发射率(Emissivity)与铝箔表面的反射率是什么?

发射率(Emissivity 或 Emittance,ε) 是介于 0 和 1 之间的数值,表示与理想黑体相比,材料表面辐射出多少热量。光亮的铝箔发射率低:它发射和吸收的辐射热都很少,换句话说就是反射了大部分辐射热。这种效果只有在铝箔面对空气层时才存在;如果铝箔紧贴其他材料,热量会直接以传导方式通过。发射率是表面性能,不是保温材料的热阻(R 值)。
发射率与反射率的关系
热量有三种传递方式:传导、对流和辐射,参见 热量如何进入建筑。发射率只与第三种有关。
对于辐射无法穿透的不透明表面,入射的辐射热要么被吸收,要么被反射;而善于吸收辐射的表面同样善于发射辐射。因此:
- 低发射率 = 吸收少、发射少、反射多
- 高发射率 = 吸收多、发射多、反射少
木材、砖、混凝土、石膏板和裸露的玻璃棉等普通建筑材料发射率高,光亮的铝表面发射率很低。反射隔热材料制造商协会(RIMA-International)以发射率不超过 0.1 来定义辐射屏障(Radiant Barrier)。
这里说的是热(红外)辐射,不是可见光。白色表面能很好地反射光线,但发射率仍然很高;光亮的金属表面发射率才低。
为什么铝箔需要空气层?
辐射需要一个空隙才能从一个表面传到另一个表面,例如从发烫的屋面板穿过屋顶空间到达吊顶。只要这个空隙的任一侧有低发射率表面,穿过的辐射就会大幅减少。
如果铝箔被其他材料两面紧紧夹住、没有空气层,就没有辐射可减。热量以传导方式穿过铝箔,而铝是非常好的导热体,反射效果几乎完全消失。
实际做法:
- 让铝箔至少有一面朝向空气层
- 注意不要让保温材料或其他材料压住铝箔而把空气层挤掉
- 空气层的尺寸、热流方向和通风都会影响整个系统的效果
实际应用参见 反射隔热箔如何工作。
灰尘和表面老化有什么影响?
低发射率属于洁净、光亮的表面。表面变了,数值也会变。
- 灰尘 — 落在铝箔上的灰尘使表面吸收更多辐射。朝上的铝箔会随时间积灰,朝下的铝箔能保持洁净更久
- 腐蚀与氧化 — 湿气、化学品或与碱性材料接触会使铝表面失去光泽
- 涂层与污渍 — 表面的涂层、胶粘剂或油膜都可能改变发射率
测试标准指出,材料表面的发射率会随使用年限而劣化,因此才有便携式方法用于现场复测。产品资料中的数值是新表面的数值。
发射率与 R 值有何不同?
| 发射率(ε) | R 值(热阻) | |
|---|---|---|
| --- | --- | --- |
| 属于什么的性能 | 表面 | 有厚度的材料层 |
| 对应的传热方式 | 辐射 | 主要是材料内部的传导 |
| 是否取决于厚度 | 否 | 是,越厚 R 值越高 |
| 是否需要空气层 | 需要 | 不需要 |
| 测试标准示例 | ASTM C1371、ASTM E408 | ASTM C518、ASTM C177 |
薄薄的铝箔本身几乎没有 R 值,它的作用来自减少穿过空气层的辐射,这取决于整个系统的安装方式。因此"反射 95% 的热量"指的是照到表面的辐射中被反射的比例,并不表示进入房屋的热量减少 95%。房屋原有的 R 值越高,反射表面额外带来的效果就越小。参见 热阻 R 值是什么。
采用铝箔表面的产品
- 双面反射铝箔: ESKIMO FOIL 101F — 资料给出铝箔表面反射率 97%,用于屋架下方、吊顶上或墙体空腔内,铝箔面前需要有空气层
- 铺在吊顶上的全包铝箔岩棉: ROCKWOOL Rock Chill — 资料给出热反射率最高 95%,以及保温材料本身的 R 值 12.17 hr·ft²·°F/Btu,这是两个独立的数值
- 铺在吊顶上的全包铝箔玻璃棉: SCG STAY COOL — 以加筋铝箔全包覆,资料给出 75 毫米保温材料的 R 值为 1.79 m²·K/W
- 单面铝箔的闭孔橡塑保温材料: AERO-ROOF — 单面加筋铝箔,安装在屋面下方,或铝箔面朝上安装在吊顶龙骨上;其资料没有给出表面发射率
对于铺在吊顶上的铝箔包覆保温材料,上表面会随时间积灰,但保温材料本身仍按其 R 值阻隔热量。在这类产品中,铝箔还起到包住纤维和防潮的作用。
铝箔导电
铝箔是导体。屋顶空间和吊顶内通常有电线和灯具。不要让铝箔接触接线处或绝缘破损的电线,切勿把钉子钉在电线上,并按制造商要求与发热的灯具保持距离。如无把握,请先让电工检查。
参考资料
- Florida Solar Energy Center (University of Central Florida) — Radiant Barriers: A Question and Answer Primer (FSEC-EN-15)(空气层、铝箔朝向、灰尘、与原有保温水平的关系、电线注意事项)
- ASTM International — ASTM C1371 Standard Test Method for Determination of Emittance of Materials Near Room Temperature Using Portable Emissometers(范围;发射率随年限劣化)
- ASTM International — ASTM E408 Standard Test Methods for Total Normal Emittance of Surfaces Using Inspection-Meter Techniques(相对于黑体的发射率定义)
- RIMA-International — Technical Bulletins(目录:TB 102 辐射屏障定义、TB 105/106 铝表面氧化、TB 110 封闭空气层)
- GetBestInsulations — ESKIMO FOIL 101F、ROCKWOOL Rock Chill、SCG STAY COOL 和 AERO-ROOF 的已核实产品数据(依据各产品页面所列的制造商文件)
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