Matematické Fórum

Infračervené záření co vytváří infrazářiče - tedy blízké viditelnému červenému světlu - proniká materiály asi tak stejně jako to světlo. Tedy pokud přes materiál vidíme červené světlo, bude nejspíš propouštět i blízké IR světlo. Pokud né, tak né.

Kovy obecně nepropouští nic...beton bych intuitivně viděl taky jako nepropustný.

Ale pro vzdálené IR záření (vlnové délky 0.01mm) se používají materiály, které viditelné světlo nepropouští. Stejně tak některé plasty tuším, jež se zdají být černé, tak IR záření příliš neomezují - ale to jsem slyšel naposledy někdy na základní škole a možná to ani není pravda...

Na druhou stranu ... vyzařovaný výkon roste se čtvrtou mocninou teploty, takže mluvit o nějakém vyzařování z trubek podlahového topení, co má 30°C je v podstatě blbost.

Vyzářený výkon z metru čtverečného je určen Stefan-Boltzmanovým zákonem

Pro informaci přikládám graf (který lze zoomovat):



Vodorovná osa je v Kelvinech (0°C je 273K) a svislá je ve watech. Je nutné si to trochu zmenšit, aby to bylo vidět.

Na první pohled to sice vypadá, že při 300K (což je zhruba teplota podlahového topení) to vyzařuje nějakých 500W/čtverčený metr, což se zdá být hodně. Ale je třeba si uvědomit, že stejné množství tepla to také pohltí od okolního prostoru - protože ten nemá absolutní nulu, ale jen o trochu nižší teplotu.

Takže reálné vyzařování je jen rozdíl, po odečtení toho, co se vrátí zpět.

Vzhledem k tomu, že teplota podlahového topení je jen asi o 10-20 stupňů vyšší než teplota okolí, můžeme spočítat, kolik to reálně vyzařuje:



Není to úplně nula, ale je to v podstatě zanedbatelné. Navíc, pokud bychom uvažovali vyzařování přímo z hadic topení, musíme vzít v úvahu, že jejich plocha je znatelně menší než plocha podlahy, a navíc vztah platí pro dokonale černé těleso, jinak se to musí ještě násobit emisivitou - a hadicí podlahového topení jsou, pokud vím, bílé...

Na účinnost podlahového topení má převážný vliv tepelný odpor podlahy ... zejména to může pokazit nevhodná (izolační) podlahová krytina. Ale to se myslím všeobecně ví...

Pár poznámek:

1. Dlouhovlnné IR neprochází ničím "normálním". Asi nejnormálnější jsou krystaly s iontovou vazbou. Na optiku v termokamerách se používají věci, jako germanium, galiumarzenid a podobně. U CO2 laserů (10,7 µm) se kromě Ge a GaAs používá také ZnSe, který je i normálně průhledný (což by v termokameře vadilo). Další takové průhledné materiály jsou vesměs dobře rozpustné soli, např. NaCl. Hojně se používají na antireflexní vrstvy far IR optiky, proto nesmí přijít do styku s vodou. Pak je ještě nějaký bílý plast, který se používá u PIR čidel.

Takže celkový závěr je, že podlaha je v tomto ohledu 100% nepropustná, lakem na trubce počínaje. Leda že bys byl fanda solných jeskyní a místo betonu a dřeva použil sůl:-)
Na druhou stranu ten lak třeba na kovové trubce vlastně zvýší její emisivitu ze skoro 0 na skoro 1, takže do té solné podlahy určitě lak neškrábat:-)

2. V pevných materiálech se teplo nešíří konvekcí (to nedává smysl), ale vedením.

3. Dlouhovlnné IR dominantně vyzařuje cokoli, co není moc žhavé. Takže každý předmět, na který lze položit papír a nezačne se z něj čoudit. A teda musí mít dobrou emisivitu, což se ale z 99% omezuje na konstatování, že by to neměl být holý kov.

4. Že ale něco dominantně vyzařuje dlouhovlnné IR ale ještě neznamená, že je to dominantní forma přenosu energie. Jak už spočítal Michal, výkon na jednotku plochy je mizerný. Zbytek pak připadá na konvekci. Pak můžou být takové nuance, jakože vodorovné vroubkování zvýší plochu pro vyzařování, ale konvekci moc nepodpoří, zatímco svislé žebrování naopak.

Co se týče úbytku záření se vzdáleností, tak v místnosti můžeme zanedbat absorbci ve vzduchu a tak zbyde prostá geometrie, tedy osvětlená plocha roste s 2. mocninou vzdálenosti, tedy tímtéž způsobem klesá výkon dopadnuvší na jednotku plochy.

5. Jako významná výhoda podlahového topení se obvykle uvádí, že mu stačí nízká teplota vody a tak s ním tepelná čerpadla dosahují vysokého topného faktoru. Zároveň se nedoporučují vysoké teploty, protože by způsobovaly zvýšenou konvekci a tedy více prachu ve vzduchu.

Běžně se vyrábí a montují stropní sálavé panely, třeba  https://www.fenixgroup.cz/cs/salave-topne-panely
Mají potlačenou knvekční složku , u stropu by se nevyužila. Údajně uspoří náklady na topení, protože infra ohřívá přímo předměty a lidi v místnosti, takže stačí nižší výkon. Ale osobní zkušenost nemám.