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能源呆子的沉思

夜空辐射

在一个晴朗无风的夜晚,屋顶和窗户玻璃的温度会比室外空气温度低

外星人正在吸收地球的热量!好吧,不是外星人。但是我们家的屋顶肯定在流失热量,特别是在晴朗的夜晚,因为外层空间的温度非常低。
[图片来源:Aaswath P. Raman]

假设你走进一间没有暖气的房间。空气温度只有50°F。房间里有一个木炉,但木炉没有照明。

你的身体约为98°F。由于您的身体温暖而不是绝对零,因此它在所有方向上辐射热量。(所有不是绝对零发出红外辐射的对象)。木炉很酷 - 它在50°F。尽管如此,木炉也在各方面辐射热量。

由于您比木炉更温暖,因此您将比木炉辐射到您的木材炉子辐射更多的热量。如果你站得足够长,那么木炉就会有点温暖,你会变得有点温暖。

如果有人在木炉中亮火,炉子的温度上升到300°F,会发生什么?你仍然将热量辐射到木炉中。而木炉仍然在你的方向辐射热量。但由于辐射热量以速度较快地从炉子到您到炉子,因此您将最终感到温暖。

我所描述的现象是这样解释的一份发布在国家气象局网站上的文件:“每个温暖的物体通过辐射电磁能量(例如红外光子)失去能量。如果它从其他物体接收相同数量的能量,则它处于辐射平衡;如果它从其他物体接收较少,则会失去能量并冷却下来。“

Mike Luciuk在网上发表的一篇文章指出:“(一个普通人)发出的辐射功率约为1039瓦。换句话说,人体辐射的功率与烤面包机相近,峰值波长约为9.5µm....

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29评论

  1. 罗伯特透明石||#1

    建议吗?
    想知道你会推荐什么建筑实践,例如:
    - 凉爽的屋顶有助于减少交流成本并减少夏季过热
    - 用于潮湿气候的通风仪器,避免OSB护套(更受水分损坏)和纤维素绝缘(吸收水分,可能有助于阁楼湿度和模具?),......
    --对于无通风的屋顶,使用外部刚性隔热层和。。。

  2. GBA编辑器
    马丁Holladay||#2

    回应Robert Opaluch
    罗伯特,
    我不确定你想解决什么问题。

    你在谈论真正的建筑吗?如果是这样,请告诉我们您的气候区域,并告诉我们更多关于屋顶的配置和绝缘层的首选位置。

  3. 乔•德怀尔||#3

    及时文章
    我们非常接近替代旧沥青瓦片与站立缝金属屋顶。其中一个建筑专家可以回答我的问题。提前致谢。

    在混合潮湿气候(S. in)下,应在SS金属屋顶下(护套上)应用隔热材料吗?

    My plan is high temp peel and stick underlayment over 1/2" plywood deck, followed by 24 g SS metal roof attached with hidden brackets. Color choice is copper penny (45% reflectivity), gabled roof has 5/12 pitch and faces E-W. E facing is full sun and west side is heavily shaded. E side will have solar PV panels attached after metal is installed. Full soffit venting along eaves (24" wide vent) and full ridge vent. R70 insulation in sealed home attic, but no insulation in attached, unheated garage that will also get metal roof. Work will be done by licensed roofing contractors.

    任何更好的想法?

  4. GBA编辑器
    马丁Holladay||#4

    回应Joe Dwyer(评论#3)
    乔,
    我同意马尔科姆。你有一个阁楼,你不住在太平洋西北部。绝对没有理由相信您的屋顶护套将是潮湿的或发霉的。

    建筑规范要求在屋面和屋面之间安装屋面衬垫(沥青毡或合成屋面衬垫),但不需要在立缝金属屋面下安装剥离式衬垫。

  5. 专家成员
    马尔科姆·泰勒||#5

    删除
    删除

  6. 乔•德怀尔||#6

    马丁或马尔科姆
    感谢您及时的回复。

    使用果皮和棒状衬垫而不是合成材料的想法有两个方面。首先,在屋顶安装(太阳能,维护)后,屋顶将被行走,我不希望任何紧固件或垫圈凹陷或损坏金属屋顶的底部。其次,在更糟糕的暴风雨中,金属会被吹掉,然后剥离和粘住会更有可能留在地上并提供水保护,而合成材料不会。剥离和粘贴只需要大约300美元的合成衬垫,至少对康宁hi temp.品牌设计的金属屋顶下。

    评论?

  7. 马克沃克||# 7

    这是如何适用于RV的?
    我有一辆旅行拖车,白色的平屋顶已经腐烂了,即使屋顶已经修复了。4c区,2 - 3英寸玻璃纤维天花板(可能)。
    你可以在rvs遇到什么?
    把拖车停在车库里会有帮助吗?

  8. GBA编辑器
    马丁Holladay||#8

    对乔·德怀尔的回应(评论6)
    乔,
    只要您选择旨在承受金属屋顶下的高温 - 例如,剥离和粘贴的底层就会起作用 - 例如,类似的产品Grace Ice & Water Shield HT

  9. GBA编辑器
    马丁Holladay||#9

    对Mark Walker的回应(评论#7)
    马克,
    很抱歉,根据您提供的有限信息,我无法诊断您屋顶腐烂问题的原因。

    如果在平屋顶下有覆盖层腐烂,屋顶漏水肯定是首先要调查的。但也有可能是凝结起了作用。

  10. 加文·法雷尔||#10

    读得好。
    优秀的文章!谢谢一如既往。建筑科学不是火箭科学,但如果它不像火箭科学那么复杂,那我就见鬼了……

  11. 安东尼奥奥利弗||#11

    德怀尔问题
    马丁,

    我是Dw​​yer先生的类似点,想要安装一个常设的缝金属屋顶(va中4区4区的有点类似的气候北部)。像他一样,我在思考剥离和粘膜可以在阅读这篇文章时提供额外的保险。一个主要的区别,我正在考虑一个不明的屋顶,可能有泡沫在护套的下面。我想封闭的电池泡沫将是一个没有恩典冰和防水盾的禁忌。但似乎,马丁,你正在抵御金属屋顶和护套之间的空气空间。那是对的吗?因为我最初在屋顶材料和护套之间思考空中空间是一个好主意。现在我有点疑惑。

  12. GBA编辑器
    马丁Holladay||#12

    回应安东尼奥奥利弗
    安东尼奥,
    我不知道你为什么断定我是在“反对金属屋顶和护套之间的空气空间”。这样的空间通常是个好主意。

    如果您的屋顶组件有这样的空气空间,您可以预期在某些天气条件下,金属屋顶的下侧凝结。这就是为什么我们的建筑规范要求,建筑科学家建议,在屋顶和空气之间要有一层屋顶衬垫。

    冷凝液滴在衬垫上,通常在产生任何问题之前就蒸发了。

  13. 专家成员
    达娜·迪斯特||#13.

    安东尼奥·奥利弗11号楼屋顶甲板下的闭孔泡沫
    “我想在Grace Ice & Water Shield上,闭孔泡沫是绝对不行的。”

    这是一个常见的误解。

    一般来说,大多数屋顶总成不会朝外部干燥。一个典型的#30毛毡+沥青瓦铺层大约0.1次,接近真正的蒸汽屏障。将它降低到0.05次或更少并没有多大区别。

    应用于屋顶板下侧的闭孔泡沫的低蒸汽渗透性抑制了朝向内部的干燥,但它也保护屋顶板免受来自内部的湿气驱动,每当屋顶板的温度低于内部空调空间的露点时,就会发生这种情况。只要在屋顶板的含水量足够低的情况下使用闭孔泡沫,就不会有问题。

    闭孔泡沫是最不环保的绝缘产品之一,主要是因为行业标准的HFC245fa发泡剂的使用(有一些例外),但也因为聚合物每R比高。因此,使用最少的量是更环保的,以确保水分安全堆叠。

    在区域4a中,总R的〜30%需要在外部进行低渗透泡沫,以限制直接施加到泡沫底部的较高渗透绝缘材料中的水分积聚的风险,并且内置于IRC规定家中对于尚未辩护的屋顶。IRC要求在纤维绝缘或开放式电池泡沫外部的代码最小R49(占总量的30.6%的30.6%)中的最小R15。因此,您可以直接在下面的封闭电池聚氨酯(R18-R21)和纤维R28-R30的代码最小R49,并与闭合电池泡沫接触。这绝对更加绿,通常比7的方式便宜-8“闭孔泡沫也是如此。

    3”最封闭的细胞泡沫将运行大约0.3 - -0.4烫发,这是足够的蒸汽在4区气候的季节性积累水分可以在合理的时间内干燥室内,但足够气紧,护套在一个冬天的高峰湿度控制到一个安全的水平。

    HFC吹制闭孔泡沫只能安全地安装在2英寸的电梯中,电梯之间有冷却时间,因为它固化了,防火安全。虽然一些承包商会冒着火的风险,并试图欺骗,但固化过程中较高的温度也成为一个质量问题。新的低冲击HFO吹泡沫可以吹在深度4“或更多,并倾向于更高的r (~R7/英寸)。尽管它通常有点贵去与HFO吹泡沫,为一个3-4“安装它可能在大约相同,因为它可以在一次通过,而不是两次,因此不需要冷却时间。

  14. 安东尼奥奥利弗||#14

    谢谢Dana和Martin
    像往常一样,你们的建议通过坚实的推理来备份。

    马丁,我想你是在建议避免金属屋顶和屋顶甲板之间的空气空间,因为正是这种空气空间让潮湿的空气首先进入屋顶和甲板之间。因此,我推断,消除空气空间可以消除(或至少大大减少)水凝结到金属屋顶下面的可能性。这有意义吗?顺便说一句,我看到很多金属屋顶安装在我的地区没有间隔屋顶和屋顶甲板。但是谢谢你的澄清。

    丹娜,在金属和橡胶/金属箔之间夹胶合板并不是一个好主意。谢谢你的解释。

  15. 乔恩R||#15

    这里测量了一些干燥
    这里测量对渗透底层的外部优势进行一些干燥。

    “......蒸汽不透水组件中的外部水分含量
    始终比透水总成更潮湿”(图20)。

    我的猜测是通风太平洋NW阁楼将从智能,压力平衡通风中受益。即,在冷凝条件下停止通过阁楼移动空气。但也许只需绘制护套底线(表4)更具成本效益。

  16. 专家成员
    马尔科姆·泰勒||#16

    Jon.
    我个人在PNW中使用发霉护套的经验是,在通风的阁楼上,它和下面的空调空间之间具有良好的空气密封性,尽管表面会出现一些变色,但这不是一个问题。在未加热的外屋或结构(如车库)的底部,你可以看到大致相同的标高,这些外屋或结构向外界开放。问题变得严重的地方通常局限于气密性差的阁楼和教堂屋顶。所有这些都表明这项研究似乎是正确的。

    影响霉菌生长的两个因素是屋顶的朝向和场地的微气候。树荫茂密的林地可以看到更多。

    传统上,这里的大多数屋顶都是金属上的金属,或安装在跳过护套上的奶昔。这两种策略似乎完全消除了这个问题。另一种证明是显着有效的是根本没有任何空气密封。非常旧的结构,如我们当地的社区大厅,在所有方向上泄漏了这么大量的温暖,他们没有损坏。当然,能源惩罚是巨大的。

    由于我们的代码授权使用面板货物的屋顶护套,使我们留下了将涂层应用于护套的下侧的不耐用的选择 - 或者制造商将开始销售工厂应用屏障的产品。直到那时,具有足够通风的简单屋顶似乎是最好的选择。

  17. 乔恩R||#17

    有LP TechShield(铝箔
    有LP TechShield(箔覆盖OSB),尽管它可能不在那里可用。

  18. 专家成员
    马尔科姆·泰勒||#18

    Jon.
    谢谢。虽然它从使用OSB为基础的胶合板,它从一个更脆弱的点开始,但它可能会产生差异。

  19. 比尔·迪茨||#19

    蓝绿色的人?
    马丁,我无法帮助自己。
    你如上所述:“换句话说,人体辐射的功率接近于烤面包机,峰值波长约为0.5µm。”但来自人体的辐射功率峰值出现在约10µm的波长处。(本文为9.5µm)烤面包机元件的峰值约为2µm。太阳辐射的峰值为0.5µm(大约)。这是一个很好的图,辐射功率与太阳的波长,一个烤面包机元素(类似)和一个温暖的房间(或一个寒冷的人):
    http://quantummechanics.ucsd.edu/ph130a/130_notes/node48.html

  20. GBA编辑器
    马丁Holladay||#20

    回应比尔·迪策
    比尔,
    我感谢你的尖锐眼睛和对波长的了解。非常感谢捕捉错字;我已经纠正了它。

  21. Kathryn Oseen-senda||#21

    3摄氏度不是3开尔文
    另一个nitpick。

    夜空辐射温度(根据你的参考)是3.9摄氏度,而不是3开尔文。宇宙的微波背景辐射大约是3开尔文,但我们的大气层比这个温度高得多。因此,屋顶是在与地球的夜空进行辐射交换,而不是与深空。否则我们失去的热量会快得多。

  22. GBA编辑器
    马丁Holladay||#22

    回应Kathryn Oseen-senda
    凯瑟琳,
    我很感激你的修正。错误是由于我的误解;我已经纠正了它。谢谢。

  23. 前沿能量||#23.

    夜空辐射
    Harold R. Hay,原始“Sky Therm”屋顶池塘冷却系统的发明者和压力处理的过程一次评论称,印度驻扎的英国军官会在建筑物的北侧托盘过夜,所以他们可以有冰为了他们的杜松子酒和滋补品。

    我们目前正在监测加利福尼亚屋顶甲板的底部,在“高性能”通风阁楼,甲板的底部和天花板上都应用了玻璃纤维绝缘材料,看看是否达到露点温度或是否发生冷凝。

  24. GBA编辑器
    马丁Holladay||#24.

    对前沿能源的回应
    如果印度的英国军官晚上在户外冰,他们必须在喜马拉雅山的高度高度上驻扎。空气温度必须接近冻结,以这种方式冰块。

  25. 专家成员
    达娜·迪斯特||#25.

    高,或非常干燥
    通过非常清晰的干燥空气,下面露出露点冻结空气温度可以很多冻结,仍然能够在晚上创造冰。我已经看到一夜之间的脱脂和一些霜,只有在AZ露营时露营,当前下午达到了90次,但这可能不是很常见。我不确定Rajasthan或Gujarat的不升高的沙漠,也是定期干燥,但它们非常谨慎。杜松子酒和补品冰盘故事听起来有点翼冰,但可能已经从过夜脱脂层锦绣观察中增加。

  26. Leigha狄更斯||#26

    “寒光”是我的新作品
    “富辉光”是我最喜欢的短语。

  27. GBA编辑器
    马丁Holladay||#27

    对Leigha Dickens的回应
    Leigha,
    我已经在户外露营了很多个晚上,没有帐篷,我在睡袋里发抖,忍受着那些该死的恐怖光线的影响。

  28. 专家成员
    马尔科姆·泰勒||#28

    Leigha
    如果我决定改变职业并成为蓝调音乐家,我想我会称自己为好奇的光线。

  29. 泰勒Keniston||#29.

    伟大的文章。我知道这是老但...科学。

    “地球上的温暖物体可以变冷 - 较冷,实际上比室外空气的温度更冷。为什么?因为外太空是寒冷的。天空的有效温度仅为3.9°C。”

    这似乎是响应Kathryn Oseen-Senda而纠正的陈述,并从链接的文章中拉动:https://asterism.org/wp-content/uploads/2019/03/tut37-Radiative-Cooling.pdf

    3.9°C的数值似乎来自基于特定条件的特定计算(即10°C无云夜间,湿度为25%)。除非我有误解,否则它不是某种“辐射天空恒定”的温度。

    “因此,屋顶与地球的夜空辐射交换,而不是深空。否则我们会更快地失去热量。”- 凯瑟琳
    有点,但这感觉很困惑。我们总是辐射 - 我们辐射的是无关紧要的。相关的是什么是辐射给我们的东西。深空肯定不是(无限的),尽管大气层。

    开头的故事讲得很对。作为一个人体,你向炉子发出辐射,炉子也向你发出辐射;你是被冷却还是被加热取决于谁释放的热量更多(炉子还是你),但简单来说,这里唯一的变量是炉子。这就是为什么最明亮的夜晚显示出“辐射冷却增加”,因为与有云的时候相比,反射回来的辐射更少。屋顶并不是辐射“更多”,只是回收量更少。在我们旋转到足以面对太阳的距离之前,太空中非常冷的物质是不会提供辐射回来的。

    一个相关的观点是,物体比周围环境更冷的原因与发射率常数有关,而不是空间(或大气)非常冷的事实。否则,周围的空气不也会辐射到同样寒冷的空间,从而与屋顶的温度相匹配吗?真正的“黑体”的辐射率常数为1,人体约为0.95,夜空约为0.74。我一直在努力去理解——也没有找到我能理解的令人满意的答案——一个物体是如何仅仅因为遥远的空间寒冷而变得比它周围的环境更冷的。我想,“它怎么能知道或在乎太空有多冷?”它不会,它只是以比周围空气更高的速率释放,而空间实际上没有任何东西可以返还给屋顶或空气。

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