K-værdi, U-værdi, R-værdi, C-værdi

i de fleste applikationer er det primære træk ved et termisk isoleringsmateriale dets evne til at reducere varmeveksling mellem en overflade og miljøet eller mellem en overflade og en anden overflade. Dette er kendt som at have en lav værdi for termisk ledningsevne. Generelt, jo lavere et materiales varmeledningsevne, jo større er dets evne til at isolere for en given materialetykkelse og sæt betingelser.

hvis det virkelig er så simpelt, hvorfor er der så mange forskellige udtryk, såsom K-værdi, U-værdi, R-værdi og C-værdi? Her er en oversigt med relativt enkle definitioner.

K-værdi

K-værdi er simpelthen stenografi for termisk ledningsevne. ASTM-standarden C168 definerer på terminologi udtrykket som følger:

termisk ledningsevne, n: tidshastigheden for steady state varmestrøm gennem et enhedsareal af et homogent materiale induceret af en enhedstemperaturgradient i en retning vinkelret på det enhedsareal.

denne definition er virkelig ikke så kompleks. Lad os se nærmere på, sætning for sætning.

tidshastighed for varmestrøm kan sammenlignes med vandstrømningshastighed, f.eks. vand, der strømmer gennem et brusehoved med så mange liter pr. Det er mængden af energi, generelt målt i USA i BTU ‘ er, der strømmer over en overflade i en bestemt tidsperiode, normalt målt i timer. Derfor udtrykkes tidshastigheden for varmestrømmen i enheder af BTU ‘ er pr.

Steady state betyder simpelthen, at forholdene er stabile, da vand strømmer ud af et brusehoved med en konstant hastighed.

homogent materiale henviser simpelthen til et materiale, ikke to eller tre, der har en ensartet sammensætning overalt. Med andre ord er der kun en type isolering i modsætning til et lag af en type og et andet lag af en anden type. Også med henblik på denne diskussion er der ingen svejsestifter eller skruer eller noget strukturelt metal, der passerer gennem isoleringen; og der er ingen huller.

hvad med et enhedsareal? Dette refererer til et standard tværsnitsareal. Til varmestrøm i USA bruges en kvadratfod generelt som enhedsareal. Så vi har enheder i BTU ‘ er pr.time, pr. kvadratfod område (for at visualisere, billede vand, der strømmer med et antal gallon pr. minut, rammer et 1 ft 1 ft bord).

endelig er der sætningen med en enhedstemperaturgradient. Hvis to genstande har den samme temperatur og samles, så de rører ved, strømmer ingen varme fra den ene til den anden, fordi de har den samme temperatur. For at have varmestrøm ved ledning fra et objekt til et andet, hvor begge berører, skal der være en temperaturforskel eller gradient. Så snart der er en temperaturgradient mellem to rørende genstande, begynder varmen at strømme. Hvis der er varmeisolering mellem disse to genstande, vil varmen strømme med en mindre hastighed.

på dette tidspunkt har vi varmestrøm pr.arealenhed, pr. grad temperaturforskel med enheder af BTU ‘ er pr. time, pr. kvadratfod, pr. grad F.

termisk ledningsevne er uafhængig af materialetykkelse. I teorien er hver skive isolering den samme som dens nærliggende skive. Skiverne skal have en vis standardtykkelse. I USA bruges enheder på tommer typisk til tykkelse af varmeisolering. Så vi er nødt til at tænke i form af BTU ‘ er for varmestrøm, for en tomme materialetykkelse, pr.

efter at have valgt ASTM C168-definitionen for termisk ledningsevne, har vi enheder af Btu-tommer/time pr.kvadratfod pr. grad F. Dette er det samme som udtrykket K-værdi.

C-værdi

C-værdi er simpelthen stenografi for termisk ledningsevne. For en type varmeisolering afhænger C-værdien af materialets tykkelse; K-værdi afhænger generelt ikke af tykkelsen (der er nogle få undtagelser, der ikke er omfattet af denne artikel). Hvordan definerer ASTM C168 termisk ledningsevne?

konduktans, termisk, n: tidshastigheden for steady state varmestrøm gennem et enhedsareal af et materiale eller en konstruktion induceret af en enhedstemperaturforskel mellem kropsoverfladerne.

ASTM C168 giver derefter en simpel ligning og enheder. I de tomme Pund enheder, der anvendes i USA, er disse enheder BTU ‘ er/time pr.kvadratfod pr. grad F af temperaturforskel.

ordene ligner dem i definitionen for termisk ledningsevne. Hvad der mangler er tomme enheder i tælleren, fordi C-værdien for et 2-tommer tykt isoleringsplade er halvdelen af værdien, som det er for det samme materiale 1-tommer tykt isoleringsplade. Jo tykkere isolering, jo lavere er dens C-værdi.

ligning 1:C-værdi = K-værdi / tykkelse

R-værdi

typisk bruges dette udtryk til at beskrive den mærkede ydelsesvurdering af bygningsisolering, man kan købe i en tømmerhave. Det bruges mindre hyppigt til mekanisk isolering, men det er stadig et nyttigt udtryk at forstå. Dens officielle betegnelse er termisk modstand. Sådan definerer ASTM C168 det:

modstand, termisk, n: mængden bestemmes af temperaturforskellen, ved steady state, mellem to definerede overflader af et materiale eller konstruktion, der inducerer en enhed varmestrøm gennem en enhed areal.

ASTM C168 giver derefter en ligning efterfulgt af typiske enheder. I tomme Pund enheder, termisk modstand måles i grader F gange kvadratfod af området gange timers tid pr BTU af varmestrøm.

de fleste mennesker ved, at for et givet isoleringsmateriale, jo tykkere det er, jo større er R-værdien. For eksempel, for en bestemt type isoleringsplade, et 2-tommer-tykt bord vil have det dobbelte af R-værdien af det 1-tommer-tykke bord.

ligning 2:R-værdi = 1/C-værdi

Hvis C-værdien er 0,5, er R-værdien 2,0. Man kan beregne det fra ligningen for C-værdi i ligning 1 ovenfor:

ligning 3:R-værdi = tykkelse / K-værdi

således, hvis tykkelsen er 1 tommer, og K-værdien er 0,25, så er R-værdien 1 divideret med 0.25 eller 4 (forlader enhederne for kortfattethed).

U-værdi

endelig er der U-værdi, officielt kendt som termisk transmission. Dette er mere et teknisk udtryk, der bruges til at betegne et systems termiske ydeevne i modsætning til et homogent materiale. ASTM C168-definitionen er som følger:

transmittans, termisk, n: varmeoverførslen i enhedstid gennem enhedsareal af en Materialekonstruktion og grænseluftfilmene induceret af enhedstemperaturforskel mellem miljøerne på hver side.

Der er et par nye udtryk: grænseluftfilmene og mellem miljøerne på hver side. De tidligere definitioner henviste ikke til miljøer.

den bedste måde at illustrere termisk transmission eller U-værdi er gennem et eksempel. Overvej væggen i et typisk isoleret hus med nominelle 2 gange 4 brædder (som faktisk måler omkring 1-1/2 inches 3-1/2 inches), fordelt 16 inches på midten, løber lodret. Man kan se 3/8-tommer tykt gipsvægplade på indersiden af væggen med en plastfilmdampbarriere, der adskiller gipsvægpladen fra træstifterne. Fiberglass batts kan fylde de 3-1 / 2-tommer brede mellemrum mellem de 2 gange 4 studs. På ydersiden af studsene kan der være 1/2-tommer tykke polystyrenisoleringsplader dækket med udvendig træbeklædning. Dette eksempel vil ignorere døre og vinduer samt K-værdien og tykkelsen af plastpladen, der anvendes som dampspærre.

beregningen af væggens U-værdi er tilstrækkelig kompleks til at være uden for denne artikels anvendelsesområde, men følgende værdier skal være kendt eller i det mindste estimeret for at dens termiske transmission kan beregnes: *

• C-værdien af den indendørs luftfilm
• K-værdien af 3/8-tommers gipsvægplade
• K-værdien af de 3-1/2-tommer brede træstifter
• afstand mellem stifterne (16 tommer, i dette tilfælde)
• K-værdien af glasfiberisoleringsbatterne samt deres tykkelse (3-1/2 tommer tyk)
• bredden af glasfiberisoleringen batts (16 inches minus 1-1/2 tommer tykkelse af træ studs = 14-1/2 inches)
• k-værdien af polystyren boards og deres tykkelse (1/2 tommer)
• k-værdi og tykkelse af træ sidespor materialer
• C-værdien af den udendørs luft film

jo lavere U-værdi, jo lavere er varmestrømmen for et givet sæt betingelser. Et velisoleret bygningsvægssystem vil have en meget lavere U-værdi eller termisk transmission end et uisoleret eller dårligt isoleret system.

for at bestemme et mekanisk isoleringssystems U-værdi nøjagtigt skal man tage højde for varmeoverførsel gennem den homogene isolering såvel som gennem eventuelle brud og ekspansionshuller med et andet isoleringsmateriale. Der er også den udvendige luftfilm og lejlighedsvis en indvendig luftfilm.

i virkeligheden er mange ikke-homogene dele typisk ikke regnskabsmæssigt. Standardprøveprocedurerne for termisk ledningsevne behandler typisk materialet som homogent. I virkelige applikationer er der led og nogle gange revner i stive materialer. Disse uoverensstemmelser gør U-værdien større, end hvis isoleringen opførte sig som et homogent materiale.

begreberne K-værdi, C-værdi, R-værdi og U-værdi kan opsummeres i følgende regler:

• jo bedre isoleret et system, jo lavere er dets U-værdi.
• jo større ydeevne et stykke isolering er, desto større er dets R-værdi og jo lavere er dets C-værdi.
• jo lavere K-værdien af et bestemt isoleringsmateriale er, desto større er dets isolerende værdi for en bestemt tykkelse og givet sæt betingelser.

Dette er de egenskaber, som brugere af termisk isolering er afhængige af for energibesparelser, processtyring, personalebeskyttelse og kondensstyring.

* værdier for alle de ovennævnte kan findes i ASHRAE Handbook of Fundamentals, Kapitel 25: “termisk og vanddamp Transmission Data.”Kapitel 23 Til 26 i den samme ASHRAE-manual diskuterer også beregning af væggens U-værdi.