Wärmestrahlung zum Isolieren reflektieren?

Wissenschaft Naturwissenschaften allgemein
#1

Hallo

Ich frage mich gerade ob es möglich, ist reine Wärmestrahlung mit einer reflektierenden Oberfläche daran zu hindern, den darunter liegenden Untergrund zu stark aufzuheizen. Ich Denke dabei an die „Goldfolien“, mit denen Satelitten umhüllt sind, das dient doch auch der Reflektion von „Wärme“, um zu verhindern das sie im Sonnenlicht überhitzten.

Folgendes Szenario habe ich dabei „im Auge“:

Zwei Platten stehen sich in einem gewissen Abstand gegenüber. Dazwischen strömt Luft (laminarer Bereich). Eine der Platten hat eine Oberflächentemperatur von rund 300°C. Die gegenüberliegende Platte zu Beginn 20°C. Alles liegt im Dunkeln, also kein sichtbares Licht. Ziel ist es auf der Aussenseite der kühleren Platte, eine möglichst geringe Erwärmung zu erziehlen (Die Materialien werden hier mal „ignoriert“).
Nun wird sich trotz der dazwischen strömenden Luft, die kühlere Platte aufheizen. Der Wärmeübergang bei diesen Temperaturen spielt sich meines Wissens, in dem Temperaturbereich, noch hauptsächlich über die Strahlung ab.
Kann man nun, um die Isolation zu verbessern, mit einer reflektierenden Oberfläche (Goldfolie oder ähnliches), die Wärmestrahlng sozusagen „zurück reflektieren“ und effentuell mit einer entsprechenden Farbe auf der heisseren Platte die „zurückgeworfene Wärme“ optimal aufnehemen? Mir schwebt also vor zu verhindern, dass die Wärme überhaupt in die gegenüber liegende Platte zu 100prozent eindringen kann, sondern nur ein Teil davon.

Ich hoffe jetzt, ich habe mich verständlich ausgedrückt, und bin sehr gespannt darauf zu erfahren, ob das vom Ansatz her überhaupt zu einem spührbaren Effekt führen könnte.

Gruss
Christian

#2

Hi,

klar geht das.
Allerdings wird die zu isolierende Platte allmählich doch heiss.
Deine Ausführungen sind grundsätzlich richtig.
Beispiel: Thermosflaschen sind innen verspiegelt.
Gruss,

#3

Hallo,
die Absorbtion von Wärmestrahlung der kalten Platte kannst Du
natürlich durch eine gut reflektierende Oberfläche reduzieren.
Prinzipiell ist da jede metallisch blanke Fläche sehr gut geeignet.
Die Oberfläche muß dazu nicht mal spiegelglatt sein. Auch eine
diffuse Oberfläche reflektiert gut, solange die Oberfläche
eben metallisch blank ist.

Das Problem ist aber die Korrosion der Oberfläche. Da kommt dann
schnell eine Oxidschicht ins Spiel, die einen anderen Absorbtions-
koeff. hat. An diese Stelle kommt dann evtl. die Goldfolie ins
Spiel. Ich würde da aber erstmal nicht zuviel Aufwand treiben,
solange die Absorbtion der Wärmestrahlung deutlich kleiner ist als
der Wärmeübergang durch Konvektion ist.
Eine blanke Alu-Oberfläche hat auch erstmal einen sehr kleinen
Absorbtionskoeff.
Schau mal in diesen Link, der hat zwar nix mit dem Thema zu tun,
aber da sind paar Hinweise und Links zum Thema Berechnung
Strahlungswärme und Konvektion gegeben.

Dann ist da natürlich noch das Problem der Abstrahlung der heißen
Platte. Die kannst Du ja ebenfalls mit der Oberflächenfarbe beeinflussen. Da wäre evtl. eine Edelstahlplatte zweckmäßig.

Ich weiß ja nicht, ob das ganze Langzeitstabil sein soll. In diesem
Fall ist einiges zu bedenken.
Gruß Uwi

Folgendes Szenario habe ich dabei „im Auge“:

Zwei Platten stehen sich in einem gewissen Abstand gegenüber.
Dazwischen strömt Luft (laminarer Bereich). Eine der Platten
hat eine Oberflächentemperatur von rund 300°C. Die
gegenüberliegende Platte zu Beginn 20°C. Alles liegt im
Dunkeln, also kein sichtbares Licht. Ziel ist es auf der
Aussenseite der kühleren Platte, eine möglichst geringe
Erwärmung zu erziehlen (Die Materialien werden hier mal
„ignoriert“).
Nun wird sich trotz der dazwischen strömenden Luft, die
kühlere Platte aufheizen. Der Wärmeübergang bei diesen
Temperaturen spielt sich meines Wissens, in dem
Temperaturbereich, noch hauptsächlich über die Strahlung ab.
Kann man nun, um die Isolation zu verbessern, mit einer
reflektierenden Oberfläche (Goldfolie oder ähnliches), die
Wärmestrahlng sozusagen „zurück reflektieren“ und effentuell
mit einer entsprechenden Farbe auf der heisseren Platte die
„zurückgeworfene Wärme“ optimal aufnehemen? Mir schwebt also
vor zu verhindern, dass die Wärme überhaupt in die gegenüber
liegende Platte zu 100prozent eindringen kann, sondern nur ein
Teil davon.

Ich hoffe jetzt, ich habe mich verständlich ausgedrückt, und
bin sehr gespannt darauf zu erfahren, ob das vom Ansatz her
überhaupt zu einem spührbaren Effekt führen könnte.

Gruss
Christian

#4

Folgendes Szenario habe ich dabei „im Auge“:

Zwei Platten stehen sich in einem gewissen Abstand gegenüber.
Dazwischen strömt Luft (laminarer Bereich). Eine der Platten
hat eine Oberflächentemperatur von rund 300°C. Die
gegenüberliegende Platte zu Beginn 20°C. Alles liegt im
Dunkeln, also kein sichtbares Licht. Ziel ist es auf der
Aussenseite der kühleren Platte, eine möglichst geringe
Erwärmung zu erziehlen (Die Materialien werden hier mal
„ignoriert“).
Nun wird sich trotz der dazwischen strömenden Luft, die
kühlere Platte aufheizen. Der Wärmeübergang bei diesen
Temperaturen spielt sich meines Wissens, in dem
Temperaturbereich, noch hauptsächlich über die Strahlung ab.
Kann man nun, um die Isolation zu verbessern, mit einer
reflektierenden Oberfläche (Goldfolie oder ähnliches), die
Wärmestrahlng sozusagen „zurück reflektieren“ und effentuell
mit einer entsprechenden Farbe auf der heisseren Platte die
„zurückgeworfene Wärme“ optimal aufnehemen? Mir schwebt also
vor zu verhindern, dass die Wärme überhaupt in die gegenüber
liegende Platte zu 100prozent eindringen kann, sondern nur ein
Teil davon.

Ich hoffe jetzt, ich habe mich verständlich ausgedrückt, und
bin sehr gespannt darauf zu erfahren, ob das vom Ansatz her
überhaupt zu einem spührbaren Effekt führen könnte.

Gruss
Christian

Hallo Christian
Natürlich ist das möglich. Zwei Dinge müssen aber berücksichtigt werden: einerseits muss die Abstrahlung der warmen Platte minimiert werden (auch ein kleiner Adsorptionskoeff) und andererseits muss die Wärmeaufnahme auf der gegenüberliegenden Seite so klein als möglich sein.
Idealerweise sollte man blankpolierte Metalle beidseits! verwenden.
Ich würde polierten Edelstahl verwenden (es gibt solche die sind selbst nach Jahrzehnten in der Umwelt noch spiegelblank).
Aluminium hat zwar einen sehr guten Reflexionswert, bildet aber immer (auch auf blanker Oberfläche) Aluminiumoxid (Selbstschutz). Diese Schicht ist aber alles andere als Ideal (IR adsorption).
Dies lässt sich sehr leicht in einem Versuch belegen. Setzt man eine Alu-Platte dem Sonnenlicht aus wird sie sehr viel wärmer als eine gleichgrosse Edelstahlplatte. Sie wird sogar wärmer als wenn sie weiss angestrichen wäre.

Gruss Felix