Anwendungen von Wärmeisolatoren
Kleidung
Der Zweck der Kleidung ist ähnlich. Die isolierenden Eigenschaften von Kleidung ergeben sich aus den isolierenden Eigenschaften von Luft. Gase weisen im Vergleich zu Flüssigkeiten und Feststoffen schlechte Wärmeleitungseigenschaften auf und sind daher ein gutes Isolationsmaterial, wenn sie eingeschlossen werden können (z. B. in einer schaumartigen Struktur). Luft und andere Gase sind im Allgemeinen gute Isolatoren. Der Hauptvorteil liegt jedoch in der Abwesenheit von Konvektion. Ohne Kleidung würde unser Körper in ruhiger Luft die Luft in direktem Kontakt mit der Haut erwärmen und würde sich bald einigermaßen wohl fühlen, da Luft ein sehr guter Isolator ist. Es muss hinzugefügt werden, auch in diesem Fall wird Luft aufgrund natürlicher Konvektion strömen. Bei der natürlichen Konvektion erhält die einen Körper umgebende Luft Wärme und wird durch Wärmeausdehnung erwärmtwird weniger dicht und steigt auf. Die Wärmeausdehnung der Luft spielt eine entscheidende Rolle. Mit anderen Worten fallen schwerere (dichtere) Komponenten, während leichtere (weniger dichte) Komponenten ansteigen, was zu einer Bewegung der Luftmasse führt.
Im Wind würde die unseren Körper umgebende warme Luft durch kalte Luft ersetzt, wodurch der Temperaturunterschied und der Wärmeverlust des Körpers erhöht würden. Kleidung ist ein Hindernis für diese Luftbewegung. Der Hauptvorteil liegt in der Abwesenheit einer großflächigen Konvektion. Darüber hinaus werden Kleidungsstücke aus Materialien hergestellt, die im Allgemeinen gute Isolatoren sind. Viele Isoliermaterialien (z. B. Wolle) funktionieren einfach dadurch, dass sie eine große Anzahl gasgefüllter Taschen aufweisen, die eine großflächige Konvektion verhindern . Der Wechsel von Gastasche und festem Material führt dazu, dass die Wärme über viele Grenzflächen übertragen werden muss, was zu einem raschen Abfall des Wärmeübertragungskoeffizienten führt.
Gebäudeisolierung
Um die Wärmeverluste in der Industrie und auch im Hochbau zu minimieren , wird häufig Wärmedämmung eingesetzt. Der Zweck der Wärmedämmung besteht darin, den gesamten Wärmeübergangskoeffizienten durch Hinzufügen von Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit zu verringern. Die Wärmedämmung von Gebäuden ist ein wichtiger Faktor für den thermischen Komfort der Bewohner. Die Wärmedämmung reduziert unerwünschte Wärmeverluste und reduziert auch unerwünschte Wärmegewinne. Daher kann die Wärmedämmung den Energiebedarf von Heizungs- und Kühlsystemen senken. Es muss hinzugefügt werden, es gibt kein Material, das Wärmeverluste vollständig verhindern kann, Wärmeverluste können nur minimiert werden.
Ähnlich wie bei Kleidung basiert die Wärmedämmung auf Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit und deren Geometrie (z. B. Doppelglasfenster). Die isolierenden Eigenschaften dieser Materialien ergeben sich aus den isolierenden Eigenschaften der Luft. Viele Isoliermaterialien (z. B. Wolle) funktionieren einfach dadurch, dass sie eine große Anzahl gasgefüllter Taschen aufweisen, die eine großflächige Konvektion verhindern . Die Geometrie dieser Materialien spielt ebenfalls eine entscheidende Rolle. Beispielsweise wird durch eine Vergrößerung der Breite der Luftschicht, beispielsweise durch Verwendung von zwei durch einen Luftspalt getrennten Glasscheiben, der Wärmeverlust mehr als nur durch eine Vergrößerung der Glasdicke verringert, da die Wärmeleitfähigkeit von Luft viel geringer ist als die von Glas .
