k-Verdi, U-Verdi, R-Verdi, C-Verdi

i de fleste programmer, den primære funksjonen av et termisk isolasjonsmateriale er dens evne til å redusere varmeveksling mellom en overflate og miljøet, eller mellom en overflate og en annen overflate. Dette er kjent som å ha en lav verdi for termisk ledningsevne. Generelt, jo lavere et materialets varmeledningsevne, desto større er dets evne til å isolere for en gitt materialtykkelse og sett av forhold.

hvis det virkelig er så enkelt, hvorfor er Det så mange forskjellige termer, For Eksempel K-verdi, U-verdi, R-verdi og C-verdi? Her er en oversikt med relativt enkle definisjoner.

K-verdi

K-verdi er ganske enkelt forkortelse for termisk ledningsevne. ASTM-Standarden C168, På Terminologi, definerer begrepet som følger:

Termisk ledningsevne, n: tidshastigheten for steady state varmestrøm gjennom et område av et homogent materiale indusert av en enhetstemperaturgradient i en retning vinkelrett på dette området.

denne definisjonen er egentlig ikke så kompleks. La oss ta en nærmere titt, setning for setning.Tidshastigheten for varmestrøm kan sammenlignes med vannstrømningshastigheten, for eksempel vann som strømmer gjennom et dusjhode med så mange liter per minutt. Det er mengden energi, vanligvis målt i Usa I Btu, som strømmer over en overflate i en viss tidsperiode, vanligvis målt i timer. Derfor er tidshastigheten for varmestrøm uttrykt i Enheter Av Btu per time.

Steady state betyr ganske enkelt at forholdene er stabile, ettersom vann strømmer ut av et dusjhode med konstant hastighet.Homogent materiale refererer ganske Enkelt til ett materiale, ikke to eller tre, som har en konsistent sammensetning gjennom. Med andre ord er det bare en type isolasjon, i motsetning til ett lag av en type og et andre lag av en annen type. Også i forbindelse med denne diskusjonen er det ingen sveisestifter eller skruer, eller noe strukturelt metall som passerer gjennom isolasjonen; og det er ingen hull.

hva med gjennom et område? Dette refererer til et standard tverrsnittsareal. For varmestrøm i Usa, er en kvadratfot vanligvis brukt som enhetsareal. Så, vi har enheter I Btu per time, per kvadratmeter område (for å visualisere, bilde vann som strømmer på et antall liter per minutt, og treffer et 1 ft x 1 ft bord).

Endelig er det uttrykket med en enhetstemperaturgradient. Hvis to elementer har samme temperatur og bringes sammen slik at de berører, vil ingen varme strømme fra den ene til den andre fordi de har samme temperatur. For å få varmestrøm ved ledning fra ett objekt til et annet, hvor begge berører, må det være en temperaturforskjell eller gradient. Så snart det er en temperaturgradient mellom to berørende gjenstander, vil varmen begynne å strømme. Hvis det er termisk isolasjon mellom disse to objektene, vil varmen strømme med mindre hastighet.

På dette punktet har vi hastighet på varmestrøm per arealenhet, per grad temperaturforskjell med Enheter Av Btu per time, per kvadratfot, per grad F.

Termisk ledningsevne er uavhengig av materialtykkelse. I teorien er hvert stykke isolasjon det samme som det nærliggende stykket. Skivene skal være av noen standard tykkelse. I Usa brukes enheter av tommer vanligvis til tykkelse av termisk isolasjon. Så vi må tenke Når Det gjelder Btu av varmestrøm, for en tomme materialtykkelse, per time, per kvadratmeter område, per grad F av temperaturforskjell. Etter å ha plukket ASTM C168-definisjonen FOR termisk ledningsevne, har vi Enheter Av Btu-tommer / time per kvadratmeter per grad F. Dette er det samme Som begrepet K-verdi.

C-verdi

C-verdi er ganske enkelt forkortelse for termisk ledningsevne. For en type termisk isolasjon avhenger C-verdien av tykkelsen på materialet; K-verdi er vanligvis ikke avhengig av tykkelse (det er noen få unntak som ikke er innenfor rammen av denne artikkelen). HVORDAN DEFINERER ASTM C168 termisk ledningsevne?

Konduktans, termisk, n: tidsfrekvensen for steady state varmestrøm gjennom et område av et materiale eller konstruksjon indusert av en enhetstemperaturforskjell mellom kroppsflatene.

ASTM C168 gir deretter en enkel ligning og enheter. I tomme-pund enheter som brukes i Usa, disse enhetene Er Btu / time per kvadratfot per grad F av temperaturforskjell.

ordene er ganske lik de i definisjonen for termisk ledningsevne. Det som mangler er tommers enheter i telleren fordi C-verdien for en 2-tommers tykk isolasjonsplate er halvparten av verdien som det er for samme materiale 1-tommers tykk isolasjonsplate. Jo tykkere isolasjonen, desto lavere Er C-verdien.

Ligning 1:C-verdi = K-verdi / tykkelse

R-verdi

vanligvis brukes dette begrepet til å beskrive den merkede ytelsesvurderingen av bygningsisolasjon man kan kjøpe i en tømmergård. Det brukes sjeldnere for mekanisk isolasjon, men det er fortsatt et nyttig begrep å forstå. Den offisielle betegnelsen er termisk motstand. SLIK DEFINERER ASTM C168 det:

Motstand, termisk, n: mengden bestemmes av temperaturforskjellen, ved steady state, mellom to definerte overflater av et materiale eller en konstruksjon som induserer en enhet varmestrøm gjennom et arealenhet.

ASTM C168 gir deretter en ligning, etterfulgt av typiske enheter. I tomme-pund enheter, er termisk motstand målt i grader F ganger kvadratfot med området ganger timer per Btu av varmestrøm.

De fleste vet at for et gitt isolasjonsmateriale, jo tykkere er det, desto større Er R-verdien. For eksempel, for en bestemt type isolasjonsplate, vil et 2-tommers tykt brett ha to Ganger R-verdien av det 1-tommers tykke brettet.

Ligning 2:R-verdi = 1/C-verdi

Hvis C-verdien er 0,5, er R-verdien 2,0. Man kan beregne det fra ligningen For C-verdi i Ligning 1 ovenfor:

Ligning 3:R-verdi = tykkelse / K-verdi

Således, hvis tykkelsen er 1 tomme, Og K-verdien er 0,25, Så Er R-verdien 1 delt med 0.25, eller 4(forlater enhetene for korthet).

U-verdi

Endelig Er Det U-verdi, kjent offisielt som termisk transmittans. Dette er mer av et ingeniørbegrep som brukes til å betegne termisk ytelse av et system i motsetning til et homogent materiale. ASTM C168-definisjonen er som følger:

Transmittans, termisk, n: varmeoverføringen i tidsenhet gjennom enhetsareal av en materialkonstruksjon og grenseluftfilmene, indusert av enhetstemperaturforskjell mellom miljøene på hver side.

det er noen nye termer: boundary air-filmene og mellom miljøene på hver side. De tidligere definisjonene refererte ikke til miljøer.

den beste måten å illustrere termisk transmisjon eller U-verdi på er gjennom et eksempel. Vurder veggen til et typisk isolert hus med nominelle 2 x 4 brett (som faktisk måler ca 1-1/2 tommer x 3-1/2 tommer), fordelt 16 tommer på midten, kjører vertikalt. Man kan se 3/8-tommers tykk gipsvegg bord på innsiden av veggen, med en plastfilm dampsperre skille gipsvegg styret fra tre studs. Glassfiber batts kan fylle 3-1 / 2-tommers brede mellomrom mellom 2 x 4 studs. På utsiden av studs, kan det være 1/2-tommers tykke polystyren isolasjonsplater dekket med utvendig tre vindsperre. Dette eksemplet vil ignorere dører og vinduer, Samt k-verdien og tykkelsen på plastplaten som brukes som dampsperre.

beregningen Av veggens u-verdi er tilstrekkelig kompleks til å være utenfor rammen av denne artikkelen, men følgende verdier må være kjent eller i det minste estimert for at dens termiske transmisjon skal beregnes: *

• C-verdien av innendørs luft film
• K-verdien av 3/8-tommers gipsvegg bord
• K-verdien av 3-1/2-tommers brede tre studs
• Avstanden mellom studs (16 inches, i dette tilfellet)
• K-verdien av glassfiber isolasjon batts, samt deres tykkelse (3-1/2 inches tykk)
• Bredden på glassfiber batts (16 inches minus 1-1/2 Tommers tykkelse av tre studs = 14-1/2 inches)
• k-verdien av polystyren boards og deres tykkelse (1/2 tommer)
• k-verdi og tykkelse av tre ytterkledning materialer
• c-verdien av uteluften film

jo lavere u-verdien er, desto lavere er varmestrømmen for et gitt sett med forhold. Et godt isolert bygningsmursystem vil ha en mye lavere U-verdi, eller termisk transmittans, enn et uisolert eller dårlig isolert system.

for å fastslå U-verdien til Et Mekanisk isolasjonssystem nøyaktig, må man regne med varmeoverføring gjennom den homogene isolasjonen, samt gjennom eventuelle brudd og ekspansjonshull med et annet isolasjonsmateriale. Det er også uteluftfilmen og noen ganger en innvendig luftfilm.

i virkeligheten er mange ikke-homogene deler vanligvis ikke gjort rede for. Standard termisk ledningsevne testprosedyrer behandler vanligvis materialet som homogent. I ekte applikasjoner er det ledd og noen ganger sprekker i stive materialer. Disse inkonsekvensene gjør u-verdien større enn om isolasjonen oppførte seg som et homogent materiale.

begrepene K-verdi, C-verdi, R-verdi og U-verdi kan oppsummeres i følgende regler:

• jo bedre isolert et system er, jo lavere er U-verdien.
• jo større ytelsen til et isolasjonsstykke er, desto større Er R-verdien og jo lavere Er C-verdien.
• jo lavere K-verdien Av et bestemt isolasjonsmateriale er, desto større er isolasjonsverdien for en bestemt tykkelse og gitt sett med forhold.

dette er egenskapene som brukere av termisk isolasjon er avhengige av for energibesparelser, prosesskontroll, personellbeskyttelse og kondenseringskontroll.

* Verdier for alle de ovennevnte finnes I ASHRAE Handbook Of Fundamentals, Kapittel 25: «Termisk Og Vanndampoverføringsdata.»Kapittel 23 til 26 i SAMME ASHRAE manual diskuterer også beregning av veggens U-verdi.

Figur 2

Forhold Mellom R-verdi og K-verdi

figur 3

varmeoverføring gjennom en bygningskuvert er virkelig en funksjon av veggens eller takets u-verdi, ikke bare r-Verdien Av termisk isolasjon.

Figur 4

Denne figuren, Plate #26 fra Midwest Insulation Contractors Association (MICA) National Commercial And Industrial Insulation Standards (1999), gir en ide om hvorfor et isolasjonssystem ikke vil utføre så vel som man ville anta å bruke kontinuerlig, homogen isolasjon.