Из курса физики известно, что передача тепла происходит:

• посредством теплового излучения — электромагнитное излучение, испускаемое веществом и возникающее за счёт его внутренней энергии;

• посредством конвекции (от convectio — принесение, доставка) — явление переноса теплоты в жидкостях, газах или сыпучих средах потоками самого вещества;

• через теплопроводность - перенос теплоты частицами вещества (молекулами, атомами, электронами) в процессе их теплового движения, т.е. передача теплоты от одного тела к другому при их контакте или от одной, более нагретой части тела к другой, менее нагретой.

С тепловыми излучениями мы сталкиваемся летом, загорая под лучами солнца или зимой, у костра. Сидя у костра, мы чувствует, что нагревается только та часть тела, которая обращена к огню. Это объясняется тем, что тепловое или световое излучение распространяются прямолинейно и, поставив преграду на его пути можно защититься от его воздействия.

Конвекция или движение воздуха в быту имеет другое название - сквозняк, ветер. Мы не говорим «конвекция», а говорим: «Закройте дверь, дует». Причина движения воздуха заложена в стремлении природы к равновесию. И если где-то тепло, а где-то холодно, то теплый и холодный воздух начнут двигаться навстречу друг к другу, так, что бы уравнять образовавшуюся разницу в температуре.

Так же часто человек сталкивается и с теплопроводностью. Мы точно знаем, что не надо дотрагиваться до раскаленной печки или утюга, и надеваем теплые вещи, когда выходим на мороз.

Ярким примером использования механизмов передачи тепла является термос.

Если вы попробуете надолго сохранить воду горячей в стеклянной колбе, то у вас ничего не выйдет. Замотав колбу в толстое полотенце или поставив её в ещё одну колбу, так, чтобы боковые поверхности не соприкасались, вы сохраните воду горячей гораздо дольше. Внешняя колба затрудняет доступ холодного воздуха к внутренней колбе и уменьшает передачу тепла за счет конвекции. Если поверхность внутренней колбы сделать зеркальной, то зеркало будет отражать тепло, уходящее из колбы посредством излучения, и такие две колбы образуют термос, в котором горячая вода сохраняется очень долго.

Окно – термос. Какая аналогия между термосом и окном?

Окно с одним стеклом будет лучше отдавать тепло комнаты, чем окно с двумя стеклами. Сделав внутреннее стекло, как в термосе, «зеркальным», отражающим тепло, мы получим «окно – термос», которое не будет выпускать тепло из комнаты. Разница между термосом и окном лишь в том, что окно в отличие от термоса остается прозрачным и пропускает только свет, а тепло задерживает.

Решить эту задачу помогли тонкие серебряные покрытия (Ag) – прозрачные и почти невидимые для человеческого глаза. Через стекло с таким «серебряным зеркалом» проходит в достаточном количестве свет, но не проходит тепло и такое стекло называют «тепловым зеркалом», теплоотражающим, селективным, низкоэмиссионным (английское название - Low E), И-стеклом или энергосберегающим стеклом.

Если принять за 100% тепло, уходящее через окно с одним стеклом, то через окно с двумя стеклами тепла уйдет в два раза меньше. Окно с энергосберегающим стеклом пропускает через себя тепла в 3 – 9 раз меньше, чем окно с одним стеклом.

В окне с обычными стеклами передача тепла происходит следующим образом - 70% тепла уходит посредством излучения и 30% - путём конвекции и теплопроводности.

Численное выражение количества тепла, уходящее или приходящее через окно, характеризуется величиной R, называемой «сопротивление теплопередаче», и измеряется в м²●^оС / Вт.

Величина k = 1/R, называемая коэффициентом теплопроводности, показывает, какое количество тепла проходит через один квадратный метр окна при разности температур между внутренней и внешней его поверхностью, равной одному градусу Цельсия.

Например, R=0,5 м²●^оС / Вт. Это означает, что при разнице температур с двух сторон стеклопакета равной одному градусу через один квадратный метр уходит 2 Вт тепла.

Если разница температур достигает 10 ^оС, то через стеклопакет уходит 20 Вт.

Если площадь окна равна 2 м² , то через него уходит 40 Вт.

Чем больше R, тем меньше тепла проходит через окно.

В Европе эффективную тепловую проводимость (U_эфф) рассчитывают вычитанием от расчетной тепловой проводимости (U_расч) произведения коэффициента затенения (G), умноженного на коэффициент притока тепла через окно – S.