K-Hodnota, U-Hodnota, R-Hodnota, Hodnota C

Ve většině aplikací, primární funkce z tepelně izolačního materiálu je jeho schopnost snížit výměnu tepla mezi povrchem a prostředím, nebo mezi jeden povrch a jiný povrch. Toto je známé jako nízká hodnota tepelné vodivosti. Obecně platí, že čím nižší je tepelná vodivost materiálu, tím větší je jeho schopnost izolovat pro danou tloušťku materiálu a sadu podmínek.

Pokud je to opravdu tak jednoduché, tak proč existuje tolik různých termínů, jako je K-hodnota, U-hodnota, R-hodnota a C-hodnota? Zde je přehled s relativně jednoduchými definicemi.

k-hodnota

k-hodnota je jednoduše zkratka pro tepelnou vodivost. Standardu ASTM C168, na Terminologii, definuje pojem takto:

Tepelná vodivost, n: čas, rychlost ustáleného stavu proudění tepla přes jednotku plochy homogenní materiál, vyvolané jednotky, teplotní gradient ve směru kolmém na tuto jednotku plochy.

tato definice opravdu není tak složitá. Podívejme se blíže, frázi po frázi.

Čas, rychlost tepelného toku lze přirovnat k průtoku vody, např. vody, protékající sprchové hlavy na tolik litrů za minutu. Je to množství energie, obecně měřeno ve Spojených státech v BTU, protékající po povrchu v určitém časovém období, obvykle měřeno v hodinách. Proto je časová rychlost tepelného toku vyjádřena v jednotkách BTU za hodinu.

ustálený stav jednoduše znamená, že podmínky jsou stabilní, protože voda vytéká ze sprchové hlavice konstantní rychlostí.

homogenní materiál jednoduše označuje jeden materiál, ne dva nebo tři, který má konzistentní složení. Jinými slovy, existuje pouze jeden typ izolace, na rozdíl od jedné vrstvy jednoho typu a druhé vrstvy druhého typu. Taky, pro účely této diskuse, neexistují žádné svarové kolíky nebo šrouby, nebo jakýkoli konstrukční kov procházející izolací; a neexistují žádné mezery.

a co přes jednotkovou oblast? To se týká standardní plochy průřezu. Pro tok tepla ve Spojených státech, čtvereční stopa se obecně používá jako jednotková Plocha. Takže máme jednotky v BTU za hodinu, na čtvereční stopu plochy (pro vizualizaci, obrázek vody tekoucí na určitý počet galonů za minutu, bít 1 ft x 1 ft desku).

konečně je zde fráze jednotkovým teplotním gradientem. Pokud mají dvě položky stejnou teplotu a jsou spojeny tak, aby se dotýkaly, žádné teplo nebude proudit z jednoho do druhého, protože mají stejnou teplotu. Chcete-li mít tok tepla vedením z jednoho objektu do druhého, kde se oba dotýkají, musí existovat teplotní rozdíl nebo gradient. Jakmile je mezi dvěma dotyčnými objekty teplotní gradient, začne proudit teplo. Pokud je mezi těmito dvěma objekty tepelná izolace, teplo bude proudit menší rychlostí.

V tomto bodě, máme rychlost tepelného toku na jednotku plochy, na stupeň rozdíl teploty s jednotkami Btu za hodinu na čtvereční stopu, na stupeň F

Tepelná vodivost je nezávislá na tloušťce materiálu. Teoreticky je každý plátek izolace stejný jako jeho sousední plátek. Plátky by měly mít určitou standardní tloušťku. Ve Spojených státech, jednotky palců se obvykle používají pro tloušťku tepelné izolace. Takže musíme myslet na BTU tepelného toku, na palec tloušťky materiálu, za hodinu, na čtvereční stopu plochy, na stupeň F teplotního rozdílu.

po rozebrání definice ASTM C168 pro tepelnou vodivost máme jednotky BTU-palec / hodina na čtvereční stopu na stupeň F. To je stejné jako termín k-hodnota.

C-hodnota

c-hodnota je jednoduše zkratka pro tepelnou vodivost. U typu tepelné izolace závisí hodnota C na tloušťce materiálu; hodnota K obecně nezávisí na tloušťce(existuje několik výjimek, které nejsou v rozsahu tohoto článku). Jak ASTM C168 definuje tepelnou vodivost?

Vodivost, tepelná, n: čas, rychlost ustáleného stavu proudění tepla přes jednotku plochy materiálu nebo konstrukce, vyvolané jednotky, teplotní rozdíl mezi tělem povrchy.

ASTM C168 pak dává jednoduchou rovnici a jednotky. V jednotkách palce libry používaných ve Spojených státech jsou tyto jednotky BTU / hodina na čtvereční stopu na stupeň F teplotního rozdílu.

slova jsou poměrně podobná slovům v definici tepelné vodivosti. Chybí palcové jednotky v čitateli, protože hodnota C pro izolační desku o tloušťce 2 palce je poloviční než u stejné izolační desky o tloušťce 1 palce. Čím silnější je izolace, tím nižší je její hodnota C.

rovnice 1:C-value = hodnota K / tloušťka

R-hodnota

Typicky, tento termín je používán k popisu označeny hodnocení výkonu zateplení budovy lze koupit na pile. Používá se méně často pro mechanickou izolaci, ale je to stále užitečný termín k pochopení. Jeho oficiálním označením je tepelný odpor. Takto To definuje ASTM C168:

odpor, termální, n: množství stanovené teplotním rozdílem, v ustáleném stavu, mezi dvěma definovanými povrchy materiálu nebo konstrukce, která indukuje jednotkový tok tepla jednotkovou plochou.

ASTM C168 pak poskytuje rovnici následovanou typickými jednotkami. V jednotkách palce, tepelný odpor se měří ve stupních F krát čtvereční stopy plochy krát hodiny času na Btus tepelného toku.

většina lidí ví, že pro daný izolační materiál je čím silnější, tím větší je hodnota R. Například pro konkrétní typ izolační desky bude mít deska o tloušťce 2 palce dvojnásobnou hodnotu R než deska o tloušťce 1 palce.

Rovnice 2:R-hodnota = 1 / C-hodnotě,

v Případě, že C-hodnota je 0,5, pak R-hodnota je 2.0. Lze ji vypočítat z rovnice pro C-hodnota v Rovnici 1 výše:

Rovnice 3:R-hodnota = tloušťka / K-hodnoty

Tak, v případě, že tloušťka je 1 cm, a K-hodnota je 0,25, pak R-hodnota je 1 děleno 0.25 nebo 4 (ponechání jednotek pro stručnost).

u-hodnota

konečně existuje u-hodnota, známá oficiálně jako tepelná propustnost. Jedná se spíše o technický termín používaný k označení tepelného výkonu systému na rozdíl od homogenního materiálu. ASTM C168 definice je následující:

Propustnost, tepelné, n: přenos tepla za jednotku času přes jednotku plochy z materiálu, konstrukce a mezní vzduchu filmy, vyvolané jednotky, rozdíl mezi teplotami prostředí na každé straně.

existuje několik nových termínů: hraniční vzduchové filmy a mezi prostředími na každé straně. Předchozí definice se nevztahovaly na prostředí.

nejlepší způsob, jak ilustrovat tepelnou propustnost nebo hodnotu U, je příklad. Zvažte stěnu typického izolovaného domu s nominálními deskami 2 x 4 (které ve skutečnosti měří asi 1-1 / 2 palce x 3-1/2 palce), rozmístěné 16 palce ve středu, běžící svisle. Jeden by mohl vidět 3/8 palce tlusté sádrokartonové desky na vnitřní straně stěny, s plastovou fólii parotěsná zábrana oddělující sádrokartonové desky ze dřeva čepy. Laminátové lišty mohou vyplňovat mezery široké 3-1 / 2 palce mezi čepy 2 x 4. Na vnější straně kolíky, tam by mohlo být 1/2-palec-tlusté polystyrenové izolační desky pokryté vnější dřevěné opláštění. Tento příklad bude ignorovat dveře a okna, stejně jako hodnotu K a tloušťku plastové fólie použité jako parotěsná zábrana.

výpočet hodnoty u stěny je dostatečně složitý na to, aby byl nad rámec tohoto článku, ale pro výpočet její tepelné propustnosti musí být známy nebo alespoň odhadnuty následující hodnoty: *

• C-hodnota vnitřního vzduchu film
• K-hodnota 3/8-inch sádrokartonové stěny desky
• K-hodnota 3-1/2-inch-wide dřevěné knoflíky
• Mezery mezi knoflíky (16 palců, v tomto případě)
• K-hodnoty izolace ze skelných vláken batts, stejně jako jejich tloušťka (3-1/2 palce tlustý)
• Šířka sklolaminátu batts (16 palců minus 1-1/2 palce tloušťky dřeva knoflíky = 14-1/2 palce)
• K-hodnota z polystyrénových desek a jejich tloušťka (1/2 palce)
• K-hodnoty a tloušťka dřeva vlečky materiálů
• C-hodnota z venkovního vzduchu film

čím nižší je hodnota U, tím nižší je rychlost tepelného toku pro danou sadu podmínek. Dobře izolovaný systém stěn budovy bude mít mnohem nižší hodnotu U nebo tepelnou propustnost než neizolovaný nebo špatně izolovaný systém.

Chcete-li přesně určit hodnotu u mechanického izolačního systému, je třeba zohlednit přenos tepla homogenní izolací, jakož i případné trhliny a expanzní mezery s jiným izolačním materiálem. K dispozici je také vnější vzduchová fólie a občas vnitřní vzduchová fólie.

ve skutečnosti je mnoho nehomogenních částí obvykle nezjištěno. Standardní postupy zkoušky tepelné vodivosti obvykle považují materiál za homogenní. V reálných aplikacích existují spoje a někdy i praskliny v tuhých materiálech. Tyto nesrovnalosti činí hodnotu U větší, než kdyby se izolace chovala jako homogenní materiál.

koncepce K-hodnoty, C-hodnota, R-hodnota a U-hodnota lze shrnout do následujících pravidel:

• lepší izolační systém, tím nižší je U-hodnota.
• čím větší je výkon kusu izolace, tím větší je jeho hodnota R a tím nižší je jeho hodnota C.
• čím nižší je hodnota k konkrétního izolačního materiálu, tím větší je jeho izolační hodnota pro určitou tloušťku a danou sadu podmínek.

to jsou vlastnosti, na kterých uživatelé tepelné izolace závisí na úsporách energie, řízení procesů, ochraně personálu a kontrole kondenzace.

* hodnoty pro všechny výše uvedené lze nalézt v ASHRAE Handbook of Fundamentals, Kapitola 25: „data přenosu tepelných a vodních par.“Kapitoly 23 až 26 stejné příručky ASHRAE také diskutují o výpočtu hodnoty u stěny.