Teorien bag solfilmens virkemåde

Transkript

1 Teorien bag solfilmens virkemåde

2 Viden om Sol Energi... Kendskab til principperne bag sol energi og varmetransport er vigtig, for at forstå opbygningen af vinduesfilm. Hvis man har sat sig ind i disse principper, så forstår man også : Hvorledes solfilm virker Hvorledes man læser solfilmens specifikationer Hvordan man udvælger det bedste solfilmsprodukt 2

3 Sol energi Solen udsender en konstant strøm af energi til jorden. Denne energi ankommer i form af elektromagnetiske stråler bølger. 3

4 Solens energi kan opdeles i 3 typer af energi Ultraviolet lys farligt for huden Synligt Lys gør os i stand til at se Infrarødt lys varmeenergien 4

5 Alle energi fra solen har hver deres bølgelb lgelængde 5

6 Ultraviolet lys Er den korteste af solens bølger UV-C, kun lidt når til jorden ( nm) UV-B, forårsager hudkræft ( nm) UV-A, danner rynker ( nm) Både UV-B og UV-A giver solbruning 6 Ultraviolet

7 Synligt Lys Ligger i midten af spektret Gør det muligt at se (intet lys er ensbetydende med intet at se) Det synlige lys giver også farverne Bølgelængden for synligt lys er mellem 380 og 780 nanometer 7 Visible Light

8 Synligt Lys Hver farve har sin egen bølgelængde og derfor sin egen placering i spektret. Violet har den korteste, rød den længste Ultraviolette er ekstra korte Infrarøde er ekstra lange 8

9 Synligt Lys Måles i lumens. Synligt lys giver anledning til blænding. Vinduesfilm benyttes bl.a. til at kontrollere blænding (se under VLT i specifikationer) 9

10 Infrarødt lys Solens varme er infrarød energi Bølgelængderne ligger i området 780 to 2500 nanometers Infrared 10

11 Infrarødt lys Solens varme skyldes infrarød energi. Spektral området er 780 til 2500 nanometers Måleenheden er i BTU (British Thermal Unit) 1 BTU =.293 watt time Solfilm giver mulighed for at kontrollere indfaldet af den infrarøde energi ved vinduet. 11

12 Man kan ikke se eller føle f den infrarøde energi Stråleenergien konverteres kun til varme, når den rammer et objekt Et eksempel: en bil i solen en kold vinterdag bliver varm Jorden opvarmes af solstråler, som rammer omgivelserne. 12

13 Lysets opdeling Ud af det totale lys er 3% Ultraviolet Lys 44% Synligt Lys 53% Infrarødt lys (varme) = 100% Energi fra Solen 13

14 Når r solstråler ler rammer en rude, sker en eller alle af følgende f ting: De passerer gennem ruden (transmittance) Betyder noget for lysgennemstrømningen De absorberes i glasset (absorbance) Betyder noget for varmereduktionen De reflekteres væk (reflectance) Betyder noget for varmereduktionen 14

15 Transmittance ser således s ud på p et datablad 100% 90% 80% 70% Transmittance 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Wavelength (nm) Trans 15 Kurven her beskriver mængden af energi for hver bølgelængde transmitteret gennem glasset Kurven viser måleresultatet fra et standardiseret forsøg, som benyttes af både glasproducenter og solfilmsproducenter

16 Transmittance kan også læses som tal Tabellen viser, hvad der sker, når solens stråler rammer en rude. Den er baseret på de samme termer, som glas-industrien bruger, bl.a. Solar energy Visible light Ultraviolet og lignende 16

17 Læs s tallene og forstå forskellene Transmittance Transmittance = lysgennemgang 17

18 Hvorledes fremkommer disse tal Stainless Steel % 90% 80% Transmittance 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Wavelength (nm) Trans Rf Rb 18 Kurven beskriver mængden af hver bølgelængde der transmitteres gennem glasset

19 Først opdeles lysspektret i UV, synligt lys og IR Stainless Steel % 90% 80% Transmittance 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Ultraviolet omhandler information fra kun denne del. Hvilket kun 19 er 3% af det totale lys Wavelength (nm) Visible light omhandler information fra kun denne del. Hvilket er 44% af totale lys Trans Rf Rb

20 Den vigtigste del er IR!! Stainless Steel % 90% 80% Transmittance 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Wavelength (nm) Trans Rf Rb Hvad sker der her? 20 Det er i det infrarøde område, at effekten ligger.

21 Vi så s på kurven for en gammel kending nemlig Stainless Steel 60 Stainless Steel % 90% 80% Transmittance 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Wavelength (nm) Trans Rf Rb 21

22 vi sammenligner nu med en nyere variant Sterling % 90% 80% Transmittance 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Wavelength (nm) Trans Rf Rb 22 Med Sterling 70 transmitterer vi 70% af synligt lys! Modsat Stainless Steel transmitterer vi en meget mindre del af de infrarøde bølger. Lyset kommer ind og varmen holdes ude

23 Solar film er designet til at blokkere den ultraviolette energi og reflektere og/eller absorbere infrarødt lys og dele af det synlige lys, som rammer vinduet. 23

24 Andre tal omhandler Heat Transfer 24

25 Hvad er Heat Transfer Bevægelse af varme fra et sted til et andet kaldes Heat Transfer. Bevægelsen af varme foregår altid fra Der er ofte stor transport gennem vinduer 25

26 Heat Transfer foregår r ved Conduction (varmeledning) Convection (konvektion) Radiation (stråling) Alle tre metoder foregår gennem en rude 26

27 Conduction (varmeledning) Conduction er varmeledning i materialet (glasset) Varmeledning vil foregå gennem vinduet, så snart der er en temperaturdifference mellem ude og inde. 27

28 Har conduction noget med solfilm at gøre? g Eksempelvis foregår transport af varme fra indersiden (den varme side) af et vindue til ydersiden (den kolde side) gennem vinduet ved conduction. HOT COLD Film hæmmer men stopper ikke conduction 28

29 Convection (konvektion) Varmetransport mellem f.eks. varm sommerluft og et køligt vindue i et airkonditioneret lokale foregår ved convection. Mængden af overført varme afhænger af temperatur forskelle og hastigheden af luftarten. 29

30 Har convection noget med solfilm at gøre? Luft, som kommer i kontakt med en varm rude, vil blive opvarmet og udvide sig. Derved bliver den mindre tæt og den vil stige til vejrs. Ny køligere luft vil komme til. Solfilm kan isolere en smule for convection, men 30 Film stopper ikke convection

31 Radiation (stråling) Varmetransport ved radiation (stråling) omhandler infrarøde stråler Den største del af energitransporten gennem et vindue foregår ved radiation Radiant energy konverteres til varme, når den rammer mennesker eller objekter. 31

32 Har radiation noget med solfilm at gøre g? Varmen kommer gennem vinduet som infrarøde bølger. Bevægelse i infrarøde bølger er radiant heat transfer. Stop den infrarøde bølge og du stopper varmen. Her kommer effekten ved solfilm 32

33 Heat Transfer og vinduer Convection Conduction Radiation 33

34 Sol Energi og vinduer Solstråler, som rammer et vindue består af: Ultraviolette bølger Synligt lys Infrarød energi 34

35 Fordeling af Sol Energi Den totale energi = 100% Varmetransporten af de 100% afhænger af film og vinduestype. Solfilms industrien lever af at ændre i vinduets varmetransport med sine reflekterende solfilm. 35

36 Solar Energi Når sol energi rammer en rude af 3 mm klar glas, vil glasset: Transmittere - 87% (det meste af energien) Reflektere - 8% Absorbere - 5% Det totale = 100% 36

37 Sol energi og Glas Glas uden Film 37

38 Sol Energi Film monteret Solar Gard Silver 20, på samme glas: Reflekterer - 52% (væk fra lokalet) Transmiterer - 11% (ind i lokalet) Absorberer - 37% Total = 100% Den totale sol energi, som holdes ude fra lokalet = tæt på 90% 38

39 Sol Energi og vinduesfilm Glas med Silver 20 Window Film 39

40 Den totale varmetransport Baseret på ASHRAE sommer conditioner inde 75.2º F ude 89.6ºF vind 6.2 mph Absorberet energi stråles ud fra glasset igen 40

41 Alle disse tal giver stor viden om alle produkterne. De mange data gør os i stand til at udvælge den optimale film til en given opgave. At udvælge en optimal film er tit et kompromis mellem flere fordele 41

42 42 Hvor findes et mål m l på p effektiviteten?

43 Shading Coefficient Giver udtryk for filmens evne til at afvise solens energi. Beregnet af forholdet mellem solvarme faktoren af et vindue med film og et vindue uden. Krydsfinér over et glas har SC = 0 Lav shading coefficient afviser mere varme. 43

44 Solar Heat Gain Coefficient Angiver den samlede varmemængde, som kommer ind af vinduet. Transmitteret + absorberet og re-radiated energi. Benyttes af ingenører og arkitekter. Lav solar heat gain coefficient afviser mere varme SC= SHGC.87 44

45 Total Solar Energy Rejection Forkortes ofte til TSER En værdi for evnen for et vindue med film til at afvise sol energi. lig sol reflektion plus den portion af sol absorption som bliver reradiated udad Procenttal for den totale solenergi afvisning Et vigtigt tal at kende 45

46 Spectrally Selective. Forholdet mellem Ratio of visible light transmission og Shading Coefficient (VLT/SC). Jo højere værdi, des bedre kan ruden blokkere varmestråling relativt i forhold til reduktionen af synligt Enhver film med en luminous efficacy over 1.00 vil blive betragtet som værende Spectrally Selective. 46

47 Nye film tillader mere lys og mindre varme Sterling 70 VLT SC LE 1.05 Transmittance 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% Trans Rf Rb 20% 10% 0% Wavelength (nm) med Sterling 70 er Visible Light Transmittance (VLT) oppe på 69% Shading Coefficient (SC) er.73 47

48 Emissivity Evnen for et materiale til at reflektere long wave infrared For vinduer og film menes evnen til at reflektere varme tilbage i lokalet. Jo mindre emissivity jo mindre rum varme absorberes og jo mere reflekteres tilbage til rummet Lav emissivity betyder, at mere varme reflekteres tilbage til rummet. 48

49 Emissivity tabel Guld, poleret Aluminium, poleret Low-E film Standard solfilm Normalt glas Træ Hvid emalje Mat sort lak til til Højere Emissivity 49

50 Interior Reflectivity Refererer til synligt lys, som reflekteres tilbage i rummet. For at reducere denne reflektivitet, lamineres en lavreflekterende eller farvet film til rumsiden af en metalliseret, high performance film. 50

51 Mål l for Insulation (isolation) Angiver mængden af varme, som passerer gennem et medium. U-Value (kun for glas) R-Value Altid en funktion af temperatur difference. 51

52 U-Value Bruges til at beskrive heat transfer gennem glas. Jo lavere værdi af U-Value jo mindre varme transport. Denne enhed er unik for glas industrien. Der er ASHRAE sommer og vinter U-values. Sommer, inde 75.2ºF, ude 89.6ºF, vind 6.2 mph Vinter, inde 69.8ºF, ude 0.4ºF, vind 12.3 mph 52

53 R-Value Benyttes af arkitekter og ingeniører. Beskriver et materiales evne til at modstå Heat flow eller at agere varme isolator. Jo højere en R-Value, jo mindre varme transport. U.03 = R 30 53