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绿色建筑的博客

了解热数据

另一种解释的R - U - K -,和值

朝南状的NFRC标签窗口在一个北方气候显示好SHGC太阳能获得。图片来源:社会Edelglass

这个月,我至少解决热量流或方面。我假设一个项目已经解决取代现象的水,空气和蒸汽。在这里我希望在热控制严格。

所以,我们有一个虚构的结构,现在我们想在它舒服的生活。当然,舒适是主观的。对我来说,这意味着我没有挂着冰柱从我的胡子在冬天,我不坚持每一个表面在夏天我触摸。实现,同时避免不必要的能源成本,我们需要在何时我们热。

热移动通过三个机制:辐射、对流和传导。理想情况下,我们要尽可能地限制这三个不花更多的钱去做比努力将保存在我们的有生之年或也许我们的孩子的一生。为了做到这一点,我们需要隔离。为了使正确,我们需要知道如何量化材料进行优化的能力。

万岁拉电阻

热阻是建筑商知道数量。但它究竟是什么?让我们去无所不在的ASTM国际对于一些见解,然后我们会选择它。C168-19定义了热阻为:

电阻、热,n:数量由温差,在稳定状态下,两个定义表面诱发的材料或施工单位通过单位面积热流。

热阻是阻力。这是一个测量有多少材料可以减缓热两个表面之间的运动,如内部和外部的一堵墙。

这是由压一块测试两个金属板之间的绝缘材料,…

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14日的评论

  1. 用户- 723121||# 1

    有渗透现象的热回收,这样你就可以添加这个方程。这是收费下载的地方但我可能LBL研究或者GBA的另一位成员。

    https://eta.lbl.gov/publications/infiltration-heat-recovery-building

    附件也进入渗透热回收,一个复杂的公式。

  2. gratefulben||# 2

    我只是挖出一份(https://www.aivc.org/sites/default/files/members_area/medias/pdf/inive/lbl/lbnl - 51324. - pdf)和刚刚通过开篇让我打我自己的额头……咄。当然,通过间隙气流的热量丢失或恢复。等不及要挖到周末。谢谢!

  • charlie_sullivan||# 3

    我很欣赏你的描述这些直观的从施工的角度和实际。从一个工程师的角度来看,这里的解释技术上不是很正确,所以我要解释我如何改正。

    首先,所有的这些都有一个共同点,那就是他们与温差,在室内和室外之间或两个表面之间,一个稳定的热流。热流通常是在英热单位/小时,但一个小时,并不意味着它描述的任何动态或随时间变化的。有时使用的措辞的热量(BTU)单位时间(1小时),有时热流假设(BTU / h),和那些听起来可能不同,但他们只是两种方式说同样的事情。所有的这些关系是比看起来简单。

    接下来,让我们来谈谈热阻和值。热阻是大多数建设者知道的东西。这是一平方英尺绝缘的热阻和热流通过问=⋅ΔT /(热阻),其中ΔT是绝缘的两个表面之间的温差和表面积。

    值不太常用的工程或建筑,但它是简单的热阻的倒数:值= 1 /(热阻)。这让我们写问=⋅ΔT⋅(值)。听起来更容易,因为乘法比部门容易,但热阻的优点是,如果你层绝缘——也许两层R-8泡沫产生的整体热阻只是之和:R-8 + R-8 = R16。相应的值计算更为复杂,这是热阻是更受欢迎的原因之一。

    人熟悉的u值可能是思维”等我以为的u值是什么,他为什么叫它值吗?”U-factor and C-value are almost the same. The difference is that C-value is describing a component or material, and U-factor is an "all-in" number. That can mean it's a "whole wall" calculation, including the studs, the wallboard, the sheathing, the siding, etc. Or more commonly, it's a "whole window calculation", including the frame as well as the glass, the air spaces between the glass, etc. And that "etc." includes the "air film" on the surfaces. The practical consequence of that is that the formula Q = A ⋅ ΔT ⋅ (C-value) looks almost the same for U-factor. The only difference is that in Q = A ⋅ ΔTa ⋅ (U-factor), the temperature difference is the difference between the air temperatures inside and out, not the surface temperatures on the two sides of the insulation or other material. With an R-40 wall, those surface temperatures are very close to the temperatures or the air inside and out so it doesn't matter which temperatures you use, but with a low performance window, the interior surface temperature is much colder than the interior air temperature. Hence the need to make that distinction and use U-factor for windows.

    我没有谈论增殖系数粘度值,但我认为这是足以让一个评论……

    1. gratefulben||# 4

      谢谢你的回应查理!我很欣赏你削减我的马。我走好我自己的物理知识有限,并试图用它来简化建筑概念,同时触犯深度足以进军U和c之间的差别对于大多数建筑,建筑师、业主,将U R视为相互很好但是我希望至少打开门的概念还有其他因素比粗糙的其他系统的性能和它的零件,IE-air电影。

    2. maine_tyler||# 5

      我的简单:K C渗透率是浸透。(K导电率,一般来说,不依赖于厚度。C是电导和占厚度)。

      其有用的考虑,表示“程度”和为结局的“内在”属性,(想想“能力”)而状态表示“状态”的结局占厚度,并绝对的(想想“存在”)。
      如果你有情况表示“性质”数字,你不需要知道厚度来进行评估大会。如热阻)。

      1. charlie_sullivan||# 6

        泰勒,我喜欢你的词尾的小费。

        另一个“知道”字是“电阻率”。热电阻系数不是一个词多用于建筑领域,但它是每英寸热阻相同的概念,我们谈论很多。K,或电导率,是电阻率的倒数——换句话说,K = 1 /每英寸(热阻)。

        本,我喜欢事实上GBA的人之间的对话提供了一个论坛,来自不同的背景和不同的词汇表。它是容易的——大多数人理解物理/工程理论学习实践方面。

    3. 细粒度的||# 7

      非常有用的解释。

    4. maine_tyler||# 8

      “R-40墙,那些表面温度非常接近的温度或内外空气所以没关系您使用温度,但低性能窗口,内表面温度比室内空气温度更冷。”

      查理(或其他),

      这是有趣的。
      我们总是假定温带偶遇一个组装线性热阻比例下降,但随着假设内部墙面也临时室内环境,和外部墙面也临时户外环境(好吧,我们承认这不是辐射冷却时我想)。

      如上所述,这似乎更一个估计,“几乎”适用于更高的热阻总成。这不是真的,一个窗口,我想象这不是真的热阻较低的组件,就像一张胶合板。这里有一些阈值吗?它是线性的,指数……?

      我认为这与能量传递率;能量损失和能源获得表面边界。对于给定的内壁温度,我画一个平衡能量损失等于能源了。如果足够高的能量损失,能量也可以获得相当高(获得的能量通过室内环境),但仍然没有提高环境温度,如果提供的能量是有限的。

      空气电影发挥了作用,还是所有的能量预算?

  • charlie_sullivan||# 9

    如果你想要一个非常粗略的估计,可以假定室内空气电影r 1,还忽略了外部空气膜。如果你有一个糟糕的绝缘墙的,例如,R-4,然后总R-5, 1/5的温差是整个空气电影。例如,如果外面20 F - 70 F, 50的区别是40 F R-5对面的墙,和10 F空气膜。表面失去的平衡,获得热量以同样的速度,与简单的r 1近似空气膜。

    但这是一个粗略的近似:热流通过对流与温差不是线性的,所以根据r 1变化温度差异有多大。这很有趣,但不是特别重要:如果你有一个R-5墙,应该考虑如何让它至少一个R-13墙,而不是担心空气膜是否r 1 r - 0.783。

    “电影”这个词有点用词不当——这是公约的热流,而大部分的温差是薄的表层,和辐射传热。典型房间温度,特别是绝缘墙,辐射传热的对象在房间里墙上的油漆实际上占主导地位。但这是现在的实际后果。如果你把铝箔贴在墙壁上停止,辐射传热、对流将接管,你只会获得一个额外的r 1。

  • 高频电炉||# 10

    空气都是关于电影,更恰当地称为“边界层”。

    让我们考虑一下窗户或其他开窗法单位。因为这些是暴露在外部和内部的房子,是有意义的考虑这些正在使用的条件对热性能的影响的窗口。我们从测量的内表面IGU小于室温(考虑到外面很冷)。这种温度梯度导致压力梯度产生自然对流气流。因为空气有一定的粘度,空气直接在窗口表面的速度为零,和增加大部分室内空气速度在很短的距离称为边界层厚度。假设我们试图忽视这一薄层。然后,我们必须假定一个突然的温度变化之间的内部表面和周围的空气立即。这需要无限的能量转移,这不会发生。目标是量化的传热系数,U,边界层。这很复杂但幸运的是工程师们想了很多。 From experimentally-verified conditions, the lower limit of natural convection-driven heat transfer is about 1.35 BTU/(h . ft^2 . oF) ---BTU per hour per sq. foot per degree Fahrenheit--sorry for the crappy font. The inverse of this is the R value of this layer…~0.74 in Imperial units.

    现在考虑外部条件。这里,遇到自然和强制对流,强制对流的风将占主导地位。这个外边界层的传热系数取决于风速;速度越高,较大的美国按照惯例,窗口单位测量的模拟风速约13英里。在标准条件下,U值约为5.1(单位一样上图)的结果。
    这会如何影响总体性能的窗户吗?边界层的存在总是性能改善明显。考虑一个IGU U值为0.25,是通过测量热通量,同时假设温度梯度之间的区别外体积内空气和空气。(这个值的倒数等于R值的窗口;在这种情况下,R = 4)。计算标准化的整体性能,科大:
    1 = 1 / /科大Uigu + 1 / / Uoutisde Uinside + 1
    = 1 /科大1/0.25 + 1/1.35 + 1/5.1
    科大= 0.20
    您现在有了一个明显的阻力的5而不是4。所以当你买一个窗口额定U = 0.2, 25%的性能来源于国家开窗法评定委员会(NFRC)评级占这些边界层定义良好的条件下。我应该注意,评级占center-of-glass area-averaged U值,edge-of-glass,框架,等等;因此评级并不仅仅基于IGU的分析。
    我看到查理·沙利文评论下面,给出了一个粗略的估算边界层内的R = 1。这赞同我的值为0.74。我也会注意,辐射传热的影响是独立的边界层问题,严格对流。我很确定辐射是不被认为是在报道开窗法U值。

    1. charlie_sullivan||# 11

      弗雷德,你的评论是有益的和准确的但有一个例外:辐射评论。你的边界层热阻0.74包括辐射传热。如果你看ASHRAE这样的基本“开窗”章他们给值的ΔT 5 FΔT,发射率0.9。他们也有许多0.1发射率,阻止大部分的辐射传热。在这种情况下,上升到r2值。这就是对流的值,没有明显的辐射。换句话说,为对流约为0.5 U,剩余的0.85需要起床1.35是辐射。

      和windows的u值包括辐射热量转变。在冬天,从空间表面4,表面2和3之间,从表面1到户外活动。这就是为什么低辐射涂料降低的u值。注意,没有长波热辐射穿过窗户玻璃,透明的波长范围。它只在传热过程中发挥作用,窗格玻璃之间,。

      1. 高频电炉||# 12

        谢谢你查理。我认错,我应该更彻底地研究这个问题。我一定会看。我当然同意,辐射中发挥着重要作用单元的性能…由低辐射涂料的性能。我认为我的理解是,这种机制是隐式地占美国评级的实际性能度量特定IGU,但没有显式地建模为热流方程用于报告的一部分U-factors吗?我不知道。

        1. charlie_sullivan||# 13

          这绝对是建模的模拟NFRC用来计算U-factors。

          7千卡/窗口7 NFRC模拟手工说:“离开每个表面辐射能量通量计算从Stephan-Boltzmann法律使用红外半球形表面发射率和温度。之间的净辐射通量辐射相关节点除以温度差异提供了一个有效的辐射传热系数。”

          这也是不可避免的测量的一部分。

          也许困惑的是,当你计算热流通过窗口中,您使用Q =⋅ΔTa⋅(u),它看起来像一个方程的热流传导,但它确实是一个近似方程的最终结果一个复杂的过程,包括传导、对流和辐射。

          1. 高频电炉||# 14

            伟大的信息;谢谢!显然我不是这方面的专家,而不是一个奇怪的消费者具有工程背景的人试图理解窗口U评级。

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