Promieniowanie słoneczne i jego składowe powodujące nagrzewanie się pomieszczeń Promieniowanie słoneczne, które dociera do Ziemi to strumień fal elektromagnetycznych o różnej długości, wśród których najważniejszy dla nas jest zakres widzialny, potocznie zwany światłem. Długości fal w tym zakresie odpowiadają poszczególnym barwom od fioletu poprzez niebieski, zielony, żółty aż do czerwieni. Zakres widzialny fal mieści się w przedziale od 400 do 700 nm.

Fale krótsze to tak zwane promieniowanie ultrafioletowe (UV), w nadmiarze szkodliwe, powoduje blaknięcie kolorów (ściany, tapety, obicia mebli) i płowienie dokumentów.

Fale dłuższe, powyżej zakresu światła widzialnego, to promieniowanie podczerwone (IR), które odbieramy jako ciepło (od 700 nm do 2,5 um).

Nadmierny wzrost temperatury wewnątrz pomieszczenia spowodowany jest przedostaniem się zbyt dużej ilości promieniowania elektromagnetycznego w zakresie podczerwieni – jak np. pokój, w którym przebywamy, w pogodne, słoneczne dni.

Przeciwdziałając skutkom przegrzewania się pomieszczenia stosujemy wentylatory, otwieramy okna lub – jeśli mamy – włączamy klimatyzację. Problem nie polega jednak na usuwaniu skutków przegrzania, chodzi o to, aby to nasze pomieszczenia pozostawały w optymalnej temperaturze.

Fot. 1. Folia okienna z napyloną warstwą metaliczną (lustrzana)

Jak zapobiec nadmiernemu przenikaniu ciepła przez szyby?
Pomieszczenie nie ulegnie nagrzaniu, jeśli ilość przechodzącego promieniowania cieplnego zostanie zmniejszona do właściwej wartości. Czy to można skutecznie zrealizować?

Wydaje się, że najbardziej optymalne byłoby umieszczenie na szybie filtra, który zatrzymywałby promieniowanie cieplne pochodzące ze słońca, a przepuszczałby promieniowanie widzialne. Takim filtrem może być specjalna folia, która, jeśli ją nakleimy na szybę okienną, dzięki swoim właściwościom i budowie zredukuje ilość ciepła, przedostającego się do środka.

Folie, które potrafią zatrzymywać ciepło, to folie okienne przeciwsłoneczne. Zbudowane są z kilku warstw folii poliestrowej o wysokiej jakości, między które naniesiona została warstwa odpowiedzialna za właściwości izolujące.

 

Fot. 2. Folie okienne z pełną przejrzystością

Folie okienne przeciwsłoneczne przyciemniające
Folie okienne z napyloną warstwą metaliczną są foliami lustrzanymi (fot. 1), działającymi głównie na zasadzie odbicia promieniowania. Efekt lustra zależy od grubości i ilości powłok. Folie tego typu są lekko przyciemnione, dlatego zatrzymują nie tylko promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie podczerwieni ale też część światła widzialnego.

Folie okienne przeciwsłoneczne z pełną przejrzystością
Folie okienne z pełną przejrzystością (fot. 2) to nowy typ folii, które mają warstwę izolującą ceramiczną i zatrzymują promieniowanie dzięki jego absorpcji wewnątrz warstwy. Nowoczesne folie selektywne powstały stosunkowo niedawno, choć sama idea jest znana od lat.

Warstwy ceramiczne są znane z dobrych właściwości zatrzymywania ciepła i były już wykorzystywane w budowie np. promów kosmicznych. Ogromne ilości ciepła, które powstają w wyniku tarcia poszycia statku kosmicznego o atmosferę, powodują, że prom kosmiczny powraca na ziemię w kuli ognia! Na szczęście, dzięki zastosowaniu spieków ceramicznych w poszyciu statku, kabina powracających astronautów nie rozgrzewa się do tak wysokiej temperatury!

Teraz, dzięki takiej „kosmicznej” technologii mamy teraz folię okienną, która przy pełnej przejrzystości pochłania tylko promieniowanie podczerwone. Folia ta składa się z kilkuset bardzo cienkich warstw nano-ceramicznych napylonych na matrycę polimerową. Grubości ceramicznych domieszek, rzędu kilkudziesięciu nanometrów, są około 200-300 razy mniejsze od długości fali światła widzialnego, co czyni taką folię praktycznie bezbarwną i maksymalnie przezroczystą.

Rys. 1. Folia okienna przeciwsłoneczna z pełną przejrzystością Invisible Kolorem białym zaznaczono to, co folia zatrzymała z padającego na nią promieniowania elektromagnetycznego.

Trochę fizyki, czyli jak zbadać właściwości folii okiennej?
Chcąc dowiedzieć się jak folia będzie zatrzymywać ciepło, trzeba znać jej charakterystykę redukcji promieniowania elektromagnetycznego w zakresie podczerwieni (powyżej 700 nm).

Parametr redukcja promieniowania podczerwonego (RPP) zazwyczaj podawany jest w procentach, jako stosunek ilości promieniowania przechodzącego do całkowitej ilości promieniowania padającego na folię. Parametr RPP równy 55% pokazuje, że folia zatrzyma ponad połowę padającego na nią promieniowania elektromagnetycznego w zakresie podczerwieni.

Zilustrujmy to konkretnym przykładem nowoczesnej folii okiennej o pełnej przejrzystości Invisible (rys. 1):
Folia okienna Invisible przepuszcza 72% padającego na nią promieniowania z zakresu widzialnego i redukują praktycznie całe promieniowanie UV. Folia ta redukuje ok. 90% promieniowania podczerwonego, czyli jej parametr RPP wynosi 90%.

Producenci folii okiennych przeciwsłonecznych przyciemniających podają dwa główne parametry charakterystyki folii okiennych.

1. Przepuszczalność światła (PS) - ilość światła przepuszczanego do wnętrza pomieszczenia Parametr Przepuszczalność światła PS jest bardzo istotny, gdyż odpowiada on na pytanie, jak bardzo przezroczysta jest folia okienna. Wynik PS = 72% dla folii okiennej Invisible pokazuje, że folia bardzo niewiele wpływa na ilość światła przechodzącego przez szybę, deklasując dla tego parametru rywali z kategorii folii okiennych przeciwsłonecznych przyciemniających.

2. Całkowita redukcja promieniowania słonecznego (CRPS) - całkowita ilość promieniowania elektromagnetycznego, która została zatrzymana przez folię okienną, na które składa się promieniowanie z zakresu UV, światła widzialnego i podczerwieni.

Podstawą parametru Całkowita Redukcja Promieniowania Słonecznego jest cały zakres promieniowania słonecznego i CRPS jako parametr złożony nie mówi nic o własności folii okiennej w zatrzymywaniu ciepła w zakresie podczerwieni.

Często obserwujemy, że parametr RPP mylony jest z parametrem CRPS. Należy bezwzględnie odróżniać te mylone ze sobą parametry redukcji ciepła folii okiennych przeciwsłonecznych, gdyż:
♦ parametr CRPS był pierwszym podstawowym parametrem określającym redukcje ciepła w całym zakresie spektrum słonecznego folii okiennych przeciwsłonecznych przyciemniających;
♦ parametr RPP to całkowicie nowy parametr, który ma zastosowanie tylko w przypadku folii okiennych przeciwsłonecznych z pełną przejrzystością, zwanych również foliami selektywnymi lub ceramicznymi.

Dla naszego przykładu folia okienna ceramiczna Invisible ma następujące parametry:
1. RPP=90% - redukcja promieniowania podczerwonego w zakresie od 700 nm do 2,5 um

2. CRPS=42% - całkowita redukcja promieniowania słonecznego w całym zakresie widma elektromagnetycznego docierającego do Ziemi od 280 nm do 2,5 um

Błędna interpretacja tych paramentów przez architekta może całkowicie zmylić obliczenia na potrzeby klimatyzacyjne dla danego budynku. Błędy głównie mogą wynikać z tego, że w języku marketingowym podawany jest parametr o dumnej nazwie redukcja ciepła lecz nie jest on sprecyzowany do jakiego zakresu spektrum słonecznego się odnosi.

Nie trzeba chyba tłumaczyć, jakie konsekwencje mogą wyniknąć, jeśli mylnie przyjmiemy do obliczeń zapotrzebowania na klimatyzację parametr RPP zamiast parametru CRPS.

Paweł Wlazeł
Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 

inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne

więcej informacj: Świat Szkła 1/2012

  • Logo - alu
  • Logo aw
  • Logo - fenzi
  • Logo - glass serwis
  • Logo - lisec
  • Logo - mc diam
  • Logo - polflam
  • Logo - saint gobain
  • Logo termo
  • Logo - swiss
  • Logo - guardian
  • Logo - forel
  • vitrintec wall solutions logo

Copyright © Świat Szkła - Wszelkie prawa zastrzeżone.