Czytaj także -

Aktualne wydanie

2019 09 okladka

 

       9/2019

 

20190444Swiat-Szkla-V4B-BANNER-160x600-PLEDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK

EDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

katalog 2018 a

 

banner konferencja 04 2019

 RODO

 LiSEC SS Konfig 480x120

  

 ift 480x105px RFT19 engl 

 

 GP19-480x105px

 

 GLASS 480X120

 

Emisyjność a szkła powlekane niskoemisyjne Część 1
Data dodania: 11.08.13

W związku ze stałym rozwojem metod powlekania oraz poszerzaniem potencjalnych możliwości zastosowań, szkła z powłokami stanowią powszechnie stosowane elementy oszkleń, układów optycznych, optoelektronicznych i wielu innych. Oszklenia jako elementy budowlane mają istotny wpływ na energooszczędność budynków.

 

Dostarczają naturalnego oświetlenia i mogą przepuszczać energię cieplną promieniowania słonecznego, przyczyniając się do poprawy bilansu energetycznego budynku, lecz mogą być też powodem znacznych strat energii cieplnej z wnętrza budynku do otoczenia.

 

Zastosowanie powłok o odpowiednich właściwościach, tj. niskoemisyjnych i/lub niskoemisyjnych z funkcją biernego wykorzystania energii cieplnej promieniowania słonecznego pozwala skutecznie chronić wnętrza budynków przed wypromieniowaniem ciepła w stronę chłodniejszego otoczenia.

 

2013-06-24-1

Rys. 1. Wykres funkcji promieniowania temperaturowego Plancka dla różnych temperatur. (linią przerywaną oznaczono miejsca maksimów krzywych dla różnych temperatur).

 

 

Szkła z powłokami, podział i kryteria oceny

Szkła powlekane dla zastosowań w budownictwie najczęściej ogólnie dzieli się na:

- Szkła o działaniu przeciwsłonecznym (solar control) z powłokami z materiałów refleksyjnych, takich jak metale i ich stopy oraz związki metali, w przeważającej mierze tlenki, nanoszonymi głównie metodami chemicznymi, takimi jak metoda pirolizy, chemicznego powlekania z fazy pary (Chemical Vapour Deposition, CVD) oraz metodą rozpylania magnetronowego. Właściwości przeciwsłoneczne i ograniczenie jaskrawości światła przepuszczanego przez szkło z tego rodzaju powłokami wynikają ze zwiększonego odbicia i/lub absorpcji promieniowania z zakresu widzialnego (VIS) i bliskiej podczerwieni (NIR). Efekt przeciwsłoneczny może być wzmocniony przez zastosowanie szkła absorpcyjnego barwnego jako podłoża. Emisyjność tego rodzaju szkieł z powłokami pozostaje nie zmieniona lub tylko w niewielkim stopniu obniżona w stosunku do szkła bez powłoki.

- Szkła z powłokami niskoemisyjnymi o zdolności odbijania promieniowania podczerwonego (IR) i przez to ograniczania przepływu energii cieplnej przez wypełnioną powietrzem lub odpowiednim gazem przestrzeń w oszkleniu termoizolacyjnym o charakterze szyby zespolonej. Powłoki tego rodzaju określa się jako „Low-E”; często ich dodatkową funkcją jest przepuszczanie (bierne wykorzystanie) energii cieplnej promieniowania słonecznego. Najczęściej stosowane są w wersji neutralnej o wysokiej przepuszczalności promieniowania widzialnego. Dodatkowe właściwości przeciwsłoneczne i barwę w świetle przechodzącym można uzyskać przez naniesienie powłok niskoemisyjnych na szkła absorpcyjne zabarwione w masie. Wykorzystuje się przy tym addytywność właściwości optycznych powłok cienkowarstwowych i podłoża szklanego.

 

 

 2013-06-24-2

Rys. 2. Wielowarstwowa powłoka na podłożu szklanym: υ – kąt padania promieniowania, db – przykładowa grubość warstwy (b), N – zespolony współczynnik załamania światła, n – zmierzony współczynnik załamania światła ośrodka warstwy, k – współczynnik ekstynkcji, wyrażający absorpcję promieniowania w ośrodku warstwy, (i – jednostka urojona; i2 = -1).

 

W przypadku powłok niskoemisyjnych, im niższy jest współczynnik emisyjności tym większa jest izolacyjność termiczna oszklenia zawierającego szkło z tego rodzaju powłoką. Metody otrzymywania i emisyjność tego rodzaju szkieł silnie zależy od materiału powłoki. Powłoki o charakterze domieszkowanych metali z grupy półprzewodników, najczęściej SnO2, In2O3- SnO2 (Indium-tin oxide, ITO), ZnO, otrzymywane są głównie metodą pirolizy i CVD.

 

Wysokotemperaturowemu procesowi otrzymywania zawdzięczają wysoką trwałość związania z podłożem, za pośrednictwem silnych wiązań chemicznych o charakterze mostków tlenowych, natomiast ich współczynnik emisyjności jest znacznie wyższy niż w przypadku powłok metalicznych, zwłaszcza z metali szlachetnych, jak srebro, złoto, pallad a także innych o wysokim przewodnictwie elektrycznym, jak np. miedź i glin.

 

Tego rodzaju powłoki nanoszone są metodami fizycznymi i jakkolwiek w celu poprawy adhezji oraz przepuszczalności optycznej, właściwa warstwa niskoemisyjna znajduje się pomiędzy dwiema lub więcej warstwami z materiałów dielektrycznych, ich trwałość jest znacznie niższa w porównaniu z powłokami otrzymywanymi wysoko temperaturowymi metodami chemicznymi.

 

Niższy natomiast o ok. rząd wielkości jest współczynnik emisyjności i w związku z tym odpowiednio wyższa termoizolacyjność szyb zespolonych z udziałem powłok z metali, przy czym najczęściej stosowanym materiałem do powlekania jest srebro. Warstwy dielektryczne mogą stanowić tlenki takich metali jak: tytan, cyrkon, tantal, ind, ITO, cyna, cynk i inne o wysokiej przepuszczalności światła w cienkich warstwach.

 

 

 2013-06-25-3

Rys. 3. Kątowa zależność emisyjności TM i TE dla szkła float bez powłoki, przy pomiarze dla długości fali 10 μm [9].

 

Ze względu na możliwość stosowania różnorodnych kombinacji podłoży szklanych zarówno bezbarwnych, jak i barwnych oraz powłok o różnym zabarwieniu i charakterystykach optycznych, oferta rynkowa szkieł z powłokami jest szczególnie bogata i stwarza szerokie możliwości doboru oszkleń do charakteru budynku i potrzeb użytkowników.

 

Szkła z powłokami niskoemisyjnymi oprócz budownictwa mają też wiele innych zastosowań, m. in. w motoryzacji (szyby anty-mgielne, anty-oblodzeniowe grzejne i poprawiające komfort termiczny), w przemyśle rolnym (cieplarnie), w zaawansowanych oszkleniach, urządzeniach elektronicznych, optoelektronicznych i fotowoltaicznych.

 

Podstawowe kryteria oceny właściwości optycznych szkieł powlekanych i oszkleń z ich udziałem stanowią współczynniki przepuszczalności, odbicia, absorpcji i parametry pochodne (np. współczynnik całkowitej przepuszczalności energii słonecznej g, wskaźnik Ra, współrzędne barwowe i inne) określane przez charakterystyki spektralne przepuszczalności, odbicia i absorpcji promieniowania elektromagnetycznego w zakresach ultrafioletowym, widzialnym i bliskiej podczerwieni UV-VIS-NIR oraz w zakresie dalekiej podczerwieni (IR).

 

Rys. 4. Kątowa zależność emisyjności powłoki srebrowej przy pomiarze dla długości fali 10 μm [9].

 

Ogółem, suma współczynników określających dla strumienia promieniowania słonecznego udziały przepuszczalności (τe), odbicia (ρe) i absorpcji (αe) równa się jedności

 τe + ρe + αe = 1 (1)

 

(...)

  


Jednym z podstawowych parametrów oceny właściwości szkieł z powłokami i oszkleń z ich udziałem jest współczynnik całkowitej przepuszczalności energii promieniowania słonecznego (SF = solar factor, współczyn nik słoneczny) (g). Wielkość tego współczynnika, teoretycznie zawierającego się w przedziale od 0 do 1, określa jaka część (frakcja) promieniowania słonecznego padającego na szkło powlekane jest całkowicie przez nie przepuszczana bezpośrednio, jak również pośrednio – w wyniku absorpcji z następnym przekazaniem w postaci energii cieplnej.


Wzory i dane spektralne potrzebne do obliczania tego współczynnika podane są w normie PN-EN 410. 


Ogólnie, współczynnik g oblicza się jako sumę współczynnika przepuszczalności bezpośredniej promieniowania słonecznego (τe), odpowiadającego części pada jącego promieniowania słonecznego, która jest bezpośrednio przepuszczana przez szkło i współczynnika wtórnego przekazywania ciepła przez oszklenie w kierunku wnętrza (qi).


g = τe + qi (2),


przy czym


αe = qi + qe (3)


gdzie


qi – jest współczynnikiem wtórnego przekazywania ciepła przez oszklenie w kierunku wewnętrznym, qe – jest współczynnikiem wtórnego przekazywania ciepła przez oszklenie w kierunku zewnętrznym, Współczynnik αe odpowiada tej części padającego promieniowania słonecznego, która jest zaabsorbowana przez oszklenie a następnie przekazywana przez konwekcję oraz długofalowe promieniowanie podczerwone (IR).


Do oceny właściwości użytkowych oszkleń, w tym zwłaszcza z udziałem szkieł z powłokami niskoemisyjnymi dodatkowo stosuje się pomiar emisyjności powłok i współczynnika przenikania ciepła U.


Emisyjność normalna (εn) określa zdolności emisyjne powierzchni powlekanej szkła mierzone w kierunku prostopadłym do powierzchni w stosunku do zdolności emisyjnej ciała doskonale czarnego. Należy przy tym zwrócić uwagę, że właściwe wyniki pomiaru emisyjności normalnej zależą od gładkości powierzchni i dla powłok o rozwiniętej teksturze (np. porowatych, szorstkich czy moletowanych) mierzone wartości ulegają znacznemu zawyżeniu [1]. Podobnie dzieje się w przypadku powłok bardzo cienkich, gdzie promieniowanie penetruje podłoże. Podłoże szklane powinno mieć dostatecznie dużą grubość, aby było nieprzezroczyste dla promieniowania z zakresu pomiarowego. Ogólnie, zwykłe szkło jest przepuszczalne dla promieniowania słonecznego z zakresu długości fal ok. λ = 400-2500 nm. Promieniowanie o mniejszych i większych długościach fal (poniżej 400 nm i powyżej 3000 nm) jest praktycznie całkowicie pochłaniane i dotyczy to także promieniowania cieplnego odpowiadającego warunkom temperaturowym właściwym dla przebywania w budynkach (emitowanemu przez ludzi i grzejniki), którego maksymalna intensywność przypada w zakresie λmax = 9000-10 000 nm).

 

W związku z tym może być stosowana zależność [1-6]:


εn = 1 – R (4),


gdzie


R – odbicie materiału mierzone możliwie prostopadle do powierzchni.


Najmniejsze wartości emisyjności i zarazem największe wartości współczynników odbicia w podczerwieni mają metale o wysokiej przewodności elektrycznej, a w związku z tym zwłaszcza metale szlachetne [1,5-7]. Tłumaczy to powszechne stosowanie powłok srebrowych, które niską emisyjność łączą z neutralną barwą, dla szkieł niskoemisyjnych przeznaczonych dla budownictwa i motoryzacji. W oparciu o teorię elektromagnetyzmu Maxwella, Drude podał przybliżone wzory do obliczania absorpcji i emisyjności normalnych monochromatycznych dla powierzchni metali, dobrze stosujące się do powłok metalicznych i elektroprzewodzących na bazie domieszkowanych materiałów półprzewodnikowych


(przy λ>2 μm, optymalnie dla szkieł niskoemisyjnych
przy λ~10 – 12 μm) [1]:


αλ ≈ 0,365√ρ/λ (5)
εcałk ≈ 3,43√ρ T/100 (6)
gdzie: λ – długość fali,
εcałk – emisyjność całkowita
αλ – absorpcja widmowa,
ρ – rezystywność właściwa materiału [Ω·cm],
T – temperatura bezwzględna [K]

 


Przewodność elektryczna σ, jest związana ze stężeniem N, ruchliwością μH oraz ładunkiem elektrycznym  swobodnych nośników q, zależnością


σ = N · q · μH (7)


Ogólnie, warunkiem dobrej przewodności elektrycznej jest:
- stężenie nośników N minimum rzędu 1021 cm3 , które jest największe dla metali – rzędu (5-8)×1022 cm-3 (dlatego są one lepszymi materiałami na powłoki niskoemisyjne niż półprzewodniki domieszkowane);
- ruchliwość nośników ładunku rzędu 10-70 cm2v- 1s-1, gdzie również największe wartości wykazują metale, szczególnie szlachetne;


Współczynnik przenikania ciepła „U”, określa ilość ciepła przepływającego w ustalonych warunkach w jed nostce czasu przez jednostkę powierzchni szkła powlekanego na jeden stopień różnicy temperatur między otoczeniem wewnętrznym i zewnętrznym. Współczynnik ten służy m. in. do porównywania energooszczędności oszkleń.


Emisyjność stanowi właściwość powierzchni konieczną dla ilościowego określenia wymiany ciepła przez promieniowanie z otoczeniem w danej temperaturze. W przypadku szyb zespolonych, emisyjności obu powierzchni zwróconych w kierunku przestrzeni międzyszybowej wypełnionej powietrzem lub odpowiednim gazem mają wpływ na przewodność cieplną a przez to na wartość współczynnika przenikania  ciepła U. Emisyjność szyby zwróconej w oszkleniu w kierunku wnętrza budynku, poprzez powierzchniowy współczynnik przekazywania ciepła, ma wpływ zarówno na wartość U, jak i współczynnik całkowitej przepuszczalności energii promieniowania słonecznego g (solar factor) oszklenia. 


Metody określania wartości współczynnika przenikania ciepła U podają normy PN-EN 673 i PN-EN 674. Standardowa metoda obliczania wartości współczynnika przenikania ciepła „U” [W/m2K] szyb zespolonych (centralnych części szyby, bez uwzględniania ram, według PN-EN 673) wymaga pomiaru w zakresie 5-50 μm odbicia widmowego szkła z powłoką, przy możliwie normalnym kącie padania wiązki promieniowania.


W celu uzyskania całkowitej normalnej emisyjności, dane z pomiarów wymagają następnie scałkowania w zależności od długości fali. Badania przygotowawcze do opracowania normy na określanie emisyjności były prowadzone w ramach prac Komitetu Technicznego TC 10 „Właściwości Optyczne Szkła” Międzynarodowej Komisji Szkła (International Commission on Glass, ICG) przez specjalistyczne laboratoria instytutów badawczych i koncernów szklarskich.

 

Brały w nich udział CORNING GLASS WORKS (USA), FLACHGLAS (Niemcy), GLAVERBEL S.A. (Belgia), Institut Nationale du Verre (Belgia), PILKINGTON GLASS Ltd. (W. Brytania), PPG INDUSTRIES (USA), SAINT-GOBAIN GLASS (Francja), SCHOTT GLASWERKE (Niemcy), Società Italiana Vetro (Włochy) i Stazione Sperimentale del Vetro (Włochy). Badania te wykazały, że odbicie normalne może być określane z wystarczającą dla celów normatywnych dokładnością 0,1 [W/m2K], z pomiarów dokonywanych z użyciem dostępnych handlowo spektrometrów działających w zakresie dalekiej podczerwieni [5].


Emisyjność i przechodzenie promieniowania – podstawowe pojęcia
Zdolność emisji promieniowania jest właściwością każdego materiału o temperaturze wyższej od zera bezwzględnego. Wszystkie ciała promieniują na wszystko w swoim sąsiedztwie. W związku z tym każdy obiekt o temperaturze wyższej od otoczenia może stać się źródłem emitującym więcej energii niż otrzymuje z otoczenia. Zdolność promieniowania rzeczywistego źródła czy obiektu promieniowania w porównaniu do idealnego ciała czarnego nazywana jest emisyjnością. Pojęcie to praktycznie dotyczy promieniowania cieplnego, obejmującego zakres długości fal od 0,8-400 μm, które przenoszą energię cieplną i biorą udział w wymianie ciepła.


Promieniowanie cieplne ma charakter drgań elektromagnetycznych i podlega ogólnym prawom rządzącym zachowaniem promieniowania elektromagnetycznego.


W związku z tym promieniowanie padające na dane ciało może zostać przepuszczone, odbite lub ulec pochłonięciu (absorpcji). 


Idealne ciało czarne, jakkolwiek nie istniejące w przyrodzie, w fizyce stanowi bardzo przydatny model, od wielu lat służący rozpatrywaniu i opisywaniu zjawisk związanych z absorpcją i przekazywaniem energii.


Według prawa Stefana-Boltzmanna, zależność natężenia promieniowania ciała doskonale czarnego od temperatury ogólnie określa wzór:


I = σT4 (8)


gdzie stała Boltzmanna σ = 5,67 · 10-8 W/ m-2×K4

(uwaga: nie ma zbieżności symboli ze wzorem 6)


Zgodnie z prawem rozkładu Plancka, widmowy rozkład energii emitowanej przez idealne ciało czarne jest wyznaczany tylko temperaturą promieniującego ciała. Na rys. 1 pokazano krzywe promieniowania Plancka dla różnych temperatur. Linia przerywana łącząca miejsca maksimów krzywych ukazuje kierunek przesunięcia wykresów funkcji Plancka względem osi długości fal promieniowania (λ) w zależności od temperatury [7].


W temperaturze pokojowej rozkład energii wykazuje maksimum przy około 1,85 μm, po czym energia spada gwałtownie po stronie fal krótszych.


Po stronie fal dłuższych spadek energii ma przebieg wolniejszy, ale wielkość energii przy ok. 15 μm stanowi już zaledwie 1/200 energii maksymalnej. Przy wzroście temperatury maksimum energii również wzrasta, równocześnie przesuwając się w stronę fal krótszych. W wyniku tego większy procent całkowitej emitowanej energii padającej na dany obiekt  przypada na zakres promieniowania widzialnego i bliskiej podczerwieni. Zależność promieniowania ciała czarnego od zmian temperatury ma charakter nieliniowy. W pobliżu maksimum widma emitowana energia jest proporcjonalna do (T)5 [T = temperatura bezwzględna w K] i dopiero dla długości fali znacznie oddalonych od maksimum przybiera prawie liniową zależność od T [2]. Elektromagnetyczny charakter promieniowania przejawia się w przenoszeniu energii poprzez drgania odpowiadające różnym częstotliwościom ν.


Korzystając ze znanej zależności


c = ν · λ (9)


wiążącej częstotliwość fali ν z jej długością λ i stałą prędkością rozchodzenia się fali elektromagnetycznej c (ok. 300 000 km/s), promieniowanie elektromagnetyczne najczęściej charakteryzuje się przez podanie jego długości [1,7].


Emisyjność – zależności i uwarunkowania pomiarowe
Szkła mogą być powlekane jedną warstwą materiału o danym składzie i określonej grubości lub powłoka może być złożona z kilku warstw z różnych materiałów i o różnej grubości. W przypadku powłok niskoemisyjnych, zwłaszcza tzw. miękkich, tj. z powłokami z metali, otrzymywanymi metodami fizycznymi, powłoka składa się z co najmniej trzech warstw.


W celu zapewnienia odpowiedniej adhezji do podłoża, oprócz podstawowej warstwy niskoemisyjnej stosuje się też dodatkowe cienkie warstwy z materiałów tlenkowych o dużej przepuszczalności światła i wysokiej odporności chemicznej i mechanicznej jako bezpośrednio przyległe do podłoża szklanego i zewnętrzne ochronne dla warstw metalicznych. Przykład wielowarstwowego układu powłoki pokazano na rys. 2.


Każda z warstw naniesionych na szkło posiada własne parametry materiałowe, tj. współczynnik załamania światła n i współczynnik ekstynkcji k, określający absorpcję. Ponadto, każda warstwa tworzy granice fazowe przy przechodzeniu promieniowania przez sąsiadującą z nią głębiej położoną warstwę lub podłoże szklane. Dla każdego z materiałów warstw, współczynnik załamania światła może mieć charakter kompleksowy w odwzorowaniu na płaszczyźnie liczb zespolonych. W związku z tym, danej warstwie b, o określonej grubości można przypisać zespolony współczynnik załamania


Nb = nb – ikb, (10)


gdzie i = jednostka urojona spełniająca warunek


i2 = -1

 

Emisyjność ε może być definiowana jako stosunek  promieniowania emitowanego przez daną powierzchnię do promieniowania emitowanego przez ciało czarne w tej samej temperaturze. Dla doskonałego emitera (tj. ciała doskonale czarnego) emisyjność = 1, niezależnie od kąta padania promieniowania. W przypadku materiałów nieprzepuszczalnych w dalekiej podczerwieni, w tym dla szkła krzemianowego sodowo-wapniowego w odniesieniu do promieniowania o długości fal większej niż 3000 nm, dla każdego kąta padania υ


ευ = 1 - Rυ (11)


W dokładnych pomiarach emisyjności, podstawę
dla dalszych obliczeń stanowi emisyjność hemisferyczna
i emisyjność efektywna.


Emisyjność hemisferyczna jest definiowana jako


∫ ε(υ) sin2υ dυ   (12)


i charakteryzuje wymianę ciepła powierzchni szkła z w pomieszczeniem, do którego jest zwrócona, natomiast emisyjność efektywna służy do obliczania wymiany ciepła pomiędzy powierzchniami szyb wzajemnie równoległych zwróconymi w kierunku wypełnionej powietrzem lub odpowiednim gazem przestrzeni międzyszybowej w oszkleniu zespolonym.


Wzory (11) i (12) są słuszne zarówno dla widmowej emisyjności jak i odbicia przy każdym kącie padania a także całkowitej emisyjności i całkowitego odbicia, które oblicza się drogą całkowania w określonym zakresie długości fal, stosując ważoną funkcję Plancka dla danej temperatury (283K). W wyniku szeregu dokładnych pomiarów ustalono, że przy wymianie ciepła przez promieniowanie w temperaturze pokojowej, 96 % energii zawiera się w przedziale długości fal 5 – 50 μm [8].


Promieniowanie o długości λ pada na powłokę pod danym kątem υ. Przy odbiciu od powierzchni gładkich zachodzi zjawisko polaryzacji promieniowania.  


W dokładnych pomiarach, odpowiedni program komputerowy wykonuje obliczenia dla składowych promieniowania odbitego przy polaryzacji TE i TM.


Składowe te odpowiadają standardowym warunkom polaryzacji promieniowania elektromagnetycznego, tj. przy polaryzacji TE wektor elektryczny promieniowania jest prostopadły do płaszczyzny padania a przy polaryzacji TM wektor elektryczny promieniowania jest równoległy do płaszczyzny padania.


Na rys. 3 pokazano zależność kątową składowych TE i TM emisyjności dla szkła float bez powłoki, przy długości fal 10 μm. Z kolei na Rys. 4 pokazano tego rodzaju zależność dla szkła z warstwą srebra. Średnia hemisferyczna emisyjność metali, jak srebro a także domieszkowanych półprzewodników, jest silnie zależna od zmian składowej emisyjności TM przy różnych kątach padania. Dla powłok wieloskładnikowych, w związku ze zjawiskami na granicach fazowych, zależność kątowa może znacznie różnić się od zależności dla powłok stanowiących pojedynczą warstwę.


Z rysunków 3 i 4 jasno wynika, że emisyjność hemisferyczna (na płaszczyźnie) εh powierzchni szkła z powłoką jest w znacznej mierze określana przez promieniowanie tej części składowej polaryzacji TM, która jest odbijana pod kątem większym niż 80°.


W stosunkowo szerokim pasie brzegowym szyby, promieniowanie które jest emitowane w kierunkach do najbliższych obrzeży szyby nie przechodzi od powierzchni emitującej do odbierającej promieniowanie. Szerokość tej strefy rośnie w przypadku wielokrotnych przejść promieniowania przesz odstęp pomiędzy szybami. W związku z tym, efektywna emisyjność wzdłuż obrzeży jest znacząco różna niż w centralnej strefie szyby, co powoduje, że w dokładnych obliczeniach niezbędne jest uwzględnienie wielokrotnych odbić promieniowania od płaszczyzn ustawionych równolegle naprzeciwko siebie [9].


Z obliczeń emisyjności hemisferycznych i efektywnych dla różnych szkieł budowlanych, dokonywanych drogą odpowiedniego całkowania zmierzonych emisyjności w zależności od kąta padania promieniowania wiadomo, że różnią się one o ok. 3%, tj. tylko w niewielkim stopniu i w związku z tym ich wpływ na wartość współczynnika wymiany ciepła U i współczynnika słonecznego g może być pominięty jako mieszczący się w granicach dopuszczalnego błędu pomiarowego [9].

 

Międzynarodowe Komitety – Techniczny i Normalizacyjny, opracowujące normy odnośnie emisyjności postanowiły w związku z tym w miejsce emisyjności hemisferycznej i efektywnej wprowadzić kompromisowe pojęcie „emisyjności skorygowanej” [5].

 

W celu jej określenia stosownie do obowiązujących norm, najpierw z użyciem spektrometru dalekiej podczerwieni dokonuje się pomiaru całkowitej normalnej emisyjności przez scałkowanie widmowego odbicia zmierzonego w zakresie długości fal 5-50 μm przy możliwie normalnym kącie padania. Wykorzystuje się przy tym wynikającą z prawa Kirchhoffa zależność


εn = 1 - Rn (13),


gdzie Rn – odbicie, możliwie zbliżone do normalnego


Emisyjność skorygowana jest następnie obliczana z wyników pomiarów emisyjności normalnej drogą zastosowania mnożenia przez odpowiednie multiplikatywne współczynniki korekcyjne mieszczące się w zakresie 0,94-1,22, wyznaczone na podstawie szeregu pomiarów doświadczalnych dla różnych rodzajów szkieł budowlanych z powłokami.


Normatywna temperatura zalecana dla dokładnych pomiarów emisyjności wynosi 10°C (283 K), lecz ze względu na niewielki wpływ temperatury w zakresie temperatur pokojowych, aktualne normy nie wymagają spełnienia tego warunku. Dla szkła budowlanego krzemianowego sodowo-wapniowego a także dla szkła borokrzemianowego nie powlekanego,  mierzona i podawana w literaturze emisyjność normalna wynosi ok. 0,837, a emisyjność skorygowana ok. 0,890.


dr inż. Elżbieta Żelazowska
Instytut Ceramiki i Materiałów
Budowlanych Oddział Szkła i Materiałów
Budowlanych w Krakowie


Literatura i inne referencje
[1] L. Michalski, K. Eckersdorf, Pomiary temperatury. Wyd. 3 (zmienione), Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1986.
[2] F. Geotti-Bianchini, J. Lohrengel, Glastechn. Ber., 62 (1989), 9, 312-319.
[3] H. Rawson, Glastechn. Ber., 62 (1989), 5, 167-174.
[4] P. Polato, F. Geotti-Bianchini, P. Segato, Glass Technol., 27 (1986), 2, 55-59.
[5] F. Nicoletti, F. Geotti-Bianchini, P. Polato, Glastechn. Ber., 61 (1988), 5, 127-139.
[6] M. A. Ordal, L. L. Long, R. J. Bell et all, Appl. Optics, 22 (1983), 7, 1099-1119. [13] M. Rubin, Sol. Energy Mater., 12 (1985), 275-288.
[7] A. Zausznica, Nauka o barwie. PWN, Warszawa, 1959.
[8] J. Lohrengel, M. Rasper, F. Geotti-Bianchini, L. De Riu, Glastechn. Ber., 69 (1996), 3, 64-74.


Normy powołane i związane:
- PN-EN 674: Szkło w budownictwie. Określenie współczynnika przenikania ciepła „U”. Metoda osłoniętej płyty grzejnej.
- PN-EN 673: Szkło w budownictwie. Określenie współczynnika przenikania ciepła „U”. Metoda obliczeniowa.
- PN-EN 1096-2: Szkło w budownictwie. Szkło powlekane. Część 2: Wymagania i metody badania powłok kategorii A, B i S.
- PN-EN 1096-3: Szkło w budownictwie. Szkło powlekane. Część 3: Wymagania i metody badania powłok kategorii C i D.
- PN-EN 1096-1: Szkło w budownictwie. Szkło powlekane. Część 1: Definicje i klasyfikacja.
- PN-EN 410: Szkło w budownictwie. Określenie świetlnych i słonecznych właściwości oszklenia.
- PN-EN 12 898: Szkło w budownictwie. Określenie emisyjności.


/-/ strony WWW z materiałami informacyjnymi i broszury dla szkieł powlekanych firm: PILKINGTON, GUARDIAN, SAINT-GOBAIN, AGC, PPG i innych.

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 
Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne

Więcej informacj: Świat Szkła 06/2013

 

 

Czytaj także --

 

 

01 chik
01 chik