Kuidas mõjutab kütteplaadi ja selle isolatsiooni vaheline õhupilu soojuslikkust?

Üldiselt arvatakse, et isolatsioon puudutab kaitstavat kuuma pinda. Tegelikkuses on peaaegu alati õhuvahe - tahtlik või mitte-, mis võib sõltuvalt sellest, kuidas seda hoitakse, kas soodustada või takistada soojuslikku jõudlust. Teades selle lünga läbiva soojuse transpordi füüsikat, saavad insenerid muuta võimaliku haavatavuse disainieeliseks.

Vaikse õhu kui isolaatori füüsika .
Vaikne õhk on väga hea isolaator. See on parem kui paljud tüüpilised isolatsioonimaterjalid, mille soojusjuhtivus on umbes 0,026 W/m·K. Kuumplaadi ja tagakülje isolatsiooni vaheline õhupilu pakub soovitavat soojustakistust seni, kuni õhk on hoitud ja ei saa voolata. Konvektiivne soojusülekanne – soojendatud õhu tõus ja selle asendamine külma õhuga – vajab ruumi. Kitsas, tavaliselt alla 1 cm (0,4 tolli) vahes domineerivad viskoossed jõud, mis pärsivad konvektsiooni. Selles režiimis aitab õhuvahe soodsalt kaasa kogu isolatsiooniväärtusele.

Seetõttu ei ole õhupilu isolatsiooniga kütteplaatide süsteemide soojustõhusus vahe suurusega{0}}lineaarne. Väga kitsad vahed (1-2 mm) annavad lisatakistust, kuid on tundlikud sildade või füüsilise kontakti suhtes, mis tapab õhukihi. Ja kui see on õhuliikumise vastu suletud, pakuvad tekkivad 5–10 mm vahed palju lisaisolatsiooni, ilma et see suurendaks oluliselt kogupaksust.

Negatiivne külg on kiirguse ümbersõit.
Temperatuuri tõustes domineerib pilu kuumal küljel teine ​​soojusülekandemehhanism. Kiirgussoojusülekanne on võrdeline absoluutse temperatuuri neljanda astmega. Kiirgus läbi õhupilu võib tavalistel pressplaadi temperatuuridel (150–400 kraadi / 300–750 kraadi F) olla märkimisväärne. Kui plaadi tagakülg on avatud metallist, millel on kõrge emissioonivõime (oksüdeeritud teras on tavaliselt 0,8–0,9), kiirgab infrapunakiirgus tugevalt üle pilu, muutes seega elektrit juhtiva isolatsiooni eelise.

Konvektiivse õhu liikumisega suurem kontrollimatu vahe võib olla soojuskao tee, mitte sellepärast, et õhk on hea soojusjuht, vaid seetõttu, et kiirgus võib välja pääseda ja ringlev õhk kannab soojust plaadilt eemale. Mida suurem on kaugus konvektsiooni-summutuslävest (ca. 1-2 cm), seda olulisem on kiirgus ja õhupilu muutub termilise barjäärina vähem tõhusaks.

Õhuvahe muutmine jõudluse varaks
Lahenduseks on kontrollitud õhuvahe ja madal{0}}emissioonitõke. Tahtlik reguleeritud 5-10 mm õhuvahe, mille ühel või mõlemal küljel on peegeldav foolium, võib kogu isolatsioonivõimet vähese kuluga oluliselt parandada. Peegeldava fooliumi kasutamine emissiooniteguriga 0,05 (tüüpiline poleeritud alumiiniumile või spetsiaalselt valmistatud kiirgustõkkele) võib vähendada kiirguse ülekannet läbi pilu 95% võrra; Foolium toimib kuumale plaadile tagasi kiirguse termilise reflektorina ja väldib ka energiakadu, samal ajal kui liikumatu õhukiht tagab elektritakistuse.

Õigesti ehitatud kiirgustõkkega õhuelement on väga tõhus isolatsioonitehnoloogia. See suurendab soojustakistust ilma isolatsiooni paksust suurendamata, seda saab paigaldada olemasolevatele plaatidele ja see on eriti tõhus kõrgetel töötemperatuuridel kiirgusega domineerivas režiimis.

Praktilised disainijuhised
Kütte plaatkonstruktsioonide õhupilu isolatsiooni parima soojustõhususe saavutamiseks:

Jätke vahekauguseks 5-10 mm – piisavalt väike, et vältida loomulikku konvektsiooni, kuid piisavalt suur, et vältida juhuslikku puudutamist.

Kinnitage kuumutusplaadile (või vahe mõlemale poole) peegeldav foolium. Ideaalis emissioon < 0.1 .

Sulgege ava serv, et õhk ei tungiks sisse ega põhjustaks korstna mõju konvektsiooni juhtimiseks.

Veenduge, et vahe oleks kuiv - õhukihi niiskus suurendab efektiivset soojusjuhtivust ja võib kondenseeruda jahedamatel pindadel.

Vastupidi, suur lõhe, mida ei hallata ja millel on konvektiivne õhuliikumine, võib olla soojuskao tee. Juhuslikud tühimikud, mis vähendavad jõudlust, võivad tekkida keerdunud isolatsiooni, lahtise kinnituse või vale paigaldamise tõttu. Regulaarne kontroll peaks tagama, et kõik nõutavad õhuvahed on ühtlased ning peegeldavad pinnad puhtad ja terved.

Järeldus: suur võimalus, väike vahe
Õigesti ehitatud kiirgustõkkega õhuruum on isolatsioonisüsteemi soovitav aspekt, mitte probleem, mida tuleb lahendada. Kui plaadi temperatuur on kõrge, on ülioluline minimeerida kiirgusülekannet ja peegeldav foolium läbi õige suurusega pilu võib vähendada soojuskadu rohkem kui 50%, kui kasutada ainult süvistatud isolatsiooni. Lihtsad passiivsed soojusdisaini meetmed võivad kaasa tuua suure energiasäästu. Kas uute plaatide ehitamine või vanade seadmete moderniseerimine, õhuvahe kontrollimine ja kiirguse juhtimine muudavad peidetud ruumi soojustõhususe aktiivseks panustajaks.