Самодельные селективные покрытия

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

В солнечном излучении намного больше другого спектра (других излучений) которое спокойно проходит через стёкла, а вот попавши на поверхность эти излучения превращаются в тепловые, которые уже отражаются стеклом.

 

К сожалению, отражается ИК только с одной стороны стекла (там, где покрытие), а с другой стороны стекла (где нет покрытия) происходит переизлучение. Т. е. ИК излучение от абсорбера попадает на стекло -> поглощается им (коэф.0,98) -> стекло нагревается -> само (стекло) излучает ИК, но излучает (в основном) в сторону, где нет покрытия.
Получается, что температура стекла будет почти равна температуре абсорбера. Не знаю, насколько серебряное покрытие устойчиво к таким перепадам температуры (ночью минус, днем большой плюс).
Может быть, имеет смысл ставить стеклопакет наоборот (стеклом с покрытием на улицу), тогда ИК изнутри коллектора будет просто отражаться обратно без нагрева стекла, но летом ИК с улицы будет греть.

 

Вы ошибаетесь, отражается в обе стороны. Кстати напыление в стеклопакетах делается на крайнем внутреннем стекле (в доме) но покрытие смотрит на улицу (внутри стеклопакета)

 

Стекло для ИК не прозрачно. У стекла коэффициент поглощения в инфракрасном диапазоне = 0,98, а у серебра 0,003 (в другом справочнике 0,008). Излучение пропорционально четвёртой степени температуры (по Кельвину) умноженному на коэффициент поглощения (излучения), т. е. в одну сторону стекло излучает 0.98*T^4*5,67032^-8, а в другую 0,003*T^4*5,67032^-8. Внутрь дома переизлучается (0,98). На улицу отражается (0,003).

 

И так копнем поглубже (не знаю, нужно ли?). Рассмотрим первый рис. пост 13. Желтое - полное излучение Солнца за пред. атмосферы. Красное - то, что доходит до поверхности Земли. И, что важно подчеркнуть, что видимая часть (ограниченая пунктиром) составляет примерно половину от всей энергии. Это интервал от 0,38 до 0,74 мкм. А дальше следует ИК часть Солнечного излучения. В нем присутствуют провалы. Это линейчатый спектр поглощения о2,н2о,со2. Заканчивается ИК длиннОй волны 2,5 мкм (2500нм). Для наглядности используем температуру света (по Планку). НЧ край (2,5 мкм) соответствует температуре света около 900С. Рассмотрим рис. 2 пост 13. Видим, что посеребренное стекло как раз и не впускает солнечные ИК лучи, уменьшая энергию вдвое (создавая комфорт). Рассмотрим простое оконное стекло и заметим, что оно пропускает все (ИК на 20% хуже). Теперь перейдем к относительно низким темп-м до 200С. Погуглим "стекло спектр" картинки и увидим, что оконное стекло пропускает до 2,8 мкм. Планковская те-ра 30С - 10мкм, 130С - 7мкм, 230С - 6мкм. На этих длИнах волн стекло не прозрачно, больше того, стекло их ПОГЛОЩАЕТ и пытается передать наружу. Но у стекла очень низкая теплопроводность (в 400 раз меньше меди). И отдает стекло чем толще тем меньше (степенная зависимость). Промежуточный вывод - не следует путать ИК нагретых предметов и ИК Солнца, тем более им ПРЕНЕБРЕГАТЬ.

 

Тут надо разобраться, где больше теряем. Либо недополучив 25% от солнечного излучения, либо потеряв переизлучением на улицу какой-то части уже собранной энергии.
Ну не такая уж и низкая теплопроводность у стекла. У 4мм. стекла R=0.0053 или 188,67 Вт./(м2*градус) - это без учета коэффициентов теплоотдачи воздуху. Для ИК излучения воздушная прослойка внутри стеклопакета не представляет собой препятствия. Внутреннее стекло стеклопакета будет полностью поглощать ИК излучение от абсорбера, нагреваясь почти до его температуры, а внешняя поверхность простого стеклопакета будет светить на улицу в соответствии с четвёртой степенью её температуры *0,98.
В случае посеребрённого стекла - внешнее стекло не будет (почти) греться ИК излучением от внутреннего стекла -> температура его (стекла) будет ниже -> излучение и теплоотдача его на улицу значительно снизятся.
Надо попробовать посчитать температуры абсорбера и улицы, когда энергосберегающий стеклопакет лучше простого и наоборот.

Я не понял по поводу степенной зависимости. Можно формулу?

 

Коллеги, хотелось бы увидеть практические образцы самодельных покрытий (см. тему), а не теоретические выкладки. Или практические опыты с тем же энергосберегающим стеклом на СК. Желательно с фотографиями, тогда можно и теорию привлечь. А так...

 

Повторюсь, у меня все окна из "I" стекла, летом прохладно, зимой тепло.

 

А почему же летом прохладно? Мне кажется, что И-стекло работает только в одну сторону...

 

Берем простое стекло. От Солнца оно все пропускает. Черная пов-ть накалилась пусть до 100с. Она греет воздух и излучает ИК. Стекло ИК не пускает как может (примерно как сварочное стекло солнечный свет).Если стекло в 3 раза толще то на выходе ИК в 8 раз слабее. Но ИК при 100с это мелочь по сравнению с конвекцией воздуха и теплопередачей стекла. На этот процесс серебро не влияет. Серебро всего лишь улучшает отрожательную способность стекла в ИК диап (примерно как на сварочное стекло наклеить полузеркальный целофан - тогда стекло сварщика покажется не черным, а блестящим). Второе стекло всегда поднимает темп. стогнации (холостой ход), т. к. уменьшает основные тепловые потери, но НЕ ВСЕГДА увеличивает КПД СК.

 

Хорошо. Давайте посчитаем мощность ИК при 100 градусах. По закону Стефана-Больцмана Q1=0.98*373^4*5,67032^-8= 1075,58Вт./м2 при 100 градусах.
Предположим, что на улице -10 градусов. Тогда обратное излучение Q2= 0.98*263^4*5,67032^-8=265,84 Вт./м2
Тогда потери тепла излучением будут Q=Q1-Q2=1075,58-265,84=809,74Вт./м2
Так как на пути на улицу имеется барьер из двух стекол (дважды происходит преобразование ИК в тепло и обратно) и воздушная прослойка, которая для ИК излучения не представляет собой препятствия, то проверяем по теплопроводности этих стекол. У 4мм. стекла R=0.0053. У двух стекол 0,0053*2=0,0106 или 94,34Вт./(м2*градус). Для разности температур в 110 градусов будет 94,34*110=10377,4 Вт./м2. Это больше чем передаётся излучением (809,74Вт./м2). Значит, стёкла не представляют собой помехи для передачи тепла на улицу излучением. Итого теплопотери будут 809,74Вт./м2. Вывод - железка за таким стеклопакетом никогда не нагреется до 100 гр при наружных -10гр.
С посеребрённым стеклом. Для первого стекла всё так же, а вот второе стекло (которое ближе к улице) будет от первого получать только 0.003*373^4*5,67032^-8=3,29 Вт./м2. Это и будут потери излучением.
Теплопроводность стеклопакета пишут 1,75 - 2,5 Вт./м2.

 

Как это не представляют? Да это же не прозрачная стена для ИК которая не отражает как серебро а калится, сама становясь источником ИК, причем внутренняя (к обсорберу) сторона имеет бОльшую температуру - следовательно намного больше возвращает волной (4 степень). Остатки идут ко второму стеклу, которое еще на порядок снижает энергию волны не значительно нагреваясь снаружи. Это отчетливо видно в вакуумных трубках в которых конвективным переносом энергии можно пренебреч. И что за 10квт? Такую мощу стекло восьмерка может передать если его с двух сторон поливать водой солидными объемами с разницей 110с. А несчасная ломинарная конвекция со жменей молекул в 2 разделенных стеклом средах и то для разделения быстрых максвелловских молекул. Это все похоже на двойную кирпичную кладку с воздушным зазором. Вот эти 2 жменьки и качают почти весь квт при темп. ОТсербера в районе 100с устанавливая тепл. баланс. Если на улице ветрено темп. нЕсколько снижается. Трубки в этом плане намного стабильнее. Серебро тут помощник на еденицы процентов, а то, что оно ИК Солнца как шашкой рубит...Летом прохладно (Тараскин) ЗЫ Степень черноты серебра 0,03. ЗЫ2 А на северАх машины с двойными стеклами и дома некоторые с тройными.

 

Прошу прощения, писал по памяти (0,003)

По СНИП-II-3-79* - Прилож. 3* Лямбда (А) (коэффициент теплопроводности материала) =0,76. Считаю сопротивление теплопередаче стекла 4мм. = 4/1000/0,76 = 0,00526 или теплопроводность 4мм стекла = 1/0,00526 = 190,114 вт./(м2*градус). Это означает, чтобы получить разность температур на противоположных сторонах стекла (стекло 4 мм. и площадь 1м2) в один градус, надо нагревать одну из сторон мощностью 190,114 вт.
У нас одна сторона стекла греется мощностью =0.98*373^4*5,67032^-8= 1075,58Вт./м2 (давайте считать для простоты коэффициент поглощения стекла в ИК диапазоне = 1), значит, на другой стороне стекла температура будет ниже на 1075,58/190,1 = 5,65 гр.
Значит, другая сторона стекла излучает 0.98*(373-5,65)^4*5,67032^-8 = 1011,88Вт./м2. - Это в случае обычного стеклопакета.
В случае посеребрённого - другая сторона стекла излучает 0.03*(373-5,65)^4*5,67032^-8 =30,97Вт./м2.
Внутренняя сторона второго стекла обычного стеклопакета нагревается мощностью 1011,88Вт./м2 и соответственно температура на внешней стороне будет ниже на 1011,88/190,1 = 5,32 градуса.
И вот эта температура внешней поверхности стекла (373-5,65-5,32) = 362,03 = 89,03 C) греет улицу конвекцией и излучает ИК на улицу (правда обратно приходит излучение соответствующее температуре на улице при -10гр Q= 0.98*263^4*5,67032^-8=265,84 Вт./м2).
Понятно, что такая ситуация была бы возможна, если бы абсорбер нагревался источником очень большой мощности (температура железки стабилизирована), а у нас абсорбер нагревается солнышком, мощность излучения которого, не больше 800 вт/м2. Значит, железка охладится до такой температуры, когда наступит равенство поступившей и ушедшей энергий.

Конвекцию я в своих рассуждениях вообще не учитывал, т. к. потери излучением тут на порядок больше. Воздушный зазор для ИК излучения не представляет собой препятствия.

 

Не очень разбираюсь в этих вопросах, но сильно удивлен цифрой 1075Вт/кв.м.
Это что, если у меня в доме 25 кв. м. стёкол, то они должны греться мощностью 27кВт? Да нету у меня такой мощности... К тому же, огромная ее часть уходит на обогрев стен, крыши, пола...
Вы о чем вообще?

 

Я о законе Стефана-Больцмана. А 1075Вт/кв.м это излучение при 100 градусах Цельсия внутри дома.