De baja emisividad (baja E o de baja emisividad térmica ) se refiere a un estado de la superficie que emite bajos niveles de radiante térmica energía (calor). Todos los materiales absorben, reflejan y emiten energía radiante de acuerdo con la ley de Planck, pero aquí, la preocupación principal es un intervalo de longitud de onda especial de energía radiante, a saber, la radiación térmica de los materiales. En el uso común, especialmente en aplicaciones de construcción, el enfoque es el rango de temperatura de aproximadamente -40 a +80 grados Celsius, pero en la ingeniería de procesos industriales y aeroespaciales, los rangos mucho más amplios son una preocupación práctica.
Definición
La emisividad es el valor otorgado a los materiales en función de la proporción de calor emitido en comparación con un cuerpo negro perfecto , en una escala de cero a uno. Un cuerpo negro tendría una emisividad de 1 y un reflector perfecto tendría un valor de 0.
La ley de Kirchhoff de la radiación térmica establece que la absorción es igual a la emisividad opaca [ aclaración necesaria ] para cada longitud de onda / frecuencia específica (los materiales a menudo tienen emisividades bastante diferentes en diferentes longitudes de onda). Por lo tanto, si el asfalto tiene un valor de emisividad de 0,90 a una longitud de onda específica (digamos una longitud de onda de 10 micrómetros o radiación térmica a temperatura ambiente), su valor de absortancia térmica también sería 0,90. Esto significa que absorbe y emite el 90 por ciento de la energía térmica radiante. Como es un material opaco, el 10 por ciento restante debe reflejarse. Por el contrario, un material de baja emisividad como el papel de aluminio tiene un valor de absortancia / emisividad térmica de 0.03 y, como material opaco, el valor de reflectancia térmica debe ser 1.0 - 0.03 = 0.97, lo que significa que refleja el 97 por ciento de la energía térmica radiante. Los materiales de construcción de baja emisividad incluyen vidrios para ventanas fabricados con recubrimientos de óxido de metal, así como materiales para envolver casas, aislamientos térmicos reflectantes y otras formas de barreras térmicas radiantes.
La emisividad térmica de varias superficies se enumera en la siguiente tabla. [1]
Superficie de materiales | Emisividad térmica |
---|---|
Plata, pulido | 0,02 |
Papel de aluminio | 0,03 |
Mármol, liso | 0,56 |
Papel, techado o blanco | 0,88 hasta 0,86 |
Asfalto | 0,88 |
Yeso, rugoso | 0,89 |
Ladrillo | 0,90 |
Mármol, pulido o blanco | 0,89 hasta 0,92 |
Hormigón, rugoso | 0,91 |
Vidrio, liso (sin recubrimiento) | 0,91 |
Caliza | 0,92 |
Ventanas de baja emisividad
El vidrio de ventana es por naturaleza altamente emisor térmico, como se indica en la tabla anterior. Para mejorar el control térmico (aislamiento y propiedades ópticas solares), se aplican recubrimientos de película fina al vidrio de cal sodada en bruto . Hay dos métodos principales en uso: deposición de vapor químico pirolítico y pulverización catódica con magnetrón. [2] [3] El primero implica la deposición de dióxido de estaño fluorado a altas temperaturas. Los recubrimientos pirolíticos se aplican generalmente en la planta de vidrio flotado cuando se fabrica el vidrio. El segundo consiste en depositar finas capas de plata con capas antirreflejos . La pulverización catódica con magnetrón utiliza grandes cámaras de vacío con múltiples cámaras de deposición que depositan de 5 a 10 o más capas en sucesión. Las películas a base de plata son ambientalmente inestables y deben encerrarse en un acristalamiento aislado o una unidad de vidrio aislado (IGU) para mantener sus propiedades a lo largo del tiempo. Se pueden aplicar revestimientos especialmente diseñados a una o más superficies de vidrio aislante. Un tipo de recubrimiento (recubrimientos de baja emisividad) reduce la emisión de energía infrarroja radiante , por lo que tiende a mantener el calor en el lado del vidrio donde se originó mientras deja pasar la luz visible. Esto da como resultado un acristalamiento con un mejor control de la energía: el calor que se origina en el interior en invierno permanece adentro (el lado cálido), mientras que el calor durante el verano no emite desde el exterior, manteniéndolo más fresco por dentro.
El vidrio se puede fabricar con diferentes emisividades térmicas, pero esto no se usa para ventanas. Se pueden controlar ciertas propiedades, como el contenido de hierro, cambiando las propiedades de emisividad térmica del vidrio. Esta emisividad térmica "naturalmente" baja se encuentra en algunas formulaciones de borosilicato o Pyrex . Naturalmente, el vidrio de baja emisividad no tiene la propiedad de reflejar la radiación infrarroja cercana (NIR) / térmica; en cambio, este tipo de vidrio tiene una transmisión NIR más alta, lo que genera una pérdida (o ganancia) de calor indeseable en un edificio con ese tipo de ventana.
Críticas a las ventanas de baja emisividad
Se ha sugerido que la alta reflectividad de las ventanas de baja emisividad puede contribuir a una concentración de radiación solar que potencialmente puede causar daños a su entorno; Los daños a los apartaderos de las casas y los automóviles se han informado no solo en las noticias, [4] [5] sino que también pueden causar problemas legales. [6]
Las ventanas de baja emisividad también pueden bloquear las señales de radiofrecuencia. Los edificios sin sistemas de antenas distribuidas pueden sufrir una recepción de telefonía celular degradada . [7]
Aislamiento térmico reflectante
El aislamiento térmico reflectante se fabrica típicamente con papel de aluminio con una variedad de materiales centrales, como espuma de polietileno de baja densidad , burbujas de polietileno, fibra de vidrio o materiales similares. Cada material de núcleo presenta su propio conjunto de beneficios e inconvenientes basados en su capacidad para proporcionar un corte térmico, amortiguar el sonido, absorber la humedad y resistir la combustión durante un incendio. Cuando se utiliza papel de aluminio como material de revestimiento, el aislamiento térmico reflectante puede detener el 97% de la transferencia de calor radiante. Recientemente, algunos fabricantes de aislamiento térmico reflectante han cambiado a un revestimiento de polietileno metalizado. La eficiencia y durabilidad a largo plazo de dichos revestimientos aún no se han determinado.
El aislamiento térmico reflectante se puede instalar en una variedad de aplicaciones y ubicaciones, incluidas estructuras residenciales, agrícolas, comerciales, aeroespaciales e industriales. Algunas instalaciones comunes incluyen envolturas de casas, envolturas de conductos, envolturas de tuberías, debajo de pisos radiantes, cavidades de paredes interiores, sistemas de techos, sistemas de áticos, sistemas de fuselaje de aviones, sistemas de sondas espaciales y espacios angostos. El aislamiento térmico reflectante se puede usar como un producto independiente en muchas aplicaciones, pero también se puede usar en sistemas combinados con aislamiento de masa donde se requieren valores R más altos .
Aplicaciones militares
Los recubrimientos de baja emisividad han encontrado aplicaciones en la tecnología furtiva, reduciendo las emisiones infrarrojas térmicas de los equipos militares en las porciones de infrarrojos de onda corta, onda media y onda larga del espectro electromagnético. [8]
Ver también
Referencias
- ^ Manual de ASHRAE 2009: Fundamentos - Edición IP . Atlanta: Sociedad Estadounidense de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado. 2009. ISBN 978-1-933742-56-4."IP" se refiere a unidades de pulgadas y libras; también está disponible una versión del manual con unidades métricas.
- ^ Hill, Russ (1999). Aplicaciones y mercados de vidrio revestido . Fairfield, CA: Tecnología de revestimiento BOC. págs. 1–4. ISBN 0-914289-01-2.
- ^ Carmody, John, Stephen Selkowitz, Lisa Heschong (1996). Ventanas residenciales: una guía de nuevas tecnologías y rendimiento energético (1ª ed.). Nueva York: Norton. ISBN 0-393-73004-2.
- ^ Wornick, Susan (6 de julio de 2012). "Fundición de coches, hogares atados a ventanas energéticamente eficientes" . WCVB . Consultado el 22 de marzo de 2019 .
- ^ Paige, Randy (25 de enero de 2012). "Mujer afirma que las ventanas energéticamente eficientes del vecino están derritiendo su Toyota Prius" . CBS Los Ángeles . Consultado el 16 de julio de 2014 .
- ^ David N. Crump, Jr. Director, Investigación legal: luz solar reflejada en ventanas de doble panel de baja emisividad y daños en revestimientos de vinilo y otros materiales www.nahb.org Asociación Nacional de Constructores de Viviendas (NAHB), Defensa Legal y Educación
- ^ Ford, Tracy (23 de junio de 2011). "DAS en acción: edificios 'verdes' en desacuerdo con la propagación de RF" . Noticias de RCR Wireless . Consultado el 16 de julio de 2014 .
- ^ Kelly, Lance C. (2020). Acabados de baja emisividad para la reducción de emisiones infrarrojas térmicas de plataformas militares https://www.paint.org/coatingstech-magazine/articles/low-emissivity-topcoats-for-the-reduction-of-thermal-infrared-emissions- desde-plataformas-militares / ].
enlaces externos
- "Tecnologías de ventanas: revestimientos de baja emisividad" . La ventana colaborativa eficiente. Sitio web mantenido por una organización comercial.