K-érték, U-érték, R-érték, C-érték

a legtöbb alkalmazásban a hőszigetelő anyag elsődleges jellemzője, hogy képes csökkenteni a hőcserét a felület és a környezet között, vagy az egyik és a másik felület között. Ezt úgy ismerik, hogy alacsony a hővezető képesség értéke. Általában minél alacsonyabb az anyag hővezető képessége, annál nagyobb a szigetelési képessége egy adott anyagvastagság és feltételrendszer tekintetében.

Ha ez tényleg ilyen egyszerű, akkor miért van olyan sok különböző kifejezések, mint a K-érték, U-érték, R-érték, és C-érték? Itt van egy áttekintés viszonylag egyszerű definíciókkal.

K-érték

A K-érték egyszerűen a hővezető képesség rövidítése. Az ASTM C168 szabvány a terminológiáról a következőképpen határozza meg a kifejezést:

hővezető képesség, n: az állandósult állapotú hőáramlás sebessége egy homogén anyag egységnyi területén, amelyet egy egységhőmérséklet-gradiens indukál az adott egységterületre merőleges irányban.

Ez a meghatározás valójában nem olyan összetett. Vessünk egy közelebbi pillantást, kifejezésről kifejezésre.

a hőáramlás időbeli sebessége összehasonlítható a víz áramlási sebességével, például a zuhanyfejen átfolyó víz annyi gallon / perc sebességgel. Ez az energiamennyiség, amelyet általában az Egyesült Államokban mértek a BTU-kban, egy bizonyos idő alatt átfolyik egy felületen, általában órákban mérve. Ezért a hőáramlás időbeli sebességét BTU / óra egységekben fejezzük ki.

az egyensúlyi állapot egyszerűen azt jelenti, hogy a körülmények állandóak, mivel a víz állandó sebességgel áramlik ki a zuhanyfejből.

a homogén anyag egyszerűen egy anyagra utal, nem kettőre vagy háromra, amelynek állandó összetétele van. Más szavakkal, csak egy típusú szigetelés létezik, szemben az egyik típusú réteggel, a második típusú második réteggel. Továbbá, e megbeszélés céljából nincsenek hegesztőcsapok vagy csavarok, vagy bármilyen szerkezeti fém, amely áthalad a szigetelésen; és nincsenek rések.

mi a helyzet egy egységterületen keresztül? Ez egy szabványos keresztmetszeti területre vonatkozik. Az Egyesült Államokban a hőáramláshoz általában egy négyzetmétert használnak egységként. Tehát egységeink vannak BTU-ban óránként, négyzetméterenként (vizualizálni, képezni a vizet, amely percenként néhány gallonon áramlik, 1 ft x 1 ft táblát ütve).

végül ott van az egységhőmérséklet-gradiens kifejezése. Ha két elem hőmérséklete azonos, és össze vannak hozva, így összeérnek, akkor nem áramlik hő egyikről a másikra, mert azonos a hőmérsékletük. Ahhoz, hogy a hő áramoljon az egyik tárgyról a másikra történő vezetéssel, ahol mindkettő megérinti, hőmérsékleti különbségnek vagy gradiensnek kell lennie. Amint két megható tárgy között hőmérsékleti gradiens van, a hő elkezd áramlani. Ha a két tárgy között hőszigetelés van, a hő kisebb sebességgel áramlik.

Ezen a ponton a hőáramlás mértéke egységnyi területre, fokonkénti hőmérséklet-különbségre vonatkoztatva a BTU egységeivel óránként, négyzetméterenként, fokonként F.

a hővezető képesség független az anyag vastagságától. Elméletileg minden szigetelési szelet megegyezik a szomszédos szeletével. A szeleteknek bizonyos vastagságúnak kell lenniük. Az Egyesült Államokban általában hüvelykegységeket használnak a hőszigetelés vastagságához. Tehát a hőáramlás BTU – jával kell gondolkodnunk, egy hüvelyk anyagvastagságra, óránként, négyzetméterenként, a hőmérsékletkülönbség F fokára.

a hővezető képesség ASTM C168 definíciójának szétválasztása után BTU-hüvelyk/óra / négyzetméter / fok F. Ez megegyezik a K-érték kifejezéssel.

C-érték

A C-érték egyszerűen a hővezető képesség rövidítése. A hőszigetelés egy típusa esetében a C-érték az anyag vastagságától függ; a K-érték általában nem függ a vastagságtól (van néhány kivétel, amely nem tartozik e cikk hatálya alá). Hogyan határozza meg az ASTM C168 a hővezetést?

vezetőképesség, termikus, n: a testfelületek közötti egységnyi hőmérsékletkülönbség által indukált anyag vagy konstrukció egységnyi területén átáramló állandó állapotú hőmennyiség.

ASTM C168 majd ad egy egyszerű egyenlet és egységek. Az Egyesült Államokban használt hüvelyk-font egységekben ezek az egységek BTU / óra / négyzetméter / hőmérséklet-különbség F foka.

a szavak meglehetősen hasonlóak a hővezető képesség meghatározásában szereplő szavakhoz. Hiányzik a hüvelyk egység a számlálóban, mert a 2 hüvelyk vastag szigetelőlap C-értéke az érték fele, mint ugyanazon anyag 1 hüvelyk vastag szigetelőlap esetében. Minél vastagabb a szigetelés, annál alacsonyabb a C-értéke.

1. egyenlet:C-value = K-value / thickness

R-value

ezt a kifejezést általában az épületszigetelés címkézett teljesítményértékének leírására használják, amelyet egy fűrészáruban lehet megvásárolni. Ritkábban használják a mechanikai szigeteléshez, de még mindig hasznos kifejezés a megértéshez. Hivatalos megnevezése a hőállóság. Az ASTM C168 így határozza meg:

ellenállás, termikus, n: az anyag vagy konstrukció két meghatározott felülete közötti hőmérséklet-különbség által meghatározott mennyiség, amely egységnyi hőáramot indukál egy egységnyi területen.

az ASTM C168 ezután egy egyenletet ad, amelyet tipikus egységek követnek. A hüvelyk-font egységekben, a hőellenállást F-fokban mérjük a terület négyzetlábának órájában, a hőáramlás BTU-jára vonatkoztatva.

a legtöbb ember tudja, hogy egy adott szigetelőanyag esetében minél vastagabb, annál nagyobb az R-érték. Például egy adott típusú szigetelőlemez esetében egy 2 hüvelyk vastag tábla kétszerese lesz az 1 hüvelyk vastag tábla R-értékének.

2.egyenlet:R-érték = 1 / C-érték

Ha a C-érték 0,5, akkor az R-érték 2,0. A fenti 1. egyenletben a C-érték egyenletéből lehet kiszámítani:

3.egyenlet:R-érték = vastagság / K-érték

így, ha a vastagság 1 hüvelyk, és a K-érték 0,25, akkor az R-érték 1 osztva 0-val.25, vagy 4 (az egységek elhagyása a rövidség érdekében).

U-érték

végül van U-érték, amelyet hivatalosan hőátadásnak neveznek. Ez inkább egy mérnöki kifejezés, amelyet a rendszer hőteljesítményének jelölésére használnak, szemben a homogén anyaggal. Az ASTM C168 meghatározása a következő:

áteresztőképesség, termikus, n: a hőátadás egységnyi idő alatt az Anyagszerkezet egységnyi területén és a határoló levegőfóliákon keresztül, amelyet az egyes oldalak környezetei közötti egységhőmérséklet-különbség indukál.

van néhány új kifejezés: a határoló levegő filmek és a környezetek között mindkét oldalon. Az előző meghatározások nem vonatkoztak a környezetekre.

a hőáteresztés vagy az U-érték szemléltetésének legjobb módja egy példa. Tekintsük egy tipikus szigetelt ház falát névleges 2 x 4 táblákkal (amelyek valójában körülbelül 1-1/2 hüvelyk x 3-1/2 hüvelyk méretűek), középen 16 hüvelyk távolságra, függőlegesen futva. A fal belsejében 3/8 hüvelyk vastag gipszfal-táblát láthatunk, műanyag Fólia párazáróval, amely elválasztja a gipszfal-táblát a fa csapoktól. Üvegszálas batts lehet kitöltésével a 3-1 / 2 hüvelyk széles terek között a 2 x 4 csapok. A csapok külső oldalán 1/2 hüvelyk vastag polisztirol szigetelőlemezek lehetnek, amelyeket külső fa burkolat borít. Ez a példa figyelmen kívül hagyja az ajtókat és ablakokat, valamint a párazáróként használt műanyag lap K-értékét és vastagságát.

a fal U-értékének kiszámítása elég bonyolult ahhoz, hogy meghaladja e cikk hatályát, de a következő értékeket ismerni kell, vagy legalább meg kell becsülni annak hőátbocsátásának kiszámításához: *

• C-értéke a beltéri levegő film
• K-értéke a 3/8 hüvelykes gipsz fal tábla
• K-értéke a 3-1/2 hüvelyk széles fa csapok
• közötti távolság csapok (16 hüvelyk, ebben az esetben)
• K-értéke az üvegszálas szigetelés batts, valamint azok vastagsága (3-1/2 hüvelyk vastag)
• szélessége az üvegszálas batts (16 hüvelyk mínusz a 1-1/2 hüvelyk vastagsága a fa csapok = 14-1/2 hüvelyk)
• k-érték a polisztirol táblák és azok vastagsága (1/2 hüvelyk)
• k-érték és vastagsága a fa iparvágány anyagok
• C-érték a kültéri levegő film

minél alacsonyabb az U-érték, annál alacsonyabb a hőáramlás sebessége egy adott feltételkészletnél. A jól szigetelt épületfalrendszer sokkal alacsonyabb U-értékkel vagy hőátbocsátással rendelkezik, mint egy szigeteletlen vagy rosszul szigetelt rendszer.

a mechanikus szigetelő rendszer U-értékének pontos meghatározásához figyelembe kell venni a homogén szigetelésen keresztüli hőátadást, valamint az esetleges repedéseket és tágulási réseket egy másik szigetelőanyaggal. Van még a külső levegő film és néha egy belső levegő film.

a valóságban sok nem homogén részt általában nem számolnak el. A standard hővezető vizsgálati eljárások jellemzően az anyagot homogénként kezelik. Valódi alkalmazásokban vannak ízületek és néha repedések a merev anyagokban. Ezek az ellentmondások az U-értéket nagyobbá teszik, mintha a szigetelés homogén anyagként viselkedne.

a K-érték, C-érték, R-érték és U-érték fogalmai a következő szabályokban foglalhatók össze:

• minél jobban szigetelt egy rendszer, annál alacsonyabb az U-értéke.
• minél nagyobb egy szigetelési darab teljesítménye, annál nagyobb az R-értéke és annál alacsonyabb a C-értéke.
• minél alacsonyabb egy adott szigetelőanyag K-értéke, annál nagyobb a szigetelési értéke egy adott vastagság és adott feltételek mellett.

ezek azok a tulajdonságok, amelyektől a hőszigetelés felhasználói függenek az energiamegtakarítás, a folyamatirányítás, a személyzet védelme és a kondenzáció ellenőrzése szempontjából.

* a fenti értékek megtalálhatók az ASHRAE Handbook of Fundamentals 25.fejezetében: “hő-és vízgőz átviteli adatok.”Ugyanezen ASHRAE kézikönyv 23-26. fejezete a fal U-értékének kiszámítását is tárgyalja.