физика и энергосберегающие методы.

[olga novosibirsk]

уважаемые форумчане, позвольте подкинуть вам задачку из жизни.
дано: солнечная сторона дома черного цвета. вопрос: не будет ли она излучать зимней ночью (средняя температура ночью -27) больше, чем поглатила днем? .... не судите слишком строго гуманитария....

[kyzic]

Мне кажется на этот вопрос нельзя ответить однозначно. Теоретически возможны оба варианта. Чтобы получить ответ нужно знать сколько энергии поглощает стена днем, сколько она излучает днем и ночью. Самое простое - измерить плотность потока солнечного излучения, плотность эффективного потока излучения стенки днем и ночью. Учитывая, что интегральная лучеиспускательная способность определяется четвертой степенью температуры, поток изучения солнца все время меняется и меняется так же его угол, а также что процессы лучистого теплообмена тесно связаны с другими видами теплоообмена - теплопроводностью и конвективным теполообменом, зачача тянет на серьезное исследование. Причем такое исследование не подет к "общему случаю", так как повторюсь изучение тесно связано с другими видами теплобмена. Есть ли в доме отопление и какое, каков материал и толщина стены, как температура окружающей среды и дома изменяется в течении суток - все это влияет на излучение стенки через изменение ее температуры (закон стефана-больцмана). В общем-то можно посмотреть нормативные документы по строительству зданий в северных регионах, наверняка этот вопрос уже поднимался и какие-то рекомендации обязательно будут.

[olga novosibirsk]

kyzic, спасибо.
я ищу информацию во всех направлеиях, снипы предлагают фундаментальные ( крайне консервативные, трудозатратные и дороие) методы . хотелось простые изяшные решения...

не проверите ли (хотя бы поверхностно) еще одну мою попытку перехитрить энэргозатраты и комфортно распределить нагретый воздух по высоте? дано : хол высотой 5 м. задача сделать комфортной температуру не только под потолком, но и на высоте 1 м от пола. решение: 1. вместо радиаторов - теплый пол ( чем большую площадь имеет нагревательный прибор и меньшую теплопроводность поверхности, тем больше излучения и меньше конвекции). 2. одну из стен, выходящую на юг (с этой стороны ветрА непреобладающего направления) сделать сплошь из стеклопакетов (стекло пропускает солнечный свет и отражает тепловое излучение). 3. стену напротив окна сделать черного цвета. 4. запроектировать "черную" стену длиннее, нежели растояние от нее до окна (сократив объем, который нужно обогреть без потери площади с тепловым излучением).
... в нашем холодном климате подобные конструкции в жилых помещениях еще не встречала (т.е. опыта/наработок пока нет). буду очень благодарна за критику.

[Александрович]

olga novosibirsk в сообщении #482012 писал(а):

3. стену напротив окна сделать черного цвета.

Для улучшения поглощения тепла? Лучше зеркальной.

[olga novosibirsk]

Александрович, спасибо.
собственно обратилась сюда потому, что не могла выбрать между зеркалом и черным. думала: зеркало "работает", только пока есть что отражать, а черное будет излучать еще какое то время и после ухода солнца, пока темп. воздуха и черной поверхности не выравняютя.

[kyzic]

Цитата:

дано : хол высотой 5 м. задача сделать комфортной температуру не только под потолком, но и на высоте 1 м от пола. решение: 1. вместо радиаторов - теплый пол ( чем большую площадь имеет нагревательный прибор и меньшую теплопроводность поверхности, тем больше излучения и меньше конвекции).

если делать теплый пол, то мне кажется по сути не столь важно, будет ли он работать на основе излучения или просто теплопередачи конвекцией и теплопроводностью. потому что по ходу дела они все эти системы утснавливаются под некоторое покрытие (плитку например), и конечный процесс теплопередачи будет зависить имено от него. а так действительно, теплый пол выглядит более лучшим решением чем радиатор, который неравномерно распределяет теплоту.

Цитата:

одну из стен, выходящую на юг (с этой стороны ветрА непреобладающего направления) сделать сплошь из стеклопакетов (стекло пропускает солнечный свет и отражает тепловое излучение).

хороше решения хотя бы с точки зрения обычной теплоизоляции. если делать двух или трехслойное остекление с хоршим воздушнымзазором и блокированием воздушных потоков внутри зазоров (то есть с перегородками), то такая стена будет очень хорошо держать тепло.

Цитата:

стену напротив окна сделать черного цвета

да, пожалуй это может дать некоторый эффект. вреда уж точно не будет. по поводу стекол - их можно конечно делать и поглащающими ик-излучение. вот в гугле статейку нашел http://www.okna-63.ru/Doc/Osteklenie/2800.htm.

Цитата:

Для улучшения поглощения тепла? Лучше зеркальной.

а зачем? зеркало не так много поглощает.

[olga novosibirsk]

kyzic
спасибо еще раз!

[hvost_soroki]

olga novosibirsk в сообщении #482046 писал(а):

думала: зеркало "работает", только пока есть что отражать

Если в термос с зеркальными стенками заложить лёд, то в нём сохранится холод и лёд долго не растает, хотя вроде бы и отражать нечего.

Попытка в короткие зимние дни поймать и удержать внешнюю (солнечную) энергию, может обернуться в длинные летние дни проблемой охлаждения помещения, а это может обойтись дороже. (Ведь нагреть дешевле и проще, чем охладить).

Цитата:

хотелось простые изяшные решения...

Самое простое решение — утепление помещения, поможет и в мороз, и в зной.

[olga novosibirsk]

hvost_soroki
спасибо за замечания.

Цитата:

думала: зеркало "работает", только пока есть что отражать

сказано в контексте использования солнечных лучей. во время отсутствия солнца предполагала, что з. не будет оказывать влияние на тем., или как минимум не будет позволять быстро охлаждаться поверхностям на которые будет монтировано. я не права и зеркало будет (не знаю как правильно выразиться) распространять холод (идущий из окон)?

... не допустить нагрев (без затрат энергии) холла пока не представляется проблемой, уже все продумано и опробовано.

[hvost_soroki]

olga novosibirsk в сообщении #481868 писал(а):

дано: солнечная сторона дома черного цвета. вопрос: не будет ли она излучать зимней ночью (средняя температура ночью -27) больше, чем поглатила днем?

Из
http://www.physics.ru/courses/op25part2/content/chapter5/section/paragraph1/theory.html

Цитата:

Тепловое излучение тел.
абсолютно черное тело испускает с поверхности единичной площади в единицу времени больше лучистой энергии, чем любое другое тело.

Но и поглощает лучистой энергии больше чем любое другое тело.
Отсюда вывод — в пасмурную погоду наружная стена чёрного цвета будет всегда холоднее стены любого другого цвета.
Зимой в солнечную погоду такая стена нагреется больше чем белая, но за долгую зимнюю ночь она и охладится больше чем белая. Итог — зимой в среднем чёрная стена будет холоднее белой.
Летом же, в связи с большей продолжительностью солнечной инсоляции, чёрная стена будет в среднем теплее белой.
Поэтому украинские хаты всегда белые.
Цвет внутренней поверхности стен не имеет решающего значения, т.к. редко освещается прямыми лучами солнца. Но, всё же, белый или зеркальный предпочтительней, т.к. такие стены больше отражают тепловые лучи, а это увеличивает температурный комфорт. А также уменьшает теплопотери через (сквозь) стенку, т.к. тепло отражается внутрь помещения (как в термосе).

olga novosibirsk в сообщении #482012 писал(а):

комфортно распределить нагретый воздух по высоте? дано : хол высотой 5 м.

В зимний период это непростая задача. Известные мне методы:
Максимальное утепление нижней части помещения. (Особенно стыка пола с наружной стеной. Раньше ещё и завалинки делали) .
Размещение обогревателей как можно ниже. (Желательно ниже плинтуса пола).
Создание тепловой завесы перед окном. (Например, как в квартирах, батареи отопления размещают под окном). Желательно с козырьком над отопительным прибором, для лучшего смешивания теплого воздуха с холодным внизу. У меня эту роль выполняют далеко выступающие подоконники.
Активное перемешивание воздуха в помещении. (Например, с помощью потолочного вентилятора).

Цитата:

я не права и зеркало будет (не знаю как правильно выразиться) распространять холод (идущий из окон)?

Нет, конечно. Лучей холода нет в природе.
Зеркальные стены (вместе с теплоизоляцией) делают внутренний объём — “замкнутой термодинамической системой”, т.е. независимой от внешней среды.

Цитата:

не допустить нагрев (без затрат энергии) холла пока не представляется проблемой, уже все продумано и опробовано.

Поделитесь секретом.

[olga novosibirsk]

hvost_soroki,пасиб

Цитата:

Поделитесь секретом.

Вы сами ответили:

Цитата:

Цвет внутренней поверхности стен не имеет решающего значения, т.к. редко освещается

верно именно для лета (солнце ходит высоко), и если козырек/маркиза предусмотрительно нужной ширины именно так и будет. плюс открытые два окна: одно внизу (в специально созданной кустарниками тени), второе на противоположной стене вверху. вдобавок помогают жалюзи с отражающим покрытием (мне нравится дерево, поэтому деревянные ж. с одной стороны обклеила самоклеющейся зеркальной пленкой). быает в продаже спец. пленка для завешивания окон с зеркальным покрытием.

[hvost_soroki]

olga novosibirsk в сообщении #482448 писал(а):

верно именно для лета (солнце ходит высоко), и если козырек/маркиза предусмотрительно нужной ширины именно так и будет.

К сожалению, этот приём затенения не годится для многоквартирного многоэтажного дома.

Цитата:

плюс открытые два окна: одно внизу (в специально созданной кустарниками тени), второе на противоположной стене вверху.

Это годится, если температура воздуха в тени кустарников будет ниже температуры воздуха внутри дома.
К сожалению этот приём непригоден в городских квартирах, когда за окнами жара. Плюс к этому бетонные стены нагреваются солнцем и горячим воздухом. Я поступаю несколько иначе. Днём окна плотно закрыты; а на ночь, когда становится прохладней, окна открываем.

Цитата:

вдобавок помогают жалюзи с отражающим покрытием (мне нравится дерево, поэтому деревянные ж. с одной стороны обклеила самоклеющейся зеркальной пленкой). быает в продаже спец. пленка для завешивания окон с зеркальным покрытием.

Спасибо, возьму на заметку.

[GraNiNi]

olga novosibirsk в сообщении #481868 писал(а):

уважаемые форумчане, позвольте подкинуть вам задачку из жизни.
дано: солнечная сторона дома черного цвета. вопрос: не будет ли она излучать зимней ночью (средняя температура ночью -27) больше, чем поглатила днем? .... не судите слишком строго гуманитария....

Постараюсь объяснить по-простому.
Для обычных бытовых температур (до 100°С) в так называемом ИК (инфракрасном) диапазоне тепловое излучение нагретого тела почти не зависит от цвета его поверхности, для белого и черного коэффициенты "черноты" близки, около 0,92-0,95, поэтому остывать они будут примерно одинаково.
А вот в оптическом диапазоне излучения - солнечный свет, черные тела поглащают (нагреваются) сильнее белых.

Однако в общих теплопотерях дома солнечная составляющая в нагреве и экономии будет ничтожна.

[hvost_soroki]

Может быть, что Вы частично правы насчет остывания, т.к. то, что в оптическом диапазоне будет "белым" или "черным", в ИК диапазоне может оказаться "серым" или противоположного цвета.
Летом в жару доля солнечного излучения в нагреве здания очень существенна. В связи с этим вы практически не встретите зданий окрашенных в черный цвет.

[olga novosibirsk]

GraNiNi
гран мерси за точность!
.... можно еще дилетанский вопрос: зеркало отражает только лучи в оптическом диапазоне или в ИК тоже ? будет польза от зеркального потолка в помещении с высокими (5 метров) потолками и с постоянным движением теплого воздуха наверх?