Скільки сонячного тепла проходить крізь два шари віконних гардин?
Влітку вікна перетворюються на духовки.
Ви засмикуєте штори.
Ціль проста: зупинити спеку.
Але фізика ускладнюється, коли додається другий шар.
Розглянемо сценарій.
У вас встановлені рулонні жалюзі, що щільно прилягають до скла. Зверху на них важкі портьєри.
Один шар затримує половину енергії. Це базовий рівень. Тканина нагрівається, поглинає сонячну радіацію, а потім випромінює тепло назад. Половина відбивається назад у вікно, а інша половина потрапляє до кімнати.
Тепер додамо другий шар.
Жалюзі на склі. Порт’єри поверх жалюзі.
Логіка нагадує просте множення.
Якщо перший шар блокує 50%, він пропускає інші 50%. Другий шар бере ці 50%, що залишилися, і блокує 50% від них. Половина від 50% дорівнює 25%.
Значить, у кімнату проникає 25% сонячної енергії, правда?
Неправильно.
Ця математика помилкова, тому що вона ігнорує, куди насправді подінеться тепло.
Подумайте про теплову рівновагу.
Обидва шари нагріваються. Обидва випромінюють тепло у двох напрямках: назовні, до вікна, та всередину, у кімнату.
Жалюзі приймають сонячну енергію. Половина відбивається назовні. Половина передається портьєрам.
Але портьєри не просто пасивно висять. Вони також гарячі. Вони поглинають тепло від жалюзі і від прямого сонячного світла, що просочується крізь них. Порт’єри випромінюють 50% свого тепла назад назовні і 50% всередину.
Ключовий момент у первинному проходженні, а й у постійному обміні теплом.
Тепло, що застрягло між двома шарами, застряє знову і знову, прагнучи рівноваги.
Відповідь виявляється вищою 25%.
Насправді це 33%.
Одна третина сонячної енергії потрапляє до кімнати.
Чому?
Тому що внутрішній шар (портьєри) випромінює половину свого тепла до кімнати. Але це тепло надходить від енергії, що пройшла крізь зовнішній шар. Система створює «пляшкову шийку», яка змушує більшу частку всієї поглиненої енергії проникати у внутрішній простір, ніж передбачала б проста лінійна модель блокування.
Не вірте мені на слово. Намалюйте схему.
Почніть із 100 одиниць сонячної енергії.
- Жалюзі : Поглинають 100 одиниць. Випромінюють 50 назовні і 50 всередину.
- Портьєри : Отримують 50 одиниць від жалюзі. Поглинають їх. Тепер вони мають 50 одиниць енергії. Вони випромінюють 25 назовні (у бік жалюзі) та 25 всередину (у бік кімнати).
Зачекайте.
Якщо на цьому зупинитися, здається, що до кімнати потрапило 25 одиниць.
Але тепло, що випромінюється “назад” від портьєр у бік жалюзі, досягає жалюзі.
