Мультифункциональное и/или энергосберегающее стекло

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Нет. Это стекло не охлаждает помещение.

 

Не охлаждает, но уменьшает мощность нагрева. В результате помещение будет прогреваться медленнее и до менее высокой температуры. То есть по ощущениям положительный эффект будет.

 

Нет. До такой же самой температуры. Промто процесс нагревания увеличивается.

 

Я не первый раз слышу от вам такое утверждение, поэтому давайте разберемся.

Все как раз наоборот. Скорость приближения температуры к асимптотическим значениям определяется коэффициентом температуропроводности, то есть является характеристикой самой системы. Поэтому характерное время нагрева от подводимой мощности не зависит. А вот само асимптотическое значение будет отличаться.

Чтобы убедиться в моей правоте, возьмите закрытую кастрюлю с водой и термометром, поставьте на плиту с 10% мощности и наблюдайте 3 часа. У вас температура асимптотически приблизится, скажем, к 40°С.
Потом тот же опыт, но плита на 20% - у вас температура асимптотически приблизится к большему значению, скажем, к 60°С. А время приближения температуры от холодного до 40°С/60°С будет одинаковым. (важно греть не до кипения - это фазовый переход, он нарушит аналогию с нагревом комнаты)

Я понимаю, откуда у вас ошибка: вы производную dT/dt (температуры по времени) за скорость принимаете. Но это не скорость процесса: она отличается только потому, что асимптотическое значение T другое.

Есть и другой способ убедиться в вашей ошибке: рассмотрение предельного случая. Это вот что: сделаем стекло совсем непрозрачным для излучения. Тогда, по вашему суждению ("До такой же самой температуры. Промто процесс нагревания увеличивается") комната нагреется до такой же жары, только ждать этого придется долго. Становится понятно, что суждение ошибочно.

 

Я немного туповатый, поэтому рассмотрим по крестьянски.
МФ стекло это типа фильтра, т. е. тепловые волны часть отсекается. Поэтому тепла заходит меньше.
Возьмём вашу любимую плитку и две кастрюли с водой. Одну ставим на полную мощность, вторую на половину. Условия повторяются, во втором случае меньшим теплом греем. Обознаем границу 60 градусов. На полной мощности нагрелось до 60. На половине, тоже нагреется, по времени попозже. А что в итоге, получаем обе кастрюли с одинаковой температурой, и эти кастрюли отдают тепло в окружающую среду, абсолютно одинаково.
Это вариант нагрева теплопроводностью. Ну а нагрев излучением, принцип такой же.

 

Стекло - пассивный элемент, поскольку не обладает внутренними источниками энергии, участвующими в процессах системы. Покрытия на поверхности стекла - тоже пассивный элемент, ибо на них не происходят нелинейные процессы преобразования одного вида энергии в другой. А пассивные элементы способны влиять лишь на скорость процессов, происходящих в системах.
Поэтому энергосберегающее покрытие лишь замедляет теплопередачу через стекло, отражая ИК-излучение в сторону помещения, а солнцезащитное (или мультифункциональное) - отражая ИК излучение в сторону улицы.
А вот, если стекло содержит внутренний источник энергии (например, электрообогрев - преобразование внешней электрической энергии в тепловую), то оно уже будет выступать, как активный элемент, внося свою лепту в изменении температуры в приоконном пространстве.

 

Ох, придется рисовать. Только будем греть не воду, а кирпич, чтобы точка кипения не портила модель. Рассматриваем нагрев двумя мощностями 600 Вт и 400 Вт. Я нарисовал поведение системы в вашей модели:

Вы "обозначили границу" 60°С и дальше нее не смотрите. Если так рассуждать, то да, красный график достигнет 60°С быстрее. Но нагрев продолжается, что дальше? Я не случайно говорил, что надо смотреть на несколько часов. Температура остановится на вашей границе 60°С ? Нет, плитка греет и температура будет дальше расти. Смотрим полную картину:

Через несколько часов нагрева температура тела установится. То есть нагрев тела и потеря им тепла достигнут равновесия, поэтому температура больше не растет. И вот тут уже мы можем смотреть, сколько это заняло времени и каковы установившиеся значения. Окажется, что время установления будет в этих случаях одинаково. А установившаяся температура разная.

Вернемся к комнате и стеклам. Тут аналогия полная: по прошествии многих часов установившаяся температура в комнате с МФ стёклами будет ниже, чем с обычными. Разница будет небольшая, всего несколько градусов, но она точно будет. А время установления температуры будет одинаковым.

И скорость роста температуры на начальном участке будет выше с обычными стеклами.

 

Такое объяснение больше запутывает, чем проясняет. Стекло хоть и пассивно само по себе, но его отражающая способность определяет мощность солнечного излучения, нагревающего помещение. Поэтому стекло очень даже влияет на температуру в помещении.

Со "скоростью" и "замедлением" надо обращаться очень аккуратно. Что такое "замедляет теплопередачу"? Если замедление связано со временем, то надо привязываться к характерным временам. А если смотреть только на амплитуду процесса, то очень легко перепутать большую амплитуду с большой скоростью. См. мой пост выше: там кажется, будто процесс с большей амплитудой (красный) более быстрый, но на самом деле нет, они одинаковы по времени установления.

Правильное утверждение будет такое: свойства стекла определяют плотность потока мощности проходящего излучения. Но не-физикам оперировать такими понятиями достаточно тяжело, поэтому не лезу в дебри.

 

Ну, вот, Вы всё сами и нарисовали. И Ваше заблуждение стало очевидно всем, кроме Вас. Пока. С какой, скажите, стати, два чайника с мощностями 0,6 и 0,4 кВт будут греть воду до разных температур? Если им не мешать, то они оба вскипятят воду, только за разное время, ~пропорциональное их мощности. Почему у Вас при нагреве мощностью 400 Вт температура чего-то там устанавливается ниже, чем при нагреве мощностью 600 Вт? Что в Вашей модели мешает дальнейшему прогреву чего-то? А?

 

Пардон, вообще то с МФ стеклами теплопотери от излучения наружу тоже будут меньше, вообще то. Если речь о зиме. Нет?

 

Сопоставимые с И-стёклами.

 

Но меньше чем с обычными, как я понимаю

 

МФ-стекло - стекло с мультифункциональным покрытием, которое обладает и свойствами, присущими И-стёклам (с энергосберегающим покрытием), и частично солнцезащитными свойствами.

 

Да, всё правильно. Я вроде и не утверждал обратного. Тот опыт, который я привел в качестве аналогии, описывает нагрев помещения проходящим солнечным излучением, т. к. изначальный вопрос был про этот случай. С излучением изнутри наружу ситуация немного другая.

 

Если вы читали мой пост, то видели, что греем не воду, а КИРПИЧ, именно для того, чтобы кипение воды (фазовый переход) не портило аналогию с нагревом помещения.

Как вы, наверное, знаете, все нагретые тела отдают тепловую энергию в окружающую среду, остывая при этом. Чем сильнее нагрето тело (относительно окружающей среды), тем сильнее оно отдаёт энергию. На этом основаны все системы отопления. Для нашего нагретого кирпича зависимость примерно такая (числа условные, в комнате 20°С):

• Кирпич 20°С - ничего не отдаёт, тепловое равновесие с окружающей средой
• Кирпич 40°С - отдаёт 100 Вт
• Кирпич 60°С - отдаёт 200 Вт
• Кирпич 100°С - отдаёт 400 Вт
• Кирпич 140°С - отдаёт 600 Вт

Обратите внимание: при 100°С кирпич отдаёт 400 Вт. А мы греем кирпич мощностью именно 400 Вт. Получается, с нагревателем 400 Вт в наших условиях невозможно нагреть кирпич сильнее, чем до 100°С - ведь всю полученную мощность нагрева кирпич сразу же отдаёт в окружающую среду. А мощностью 600 Вт невозможно нагреть выше, чем 140°С по тем же причинам. Вот откуда берется установившаяся температура при нагреве. Точно также вы, получая в день 400 руб и расходуя на жизнь те же 400 руб в день, не можете разбогатеть ни на копейку! Надеюсь, понятно объяснил.


Если интересует реальная зависимость отдачи тепловой энергии от температуры, то в аттаче поправочные коэффициенты для радиаторов.