, температура падала.
Испытания проводились в Киеве с 12-00 до 15-00.
Крыша покрыта рубероидом, могу измерить его температуру, только надо подумать, как правильно это сделать?
Битум конечно светит, но ведь поликарбонат не пропускает это дальнее ИК, оно ведь точно такое же, как и то, что излучает чёрная поверхность панели. Значит излучение от битума мало влияет на нагрев панелей, только за счёт подогрева наружной поверхности (одной самой наружной плёнки) поликарбоната.

Да, на качественном уровне мне это ясно.
Неясно самое главное - если пенопласт нагрелся на 5 градусов (на 10, на 20, на 50), как эту цифру перевести в пользу для дома? Т. е. если стена дома покрашена в чёрный цвет и полностью покрыта поликарбонатом, насколько уменьшатся потребности дома в энергии на отопление? Или такого вывода из этих данных вообще нельзя сделать?
Если нельзя, то как нужно поставить эксперимент, чтобы вывод можно было сделать?

 

Почему-то после 30-й минуты температура резко пошла вверх. Если солнышко не выглядывало и установилась равновесная температура, то мне не понятен этот пик.

Наружная пленка поликарбоната нагревается -> снижается dT -> уменьшается тепловой поток через поликарбонатный лист.

Можно (для увеличения теплоемкости конструкции) сделать стенку из кирпичей, одну сторону этой стенки закрыть пенопластом, кирпичи покрасить в черный цвет, приделать лист (листы) поликарбоната и установить эту конструкцию на крышу на пару месяцев (или на всю зиму). Снимать показания каждый день и построить график.
А можно сделать еще "круче". Сделать две стенки из кирпичей с зазором. В зазор поставить нагреватель с термореле (для поддержания температуры в зазоре 22 градуса). Остальное, так же как в предыдущем опыте.
А можно написать систему из трех уравнений (поток из жилого помещения под поликарбонат, поток из под поликарбоната на улицу, поток с улицы под поликарбонат (солнышко) и решить эту систему уравнений. Что я и сделал в EXCEL-евом файлике в начале этой темы.

Пока что, мы выяснили, что в пасмурный день с севера поступает количество энергии равное потерям через поликарбонат при разности температур около 8 градусов. А это значит, что теплопотери дома (северной его стенки) уменьшатся на столько, на сколько бы они уменьшились, если бы на улице было бы на примерно 8 градусов теплее.

ПС. Кстати, датчик Т3, возможно, показывает влияние ИК излучения от крыши. Вроде бы, фольга его прикрывает только сверху?

 

Я написал, что солнце в это время стало немного проглядывать через облака. Не настолько, чтобы образовалась чёткая тень, просто в сплошных облаках на южной стороне неба появились ярко-жёлтые прожилки.

Про стенку из кирпичей я тоже думал)
Или бак с водой.

Не совсем так. При пасмурном небе разница всего 3-4 градуса. А 8 - это когда проглядывало солнце.
Я надеялся, что будет намного больше, ведь в Вашем эксперименте бетонная стена (не пенопласт!) нагрелась на 10 градусов во время дождя, т. е. явно совсем без солнца. Как Вы думаете, почему у меня настолько меньше?

Нет, он обмотан фольгой со всех сторон.

 

А как мы здесь узнаем, от чего нагрелась стенка - от солнца, или просто от того, что мы закрыли стену дополнительной теплоизоляцией? Хочется, чтобы было поменьше влияющих факторов.

 

Нас же интересуют потери из жилого дома, а там температура 22 градуса, т. е. опыт максимально приближенный к реальным условиям. Количество потребной энергии можно посмотреть электросчетчиком.
Стенка реального дома тоже всегда теплее окружающего воздуха за счет потерь через стену. Ну или летом (в жару) холоднее.