Основи ізоляції
Принципи теплопередачі
Процес теплопередачі відбувається між більш теплим і більш холодним тілом. Теплопередача від теплого до холодного відбуватиметься до тих пір, поки обидва тіла не досягнуть однакової температури. Теплопередача відбувається за допомогою одного з трьох способів:
- Теплопередача
- Конвекція
- Випромінювання
Теплопередача. Процес передачі кінетичної енергії атомів і молекул тіла з більш нагрітих областей тіла до менш нагрітих областей, або іншого тіла при їх взаємодії.
Конвекція. Процес передачі тепла в рідинах, газах або сипких середовищах потоками самої речовини внаслідок зміни температури. Супроводжується зміною щільності речовин. При контакті з твердим тілом, спочатку відбувається процес теплопередачі, який призводить до зміни щільності рідини/газу, що створює постійні конвективні потоки.
Випромінювання. Процес передачі тепла по за допомогою випромінювання, що виникає за рахунок внутрішньої енергії тіла. Теплове випромінювання не вимагає контактного середовища, наприклад, повітря, і може відбуватися у вакуумі. Всі тіла випромінюють теплову енергію, і інтенсивність теплопередачі між тілами залежить від температури тіл, відстані і коефіцієнта теплопередачі.
Як працює теплоізоляція
Для того, щоб ефективно працювати, теплоізоляція повинна перешкоджати тепловим потокам незалежно від способу теплопередачі. Більшість теплоізоляційних матеріалів (але не всі) за рахунок своєї комірчастої структури значно знижують теплові потоки, що виникають в результаті процесів теплопередачі і конвекції. Теплове випромінювання знижується за рахунок поглинання матеріалом і може надалі нейтралізуватися за рахунок застосування фольги, що відбиває, на зовнішній стороні теплоізоляційного матеріалу.
Для зниження теплових потоків в результаті теплопередачі, матеріал повинен бути високопорожнистим (пористим). Крім того, ефект теплоізоляції збільшує структура в'яжучих речовин з мінімальною областю дотику. Теплопровідність через порожнини може бути мінімізована за рахунок заповнення інертними газами.
Для того, щоб знизити теплопровідність в результаті конвекції, теплоізоляційний матеріал повинен мати порожнисту структуру або велику пористість. Невеликі розміри порожнин або пор затримують тепло всередині і запобігають його розповсюдженню на сусідню область.
Для зниження теплопередачі в результаті випромінювання, ізоляційний матеріал повинен знаходитися в близькому контакті з нагрітою поверхнею. Теплові хвилі проходячи крізь пористу структуру матеріалу утримуються порожнинами, перетворюючи випромінювання на теплопередачу або конвекцію.
