Straling is het transport van energie
door lucht en andere gassen in de vorm van elektromagnetische
trillingen
(straling). Er zijn verschillende soorten straling zoals lichtstraling, röntgenstraling en infraroodstraling.
Warmteoverdracht vindt voornamelijk plaats via infraroodstraling. (Bij
hoge temperaturen ook door zichtbaar licht, denk aan gloeiend ijzer bij de
smidse.)
Elk materiaal geeft
warmtestraling af. Koudere voorwerpen stralen minder warmte uit dan
warmere. De mate waarin warmtestraling plaatsvindt, wordt niet alleen bepaald door de temperatuur van het oppervlak,
maar ook door het materiaal zelf. Dit laatste wordt uitgedrukt in een emissiecoëfficiënt. De meeste bouwmaterialen,
zoals bijvoorbeeld baksteen, beton en
hout, hebben een hoge emissiecoëfficiënt (ca.
0,9) en stralen
dus relatief gemakkelijk warmte uit. Anders gezegd: dergelijke materialen verliezen relatief
eenvoudig hun warmte als gevolg van warmteoverdracht door straling. Aluminium heeft juist
een lage emissiecoëfficiënt (glimmend metaal ca. 0,1; geoxideerd ca.
0,4). Met de toepassing van
aluminium(folie) kan de warmte-emissie via de bouwmaterialen
dus sterk worden beperkt.
Een zwart lichaam is de ultieme bron voor warmtestraling, mede daarom waren
kachels vroeger altijd zwart.
de warmtestroom is bij straling afhankelijk van:
. gaseigenschappen (stralingsconstante
σ)
. temperatuurverschil (ΔT)
. temperatuur (T)
. emissiecoëfficiënten (e of
ε)
. oppervlakte (A)
een zeer eenvoudig voorbeeld van
straling:
De hoeveelheid warmte die een bepaald oppervlak van een bepaald materiaal
uitstraalt, wordt berekend met de Wet van Stefan-Boltzmann:
Q = ε * 56,7 * 10-9 * T4
(= ε * σ * T4 = ε * Qz)
waarbij:
Q = de warmtestroomdichtheid van de afgegeven straling (W/m2)
ε = de emissiecoëfficiënt van het materiaaloppervlak
T = de absolute temperatuur (K)
σ = stralingsconstante of Boltzmann-constante (W/m2K4)
Qz = de warmtestraling van het "zwarte lichaam"
Ideaal gezien is de mate van absorptie van een object (de mate waarin het de
warmte opneemt) gelijk aan de mate waarin het straling uitzendt. Voor specifieke
voorwerpen die uit een samenstel van materialen bestaan, zoals pv-panelen
(voor levering van elektriciteit) en zonnecollectoren (voor levering van warmte)
is dit juist niet het geval: hier wordt ervoor gezorgd dat er veel straling het
paneel of de
collector in kan treden en weinig straling weer wordt uitgezonden.
Straling wordt ook gedefinieerd als een uitgebreid spectrum van deeltjes
(fotonen) met wisselende golflengte en energie. Elektromagnetische straling kan
op deze manier worden beschouwd als een stroom van fotonen, die een bepaald statistisch gedrag
hebben waardoor ze een golfkarakter krijgen. Straling, en dus ook
warmtestraling, bestaat uit elektromagnetische golven.
Met dank aan MG Meuwissen
Gerritsen (aangehaalde tekst en afbeelding) en Marc Roos (HRO, Hogeschool
Rotterdam).