輻射柵欄─與熱輻射有關的應用

輻射柵欄(Radiant Barriers)─與熱輻射有關的應用
國立彰化高級中學姜志忠教師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

輻射柵欄應用在隔熱建材上，主要功能在減低因為熱輻射所產生的熱量轉移。所有物質因為溫度的關係，會透過熱輻射釋放能量。而釋放的能量多寡由表面溫度與表面性質（以放射率表示）決定。放射率介於 $$0$$ 到 $$1$$ 之間，放射率越高，在該波長輻射出的能量越多。

另一個特質為反射比，這是衡量物體在某個特定波長時反射能力的大小，也是介於 $$0$$ 與 $$1$$ 之間，針對某特定波長，放射率與反射比之總和為 $$1$$。代表在特定波長下，高放射率的物質，其反射率較低。這個特製造成隔熱建材的功能，因為輻射柵欄希望低放射率（不會放熱）與高反射率（不會吸熱），如此可以減少熱輻射，並且可以反射多數的熱。

作為輻射柵欄的物質，在設定的工作波長（在某特定波長隔熱效果最好）必須具有低的放射率（小於 $$0.1$$）。對典型的建材，工作波長常處於中到長紅外線的範圍，也就是波長約在 $$3$$ 到 $$15$$ 微米左右。

幸運的是，輻射柵欄在視覺上未必呈現高反射率（高度反光，感覺刺眼）。這是因為雖然在同一波長放射率與反射率之和為 $$1$$，但在可見光範圍內的反射率與熱輻射波段內的放射率之和未必等於 $$1$$（因為波長不同）。因此，人類可能創造出視覺上黑色表面（對於可見光有低反射率），但卻具有低的熱放射率（對於紅外線有低放射率，比較不會釋放熱量）。

輻射柵欄必須能在開放空間中適當的發揮作用。在夏天的白天，太陽能被屋頂吸收，並將熱量輻射天花板，當輻射柵欄放在屋頂下方，與屋頂間存在空氣層，多數來自屋頂的輻射熱被輻射柵欄反射到屋頂，同時，柵欄的低放射率可避免輻射柵欄將過多熱量輻射到室內。

資料來源

1. http://en.wikipedia.org/wiki/Radiant_barrier