Objevme tepelné záření i ve stavebnictví

V článcích v titulech našeho vydavatelství se poměrně do hloubky zabývám vytápěním a sice z pohledu většinou dominantní entity - tepelného záření. Když jsem před lety s tímto tématem začínal, netušil jsem, jak hluboce je tepelné záření nepochopeno a to jak ve stavební tepelné technice, tak v oboru TZB-vytápění.

Zároveň se omlouvám těm, kterých jsem se svým úvodním tvrzením snad dotkl. Podstata je v tom, že si i odborníci představují tepelné záření jako elektromagnetické vlnění, které jen přeskakuje mezi tělesy. Jinak řečeno záření, které povrchy těles vysílají, jiné zas pohlcují a naopak.

Tepelné záření ale na hmotě nezávisí, je pouze produktem teploty, kterou hmota systému dodává. Když psal Planck teorii záření černého tělesa, nemyslel záření opouštějící těleso, ale hustotu záření v černém tělese, které modeloval dutinou. Planck tuto hustotu počítal na základě představy, že elektromagnetické záření v dutině tvoří stojaté vlny, jejichž uzly (místa s nulovou velikosti elektrické i magnetické složky) jsou na stěnách dutiny. Záření si tak nevyměňovalo energii se stěnami; dnes bychom řekli, že stěny černého tělesa (=dutiny) byly dokonale reflexní. A ještě přidal podmínku, že se energie fotonů v dutině mění jen po celistvých kvantech. Výsledná teorie i dnes udivuje svou dokonalou shodou s pozorováním.

Je na čase změnit pohled na tepelné záření: lidé a tělesa atp. nejsou ostřelováni či „sprchováni“ zářením od jiných těles, ale jsou zejména ponořeni do obklopujícího prostorového tepelného záření, které je určeno jeho teplotou. Toto záření je i uvnitř těles a těl, podobně jako existuje vzduch či voda v suché (resp. mokré) mycí houbě. Tepelné záření tím připomíná plyn, fyzikové mu říkají fotonový. Fotony, na rozdíl od molekul, se navzájem prostupují a proto se fotonové plyny mísí podstatně rychleji, než ty obyčejné. Také sdílení tepla pomocí fotonů je podstatně intenzivnější, než prouděním molekul, zejména na větší vzdálenosti.

Přijetí tohoto fyzikálního konceptu problematiku přestupu tepla mezi konstrukcemi a vnitřním, resp. venkovním prostředím, které je zastarale popisováno jako problém vedení a proudění vzduchu. Je to podobná a možná ještě větší chyba, než kdybychom zanedbali vliv Slunce na teplotu Zeměkoule.

Tomuto tématu se věnují dva prosincové články ve dvou našich titulech. Článek "Součinitel prostupu tepla. Veličina bez nápadu" ve Stavebnictví a interiér č. 12/2015 a článek "Vysokoteplotní sálavé vytápění v zemědělství" v Agrojournalu č. 4/2015.

Aplikace sálavého vytápění v kostele. Infračervené sálavé panely ohřívají stěny, podlahu, lavice a další povrchy v kostele a ty pak vytvočí vhodnou teplotu prostorového tepelného záření.

Jiří Hejhálek