El aislamiento termal del término puede referir a los materiales usados para reducir el índice del traspaso térmico, o los métodos y los procesos usados para reducir traspaso térmico.
La energía del calor se puede transferir por la conducción, la convección, la radiación o al experimentar un cambio de fase . Para los propósitos de esta discusión solamente los primeros tres mecanismos necesitan ser considerados.
El flujo de calor se puede retardar tratando uno o más de estos mecanismos y es dependiente en las características físicas del material empleado para hacer esto.
Traspaso térmico
Radiación termal y barreras radiantees
La radiación termal se abarca de la longitud de onda infrarroja del espectro electromágnetico . Y como toda la radiación electromágnetica no requiere ninguÌn medio en el cual viajar. La cantidad de energía irradiada por un objeto es proporcional su temperatura superficial y su emisividad . Cualquier objeto sobre el cero absoluto irradia un cierto grado de radiación termal. Pues todos los objetos irradian la energía hacia una otra, la consideración importante es la dirección neta del flujo de energía.
Las barreras radiantees termales poseen las características de la emisividad baja, de la absorbencia baja y de la alta reflectividad en el espectro infrarrojo. Pueden también exhibir esto para otras longitudes de onda incluyendo la luz visible pero esto no es necesaria para su función como barrera termal. Solamente una pequeña fracción de la energía radiante es absorbida por tal material (la mayoría que es reflejado detrás lejos) y por lo tanto solamente una pequeña fracción re-se emite. Los metales alto polished son tal ejemplo. Inversamente, los materiales oscuros con reflectividad baja absorberán una fracción grande de la energía y emitirán semejantemente una fracción grande. (véase el cuerpo negro, el cuerpo gris )
Conducción termal y barreras conductoras
La conducción ocurre cuando el calor viaja con un medio. La tarifa en la cual ésta ocurre es proporcional al grueso del material, la superficie transversal sobre el cual viaja, los gradientes de temperatura entre sus superficies y su conductividad termal .
La mayoría de los gases incluyendo el aire son conductores pobres. Las barreras conductoras incorporan a menudo una capa o los bolsillos de aire para retardar traspaso térmico. Los ejemplos incluyen la espuma de poliestireno o ventanas esmaltadas dobles. El traspaso térmico conductor es reducido en gran parte por la presencia de los espacios aire-llenados (que tiene conductividad termal baja) algo que por el material sí mismo. Por una parte, metal la alta conductividad termal del objeto expuesto y permitir que la conducción de calor ocurra fácilmente.
La eficacia de una barrera radiante se niega si linda alguÌn material con alta conductividad termal. Por ejemplo la hoja reflexiva necesita ser proporcionada un boquete de aire adecuado a funcionar adecuado.
Transferencia convectiva y barreras convectivas
La transferencia de calor de convección ocurre entre dos objetos separados por un interfaz móvil del líquido o del gas. Las corrientes convectivas conducidas por energía térmica ocurren entre los objetos. Las características físicas del líquido o el gas y la velocidad en los cuales las moléculas viajan influencia el índice de transferencia. La convección puede reducido dividiendo el medio convectivo en los pequeños compartimientos para evitar que las corrientes grandes formen.
Barreras combinadas
Los materiales que son de uso frecuente reducir la conducción también disminuyen la convección. Los pequeños espacios aéreos retardan el movimiento convectivo. Hay una densidad ideal del material que maximiza ambos efectos simultáneamente.
Otro ejemplo donde se combinan diversos sistemas es las superficies y el vacío reflexivos en un frasco de vacío, o recipiente del Dewar .
El traspaso térmico de comprensión es importante al planear cómo aislar a un objeto o a una persona del calor o frío, por ejemplo con la opción correcta de la ropa aislada, o de poner los materiales de aislamiento debajo del en-piso calentar los cables o las pipas para dirigir tanto calor como sea posible hacia arriba en la superficie del piso y reducir pérdida de calor a la tierra debajo.
Factores que comprometen el aislamiento
Humedad
Los materiales húmedos pueden perder la mayor parte de sus características aisladores. La opción del aislamiento depende a menudo de los medios usados para manejar la humedad y la condensación en un lado o el otro del aislador termal. El aislamiento de la ropa y del edificio depende de este aspecto para funcionar según lo esperado.
Enlace del calor
Comparativamente más caudales caloríficos a través de una trayectoria de menos resistencia que a través de las trayectorias aisladas. Esto se conoce como un puente termal, el escape del calor, o cortocircuitos. El aislamiento alrededor de un puente está de poca ayuda en la prevención de la pérdida o del aumento de calor debido al enlace termal; el enlace tiene que ser reconstruido con materiales más pequeños o más insulative. Un ejemplo común de esto es una pared aislada que tiene una capa de material de aislamiento rígido entre los pernos prisioneros y la capa del final. Cuando se desea un puente termal, puede ser una fuente de calor, el disipador de calor o una pipa de calor .
Requisitos calculadores
Los estándares industriales son a menudo " reglas de thumb" convertido durante muchos años, esa compensación muchas metas en conflicto: qué gente pagará, coste de fabricación, clima local, las prácticas del edificio tradicional, y los estándares diversos de la comodidad. Calor-transferir el análisis puede ser realizado en usos industriales grandes, pero en situaciones del hogar (las aplicaciones y aislamiento del edificio), la hermeticidad es la llave en la reducción del traspaso térmico debido a la convección (forzada o natural) de la fuga de aire. Una vez que se alcanza la hermeticidad, ha sido a menudo suficiente elegir el grueso de la capa insulative basada en reglas de pulgar. Las vueltas de disminución se alcanzan con cada uno duplicación sucesiva de la capa insulative.Puede ser demostrado que para algunos sistemas, hay un grueso mínimo del aislamiento requerido para que una mejora sea observada.
Usos
Ropa
La ropa se elige para mantener la temperatura del cuerpo humano.
Para compensar el alto calor ambiente, arropando debe permitir al sudor evaporarse (refrescándose por la evaporación). Cuando anticipamos temperaturas altas y el esfuerzo físico, el billowing de la tela durante el movimiento crea las corrientes de aire que aumentan la evaporación y el enfriamiento. Una capa de tela aísla levemente y guarda el refrigerador de las temperaturas de piel que de otra manera.
Para combatir humedad fría, de evacuación de la piel es todavía esencial mientras que varias capas pueden ser necesarias alcanzar simultáneamente esta meta mientras que emparejan su producción de calor interna a las pérdidas de calor debidas enrollar, a la temperatura ambiente, y a la radiación del calor en espacio. También, crucial para el calzado, es el aislamiento contra la conducción del calor en los materiales sólidos.
Edificios
considera también:
l aislamiento del edificio Mantener temperaturas aceptables en edificios (calentando y refrescándose) utiliza una proporción grande de consumo de energía total por todo el mundo. Cuando haber aislado bien, un edificio :
es económico de energía, así ahorrando el dinero del dueño.
proporciona más temperaturas uniformes a través del espacio. Hay menos gradiente de temperatura verticalmente (entre la altura del tobillo y la altura de la cabeza) y horizontalmente de las paredes exteriores, de los techos y de las ventanas a las paredes interiores, así produciendo un ambiente más cómodo del inquilino cuando las temperaturas exteriores son extremadamente frías o calientes.
tiene costo que se repite mínimo. Desemejante del equipo de la calefacción y de enfriamiento, el aislamiento es permanente y no requiere mantenimiento, mantenimiento, o el ajuste.
Muchas formas de aislamientos termales también absorben el ruido y la vibración, ambas que vienen del exterior y de otros cuartos dentro de la casa, así produciendo un ambiente más cómodo del inquilino.
El aislamiento de la pipa es también importante en los edificios para las pipas que llevan los líquidos heated o refrescados.
Ver también el Weatherization y la masa termal ; ambos describen métodos importantes de ahorrar energía y de crear comodidad.
Industria
En industria, la energía tiene que ser expendida para levantar, para bajar, o para mantener la temperatura de objetos o de líquidos de proceso. Si éstos no se aíslan, éste aumenta los requisitos de la energía térmica de un proceso, y por lo tanto del coste y de las consecuencias para el medio ambiente.
Viaje espacial
La nave espacial tiene requisitos muy exigentes del aislamiento. Los aisladores ligeros son un requisito fuerte, pues masa adicional en un vehículo de ser lanzado en órbita de tierra o más allá son extremadamente costosos. En espacio, no hay atmósfera para atenuar la energía irradiada del sol, así que la superficie de objetos en espacio calienta para arriba muy rápidamente. En espacio, el calor no se puede emitir por transferencia de calor de convección, ni conducir a otro objeto. El aislamiento de múltiples capas, la hoja de oro considerada a menudo el cubrir de los satélites y de las puntas de prueba de espacio, se utiliza para controlar la radiación termal, al igual que las pinturas de la especialidad.
El lanzamiento y el reingreso ponen tensiones mecánicas severas en la nave espacial, así que la fuerza de un aislador es críticamente importante (según lo visto por la falta de la espuma aislador en la lanzadera de espacio Colombia ). El reingreso a través de la atmósfera genera mismo las temperaturas altas, requiriendo aisladores con las características termales excelentes, por ejemplo el carbón reforzado - los azulejos compuestos de la fibra de la silicona del cono y de nariz del carbón de la lanzadera de espacio .
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