<br><font size=2 face="sans-serif">Good Job, Charlie,</font>
<br>
<br><font size=2 face="sans-serif">The distinction between Solar and Thermal
Bands and the variation of the properties of the material along the wavelengths
are the key to settle this aperient contradiction. &nbsp;</font>
<br>
<br><font size=2 face="sans-serif">Thank you, Charlie.</font>
<br>
<br><font size=2 face="sans-serif">Shawn Lee</font>
<br><font size=2 face="sans-serif">PhD, PE</font>
<br><font size=2 face="sans-serif">&nbsp;</font>
<br>
<br>
<br>
<table width=100%>
<tr valign=top>
<td>
<td><font size=1 face="sans-serif"><b>&quot;D. Charlie Curcija&quot; &lt;curcija@designbuildersoftware.com&gt;</b></font>
<br><font size=1 face="sans-serif">Sent by: &nbsp;bldg-sim-bounces@lists.onebuilding.org</font>
<br><font size=1 face="sans-serif">11/30/2009 07:35 AM</font>
<td>
<table width=100%>
<tr valign=top>
<td>
<div align=right><font size=1 face="sans-serif">To</font></div>
<td><font size=1 face="sans-serif">&lt;muehleisen@iit.edu&gt;, &quot;'Brad
Painting'&quot; &lt;bradpainting@gmail.com&gt;</font>
<tr valign=top>
<td>
<div align=right><font size=1 face="sans-serif">cc</font></div>
<td><font size=1 face="sans-serif">bldg-sim@lists.onebuilding.org</font>
<tr valign=top>
<td>
<div align=right><font size=1 face="sans-serif">Subject</font></div>
<td><font size=1 face="sans-serif">Re: [Bldg-sim] Why should roofs have
high emissivity?</font>
<br></table>
<br>
<table>
<tr valign=top>
<td>
<td></table>
<br></table>
<br>
<br>
<br>
<br><font size=2><tt>Whoa, just a moment! &nbsp;This discussion is starting
to deteriorate into half<br>
truths and inaccuracies. &nbsp;First of all, most common (and inexpensive)
paints<br>
satisfy criteria of having high solar reflectance and high thermal<br>
emissivity. &nbsp;Ordinary white paint meets this criteria and for that
reason is<br>
very applicable for cool roofs. &nbsp;The key here is that there are two
major<br>
bands of radiation, Solar (encompassing roughly UV, visible and near<br>
infra-red wavelengths - from around 0.38 microns to 2.5 microns) and far<br>
infra-red (also known as thermal) band (from about 2.5 microns to 50<br>
microns). &nbsp;Sun, with &quot;surface&quot; temperature of around 9300
F emits radiation<br>
in, well Solar band, hence the name of the band. &nbsp;Absorbed radiation
in a<br>
roof surface emits radiation energy in thermal band, because its temperature<br>
is 100-200 F, which is much less than 9300 F. &nbsp;Thus, surface properties
need<br>
to be evaluated at these two major bands.<br>
<br>
Kirchoff's Law states that emissivity and absortivity of a surface is same<br>
at the same wavelength, so if we slightly extrapolate this principle to
the<br>
entire band (not quite true but good enough for understanding the problem),<br>
than one can say emissivity and absorptivity at solar band are equal and<br>
emissivity and absorptivity at thermal band are equal. &nbsp;While color
of<br>
paints affects solar absorptivity (thus white paint is reflective while<br>
black paint is absorptive), all of these colors have same or nearly the
same<br>
emissivity at the thermal band (0.9). &nbsp;This gives simple and inexpensive<br>
solution to cool roof problem. &nbsp;Paint the roof with white paint or
other<br>
light color, keep it relatively clean (because dirt will increase solar<br>
absorptivity of the surface) and you got the cool roof.<br>
<br>
Observation from several posters that high emissivity of the surface helps<br>
in cooling climates is correct, meaning that high thermal emissivity of
the<br>
roof surface will help dissipate absorbed solar energy, since the<br>
temperature to which roof is radiating in thermal band (sky, surrounding<br>
objects) is quite a bit lower than the roof temperature.<br>
<br>
Charlie Curcija<br>
DesignBuilder Software<br>
<br>
-----Original Message-----<br>
From: bldg-sim-bounces@lists.onebuilding.org<br>
[mailto:bldg-sim-bounces@lists.onebuilding.org] On Behalf Of Ralph<br>
Muehleisen<br>
Sent: Sunday, November 29, 2009 10:34 PM<br>
To: Brad Painting<br>
Cc: bldg-sim@lists.onebuilding.org<br>
Subject: Re: [Bldg-sim] Why should roofs have high emissivity?<br>
<br>
Brad,<br>
<br>
The emissivity and absorptivity of a passive material at any given<br>
wavelength are equal, as stipulated by Kirchhoff over 100 years ago.<br>
The only materials that violate this law are phase change materials<br>
(which only violate it in a time average sense) or materials that have<br>
some funky quantum mechanical mechanisms for heat removal.<br>
<br>
Most common building materials have a similar absorpitivity (and<br>
emissivity) for both short wavelengths (visible light i.e. solar<br>
energy) and long wavelengths (infrared). &nbsp;It is quite possible however<br>
to design materials with a different absorptivity=emissivity for short<br>
wavelengths and long wavelengths. &nbsp;This is what makes a so-called<br>
&quot;cool&quot; roof.<br>
<br>
If you write a simple spreadsheet to compute the temperature on a roof<br>
using an energy balance you can show that for a standard roof (i.e.<br>
absorptivity=emissivity about the same at all wavelengths) the lowest<br>
roof temperature and therefore lowest heat gain to the building will<br>
be at a roof for a low absorptivity=low emissivity.<br>
<br>
As important (or perhaps more important) in the overall roof design is<br>
controlling the roof surface temperatures. &nbsp;High temperatures mean<br>
that the rooftop will undergo large temperature swings which means<br>
large expansion/contraction and more thermal stress on the roof. &nbsp;High<br>
roof temperatures also mean locally high air temperatures which means<br>
any rooftop condensers will have decreased efficiency.<br>
<br>
A high absorptivity black roof can truly get hot enough to boil water<br>
or fry eggs (210+ degrees F) on a hot summer day without wind<br>
throughout much of the US. &nbsp;An aluminum roof on the other hand might<br>
get up to 160 F.<br>
<br>
I've got an excel spreadsheet that I use in my building enclosure<br>
design class that does the heat balance calculation and will show you<br>
the heat transfer from solar insolation, long wavelength radiation<br>
exchange to the sky, convection to the sky and conduction to the<br>
interior.<br>
Anyone who wants a copy can email me and I'll email it back to them.<br>
<br>
Ralph<br>
<br>
Ralph Muehleisen, Ph.D., P.E., LEED AP, FASA<br>
Assistant Professor and Director of the Miller Acoustics Lab<br>
Civil, Architectural and Environmental Engineering<br>
Illinois Institute of Technology<br>
Chicago, IL 60616<br>
muehleisen@iit.edu<br>
tel: 312-567-3545 &nbsp;fax:312-567-3519<br>
<br>
<br>
<br>
On Sun, Nov 29, 2009 at 2:57 PM, Brad Painting &lt;bradpainting@gmail.com&gt;<br>
wrote:<br>
&gt; It seems to me that a roof that emits more radiation will have a greater<br>
&gt; warming effect on the building. Some houses in warm climates have
radiant<br>
&gt; barriers because the aluminum has a low emissivity, thus blocking
the<br>
&gt; infrared radiation. But both LEED and Energy Star suggest high emissivity<br>
&gt; for warm climates. Does this make sense?<br>
&gt;<br>
&gt; From LEED NC Reference Guide v. 2.2:<br>
&gt;<br>
&gt; &quot;To maximize energy savings and minimize heat island effects,
materials<br>
must<br>
&gt; exhibit a high reflectivity and a high emissivity over the life of
the<br>
&gt; product.&quot;<br>
&gt;<br>
&gt; &gt;From Energy Star website:<br>
&gt;<br>
&gt; &quot;In warm and sunny climates highly emissive roof products can
help reduce<br>
&gt; the cooling load on the building by releasing the remaining heat absorbed<br>
&gt; from the sun.&quot;<br>
&gt;<br>
&gt; Thanks,<br>
&gt;<br>
&gt; Brad<br>
&gt;<br>
&gt; _______________________________________________<br>
&gt; Bldg-sim mailing list<br>
&gt; http://lists.onebuilding.org/listinfo.cgi/bldg-sim-onebuilding.org<br>
&gt; To unsubscribe from this mailing list send &nbsp;a blank message to<br>
&gt; BLDG-SIM-UNSUBSCRIBE@ONEBUILDING.ORG<br>
&gt;<br>
&gt;<br>
_______________________________________________<br>
Bldg-sim mailing list<br>
http://lists.onebuilding.org/listinfo.cgi/bldg-sim-onebuilding.org<br>
To unsubscribe from this mailing list send &nbsp;a blank message to<br>
BLDG-SIM-UNSUBSCRIBE@ONEBUILDING.ORG<br>
<br>
_______________________________________________<br>
Bldg-sim mailing list<br>
http://lists.onebuilding.org/listinfo.cgi/bldg-sim-onebuilding.org<br>
To unsubscribe from this mailing list send &nbsp;a blank message to BLDG-SIM-UNSUBSCRIBE@ONEBUILDING.ORG<br>
</tt></font>
<br><pre>------------------------------------------------------------
The information transmitted is intended only for the person 
or entity to which it is addressed and may contain 
proprietary, business-confidential and/or privileged material.  
If you are not the intended recipient of this message you are 
hereby notified that any use, review, retransmission, dissemination, 
distribution, reproduction or any action taken in reliance upon 
this message is prohibited. If you received this in error, please 
contact the sender and delete the material from any computer.  

Any views expressed in this message are those of the individual 
sender and may not necessarily reflect the views of the company.  
------------------------------------------------------------
</pre>