በአንድ ቁስ ወይም ስብስብ ውስጥ የሙቀት ፍሰት መጠን

U-ዋጋ በአንድ የግንባታ አካል ውስጥ በአንድ ክፍል ስፋት፣ በአንድ ዲግሪ የሙቀት ልዩነት ምን ያህል ሙቀት እንደሚያልፍ ይለካል። የሚለካው በ W/(m²·K) ወይም BTU/(h·ft²·°F) ነው። ዝቅተኛ U-ዋጋ = የተሻለ ሽፋን። መስኮቶች፣ ግድግዳዎች እና ጣሪያዎች ሁሉም የU-ዋጋ ደረጃ አላቸው።

ምሳሌ፡ U=0.30 W/(m²·K) ያለው መስኮት ለእያንዳንዱ 1°C የሙቀት ልዩነት በካሬ ሜትር 30 ዋት ያጣል። U=0.20 33% የተሻለ ሽፋን ነው።

የአንድ ቁስ የሙቀት ፍሰትን የመቋቋም ችሎታ

R-ዋጋ የU-ዋጋ ተገላቢጦሽ ነው (R = 1/U)። ከፍተኛ R-ዋጋ = የተሻለ ሽፋን። የሚለካው በ m²·K/W (SI) ወይም ft²·°F·h/BTU (US) ነው። የግንባታ ደንቦች በየአየር ንብረት ዞኖች ላይ በመመስረት ለግድግዳዎች፣ ለጣሪያዎች እና ለወለሎች ዝቅተኛውን R-ዋጋ ይገልጻሉ።

ምሳሌ፡ R-19 ፋይበርግላስ ባት 19 ft²·°F·h/BTU መቋቋም ይሰጣል። በሰገነት ላይ R-38 ከ R-19 በእጥፍ የበለጠ ውጤታማ ነው።

የቁስ ባህሪ፡ ሙቀትን ምን ያህል በደንብ ያስተላልፋል

የሙቀት አስተላላፊነት (λ ወይም k) በ W/(m·K) የሚለካ የቁስ ውስጣዊ ባህሪ ነው። ዝቅተኛ k-ዋጋ = ጥሩ የሙቀት መከላከያ (አረፋ፣ ፋይበርግላስ)። ከፍተኛ k-ዋጋ = ጥሩ አስተላላፊ (መዳብ፣ አሉሚኒየም)። R-ዋጋን ለማስላት ጥቅም ላይ ይውላል፡ R = ውፍረት / k።

ምሳሌ፡ ፋይበርግላስ k=0.04 W/(m·K)፣ ብረት k=50 W/(m·K)። ብረት ከፋይበርግላስ 1250 እጥፍ በፍጥነት ሙቀት ያስተላልፋል!

ከፍ ያሉ ቁጥሮች = የተሻለ ሽፋን

R-ዋጋ በቀላሉ የሚታወቅ ነው፡ R-30 ከ R-15 የተሻለ ነው። በሰሜን አሜሪካ ለሽፋን ምርቶች ጥቅም ላይ ይውላል። ዋጋዎች በተከታታይ ይደመራሉ፡ ንብርብሮች ይደረደራሉ። በመኖሪያ ቤት ግንባታ፣ በግንባታ ደንቦች እና በምርት መለያዎች ላይ የተለመደ ነው።

• ክፍሎች፡ ft²·°F·h/BTU (US) ወይም m²·K/W (SI)
• ክልል፡ R-3 (ነጠላ-መስታወት መስኮት) እስከ R-60 (የሰገነት ሽፋን)
• የግድግዳ ምሳሌ፡ R-13 ክፍተት + R-5 አረፋ = R-18 አጠቃላይ
• የአውራ ጣት ህግ፡ R-ዋጋ በአንድ ኢንች እንደ ቁሱ ይለያያል (ለፋይበርግላስ R-3.5/ኢንች)
• የተለመዱ ግቦች፡ R-13 እስከ R-21 ግድግዳዎች፣ R-38 እስከ R-60 ጣሪያዎች
• ግብይት፡ ምርቶች በ R-ዋጋ ይተዋወቃሉ ('R-19 ባቶች')

ዝቅተኛ ቁጥሮች = የተሻለ ሽፋን

U-ዋጋ በቀላሉ የማይታወቅ ነው፡ U-0.20 ከ U-0.40 የተሻለ ነው። በአለም አቀፍ ደረጃ ጥቅም ላይ ይውላል፣ በተለይም ለመስኮቶች እና ለመላው ህንጻ ስሌቶች። በቀላሉ አይደመርም—ተገላቢጦሽ ስሌት ይጠይቃል። በንግድ ግንባታ እና በኃይል ደንቦች ውስጥ የተለመደ ነው።

• ክፍሎች፡ W/(m²·K) ወይም BTU/(h·ft²·°F)
• ክልል፡ U-0.10 (ሶስት-መስታወት መስኮት) እስከ U-5.0 (ነጠላ-መስታወት መስኮት)
• የመስኮት ምሳሌ፡ U-0.30 ከፍተኛ አፈጻጸም ነው፣ U-0.20 ፓሲቭ ቤት ነው
• ስሌት፡ የሙቀት ኪሳራ = U × ስፋት × ΔT
• የተለመዱ ግቦች፡ U-0.30 መስኮቶች፣ U-0.20 ግድግዳዎች (ንግድ)
• ደረጃዎች፡ ASHRAE, IECC ለኃይል ሞዴሊንግ U-ዋጋዎችን ይጠቀማሉ

በጠንካራ ቁሶች ውስጥ የሙቀት ፍሰት

ሙቀት በሞለኪውሎች መካከል በቀጥታ በመገናኘት ይተላለፋል። ብረቶች ሙቀትን በፍጥነት ያስተላልፋሉ፣ የሽፋን ቁሶች ግን ይቋቋማሉ። በፉሪየር ህግ ይገዛል፡ q = k·A·ΔT/d። በግድግዳዎች፣ ጣሪያዎች፣ ወለሎች ውስጥ ዋነኛው ነው።

• የብረት ምሰሶዎች የሙቀት ድልድዮችን ይፈጥራሉ (25% የሙቀት ኪሳራ ጭማሪ)
• የጋለ ምጣድ እጀታ ከምድጃ ሙቀት ያስተላልፋል
• ከሞቀ የውስጥ ክፍል ወደ ቀዝቃዛ ውጫዊ ክፍል በግድግዳ በኩል የሚፈስ ሙቀት
• ሽፋን የኮንዳክሽን ሙቀት ሽግግርን ይቀንሳል

በፈሳሽ/አየር እንቅስቃሴ የሙቀት ሽግግር

ሙቀት ከአየር ወይም ከፈሳሽ ፍሰት ጋር ይንቀሳቀሳል። ተፈጥሯዊ ኮንቬክሽን (ሞቃት አየር ወደ ላይ ይወጣል) እና በግድ የሚደረግ ኮንቬክሽን (ደጋፊዎች፣ ንፋስ)። የአየር ፍሳሾች ከፍተኛ የሙቀት ኪሳራ ያስከትላሉ። የአየር መዝጋት ኮንቬክሽንን ያቆማል፤ ሽፋን ኮንዳክሽንን ያቆማል።

• በክፍተቶች እና ስንጥቆች ውስጥ የሚገቡ ነፋሶች (ኢንፊልትሬሽን/ኤክስፊልትሬሽን)
• በሰገነት በኩል የሚያመልጥ ሞቃት አየር (የጭስ ማውጫ ውጤት)
• በግድ የሚደረግ የአየር ማሞቂያ/ማቀዝቀዣ ስርጭት
• ንፋስ በግድግዳዎች በኩል የሙቀት ኪሳራን ይጨምራል

በኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶች የሙቀት ሽግግር

ሁሉም ነገሮች የሙቀት ጨረር ያመነጫሉ። ትኩስ ነገሮች የበለጠ ያበራሉ። ግንኙነት ወይም አየር አይጠይቅም። የጨረር መከላከያዎች (አንጸባራቂ ፎይል) ከ90% በላይ የጨረር ሙቀት ይከላከላሉ። በሰገነቶች እና መስኮቶች ውስጥ ዋናው ነገር ነው።

• የፀሐይ ብርሃን በመስኮቶች በኩል ማሞቅ (የፀሐይ ትርፍ)
• በሰገነት ላይ ያለ የጨረር መከላከያ ሙቀትን ያንጸባርቃል
• ዝቅተኛ-ኢ የመስኮት ሽፋኖች የጨረር ሙቀትን ይቀንሳሉ
• ከጋለ ጣሪያ የሚወጣ ኢንፍራሬድ ሙቀት ወደ ሰገነት ወለል ይተላለፋል

የቤት ባለቤቶች እና ግንበኞች በየቀኑ R-ዋጋዎችን እና U-ዋጋዎችን ይጠቀማሉ፡

• የሽፋን ምርጫ፡ R-19 ከ R-21 የግድግዳ ባቶች ወጪ/ጥቅም
• የመስኮት መተካት፡ U-0.30 ባለሶስት-መስታወት ከ U-0.50 ባለሁለት-መስታወት መስኮቶች
• የኃይል ኦዲቶች፡ የሙቀት ምስል የR-ዋጋ ክፍተቶችን ያገኛል
• የደንብ ተገዢነት፡ የአካባቢ ዝቅተኛ R-ዋጋዎችን ማሟላት
• የማሻሻያ እቅድ፡ R-19 ሰገነት ላይ R-30 መጨመር (የሙቀት ኪሳራን 58% መቀነስ)
• የመገልገያ ቅናሾች፡ ብዙዎቹ ለማበረታቻዎች R-38 ዝቅተኛ ያስፈልጋቸዋል

U-ዋጋዎች የማሞቂያ እና የማቀዝቀዣ ሸክሞችን ይወስናሉ፡

• የሙቀት ኪሳራ ስሌት፡ Q = U × A × ΔT (Manual J)
• የመሳሪያዎች መጠን መወሰን፡ የተሻለ ሽፋን = አነስተኛ የHVAC ክፍል ያስፈልጋል
• የኃይል ሞዴሊንግ፡ BEopt, EnergyPlus U-ዋጋዎችን ይጠቀማሉ
• የቱቦ ሽፋን፡ R-6 ዝቅተኛ ባልተስተካከሉ ቦታዎች
• የተመላሽ ትንተና፡ የሽፋን ማሻሻያ ROI ስሌቶች
• ምቾት፡ ዝቅተኛ U-ዋጋዎች የቀዝቃዛ ግድግዳ/መስኮት ውጤትን ይቀንሳሉ

ትላልቅ ህንጻዎች ትክክለኛ የሙቀት ስሌቶች ያስፈልጋቸዋል፡

• ASHRAE 90.1 ተገዢነት፡ የታዘዙ የU-ዋጋ ሰንጠረዦች
• LEED ማረጋገጫ፡ ደንቡን ከ10-40% ማለፍ
• የመጋረጃ ግድግዳ ስርዓቶች፡ U-0.25 እስከ U-0.30 ስብስቦች
• የቀዝቃዛ ማከማቻ፡ R-30 እስከ R-40 ግድግዳዎች፣ R-50 ጣሪያዎች
• የኃይል ወጪ ትንተና፡ ከ$100ሺህ+ በላይ አመታዊ ቁጠባ ከጥሩ ኤንቨሎፕ
• የሙቀት ድልድዮች፡ የብረት ግንኙነቶችን በFEA መተንተን

እጅግ በጣም ቆጣቢ ህንጻዎች የሙቀት አፈጻጸም ገደቦችን ይገፋሉ፡

• መስኮቶች፡ U-0.14 እስከ U-0.18 (ባለሶስት-መስታወት፣ በክሪፕቶን የተሞላ)
• ግድግዳዎች፡ R-40 እስከ R-60 (12+ ኢንች አረፋ ወይም ጥቅጥቅ-ጥቅል ሴሉሎስ)
• መሰረት፡ R-20 እስከ R-30 ቀጣይነት ያለው ውጫዊ ሽፋን
• የአየር መዝጋት፡ 0.6 ACH50 ወይም ዝቅተኛ (ከደረጃው ጋር ሲነጻጸር 99% ቅናሽ)
• የሙቀት ማገገሚያ ቬንትሌተር፡ 90%+ ብቃት
• አጠቃላይ፡ ከደንብ ዝቅተኛው ጋር ሲነጻጸር 80-90% የማሞቂያ/የማቀዝቀዣ ቅናሽ

• መጀመሪያ የአየር መዝጋት፡ $500 ኢንቨስትመንት፣ 20% የኃይል ቁጠባ (ከሽፋን የተሻለ ROI)
• የሰገነት ሽፋን፡ R-19 ወደ R-38 በ3-5 ዓመታት ውስጥ ይመለሳል
• የመስኮት መተካት፡ U-0.30 መስኮቶች ከU-0.50 ጋር ሲነጻጸር የሙቀት ኪሳራን በ40% ይቀንሳሉ
• የከርሰ ምድር ሽፋን፡ R-10 ከ10-15% የማሞቂያ ወጪዎችን ይቆጥባል
• የበር መተካት፡ የተሸፈነ የብረት በር (U-0.15) ከባዶ የእንጨት በር (U-0.50) ጋር

• ኢንፍራሬድ ካሜራ፡ የጎደለ ሽፋንን እና የአየር ፍሳሾችን ያሳያል
• የንፋስ በር ሙከራ፡ የአየር ፍሳሽን መጠን ይለካል (ACH50 መለኪያ)
• የንክኪ ሙከራ፡ ቀዝቃዛ ግድግዳዎች/ጣሪያዎች ዝቅተኛ R-ዋጋን ያመለክታሉ
• የበረዶ ግድቦች፡ በቂ ያልሆነ የሰገነት ሽፋን ምልክት (ሙቀት በረዶ ያቀልጣል)
• ኮንደንስ፡ የሙቀት ድልድይ ወይም የአየር ፍሳሽን ያመለክታል

• ቀዝቃዛ የአየር ንብረቶች፡ R-ዋጋን ከፍ ማድረግ፣ U-ዋጋን ዝቅ ማድረግ (የሽፋን ቅድሚያ)
• ሞቃት የአየር ንብረቶች፡ በሰገነት ላይ የጨረር መከላከያዎች፣ ዝቅተኛ-ኢ መስኮቶች የፀሐይ ትርፍን ይከላከላሉ
• የተቀላቀሉ የአየር ንብረቶች፡ ሽፋንን ከጥላ እና ከአየር ማናፈሻ ጋር ማመጣጠን
• እርጥበታማ የአየር ንብረቶች፡ በሞቃት በኩል የእንፋሎት መከላከያዎች፣ ኮንደንስን ይከላከሉ
• ደረቅ የአየር ንብረቶች፡ በአየር መዝጋት ላይ ማተኮር (ከእርጥበታማ ክልሎች የበለጠ ተጽዕኖ)

• ምርጥ ROI፡ የአየር መዝጋት (20:1)፣ የሰገነት ሽፋን (5:1)፣ የቱቦ መዝጋት (4:1)
• መካከለኛ ROI፡ የግድግዳ ሽፋን (3:1)፣ የከርሰ ምድር ሽፋን (3:1)
• ረጅም ጊዜ፡ የመስኮት መተካት (ከ15-20 ዓመታት በላይ 2:1)
• ግምት ውስጥ ያስገቡ፡ የመገልገያ ቅናሾች ROIን በ20-50% ሊያሻሽሉ ይችላሉ
• ተመላሽ፡ ቀላል ተመላሽ = ወጪ / አመታዊ ቁጠባ

ኢግሎዎች ውጭ -40°C በሚሆንበት ጊዜ በውስጥ ከ4-16°C የሙቀት መጠንን የሚጠብቁት የተጨመቀ በረዶ (በአንድ ኢንች R-1) ብቻ በመጠቀም ነው። የጉልላት ቅርጽ የገጽታ ስፋትን ይቀንሳል፣ እና ትንሽ የመግቢያ ዋሻ ንፋስን ይከላከላል። በበረዶ ውስጥ ያሉ የአየር ኪሶች ሽፋን ይሰጣሉ—የታሰረ አየር የሁሉም ሽፋን ምስጢር መሆኑን የሚያሳይ ማስረጃ።

የስፔስ ሸትል የሙቀት ንጣፎች በጣም ዝቅተኛ የሙቀት አስተላላፊነት (k=0.05) ስለነበራቸው በአንድ በኩል ~1100°C ሊሆኑ እና በሌላ በኩል ሊነኩ ይችላሉ። ከ90% በአየር የተሞላ ሲሊካ የተሰሩ፣ እነሱ የመጨረሻው የሽፋን ቁስ ናቸው—በከፍተኛ ሙቀት በአንድ ኢንች R-50+።

ከ1940ዎቹ በፊት ያሉ ቤቶች ብዙውን ጊዜ ምንም የግድግዳ ሽፋን የላቸውም—የእንጨት መሸፈኛ፣ ምሰሶዎች እና ልስን ብቻ (አጠቃላይ R-4)። R-13 እስከ R-19 ሽፋን መጨመር የሙቀት ኪሳራን በ70-80% ይቀንሳል። ብዙ አሮጌ ቤቶች በደንብ ካልተሸፈኑ ሰገነቶች ይልቅ በግድግዳዎች በኩል የበለጠ ሙቀት ያጣሉ።

በረዶ k=2.2 W/(m·K) አለው፣ ብርጭቆ k=1.0 ነው። ነገር ግን በበረዶ ክሪስታሎች ውስጥ የታሰረ አየር (k=0.026) በረዶ/በረዶን ጥሩ ሽፋን ያደርገዋል። በሚገርም ሁኔታ፣ በጣሪያዎች ላይ ያለ እርጥብ በረዶ (R-1.5/ኢንች) በአየር ኪሶች ምክንያት ከጠንካራ በረዶ (R-0.5/ኢንች) የተሻለ ሽፋን ነው።

R-19 ደረጃ የተሰጠው (5.5 ኢንች) ፋይበርግላስ ባት ወደ 3.5 ኢንች ሲጨመቅ 45% የ R-ዋጋውን ያጣል (R-10 ይሆናል)። የአየር ኪሶቹ—ፋይበሮቹ አይደሉም—ሽፋን ይሰጣሉ። ሽፋንን በጭራሽ አይጨምቁ፤ የማይመጥን ከሆነ፣ ከፍተኛ ጥግግት ያለው ቁስ ይጠቀሙ።

ኤሮጄል 99.8% አየር ሲሆን ለሽፋን 15 የጊነስ ሪከርዶችን ይዟል። በአንድ ኢንች R-10 (ከፋይበርግላስ R-3.5 ጋር ሲነጻጸር)፣ የ NASA ተመራጭ ሽፋን ነው። ነገር ግን ዋጋው ($20-40/ስኩዌር ጫማ) እንደ ማርስ ሮቨሮች እና እጅግ በጣም ቀጭን የሽፋን ብርድ ልብሶች ባሉ ልዩ አፕሊኬሽኖች ላይ ይገድበዋል።

R-ዋጋ የሙቀት ፍሰትን መቋቋም ይለካል (ከፍ ያለ = የተሻለ ሽፋን)። U-ዋጋ የሙቀት ማስተላለፊያ መጠንን ይለካል (ዝቅተኛ = የተሻለ ሽፋን)። እነሱ የሂሳብ ተገላቢጦሽ ናቸው፡ U = 1/R። ምሳሌ፡ R-20 ሽፋን = U-0.05። ለሽፋን ምርቶች R-ዋጋን፣ ለመስኮቶች እና ለመላው ስብስብ ስሌቶች U-ዋጋን ይጠቀሙ።

አዎ፣ ነገር ግን እየቀነሰ በሚመጣ ምላሽ። ከ R-0 ወደ R-19 መሄድ የሙቀት ኪሳራን በ95% ይቀንሳል። ከ R-19 ወደ R-38 ሌላ 50% ይቀንሳል። ከ R-38 ወደ R-57 33% ብቻ ይቀንሳል። በመጀመሪያ፣ አየርን ዝጋ (ከሽፋን የበለጠ ተጽዕኖ)። ከዚያ R-ዋጋው ዝቅተኛ በሆነበት ቦታ (ብዙውን ጊዜ ሰገነት) ላይ ሽፋን ይጨምሩ። የተጨመቀ ወይም እርጥብ ሽፋንን ያረጋግጡ—ከመጨመር መተካት የተሻለ ነው።

ልማድ እና ውስብስብነት። መስኮቶች በርካታ የሙቀት ሽግግር ዘዴዎች አሏቸው (በመስታወት በኩል ኮንዳክሽን፣ ጨረር፣ በአየር ክፍተቶች ውስጥ ኮንቬክሽን) ይህም U-ዋጋን ለአጠቃላይ የአፈጻጸም ደረጃ አሰጣጥ የበለጠ ተግባራዊ ያደርገዋል። ግድግዳዎች ቀላል ናቸው—በአብዛኛው ኮንዳክሽን—ስለዚህ R-ዋጋ በቀላሉ የሚታወቅ ነው። ሁለቱም መለኪያዎች ለሁለቱም ይሰራሉ፤ የኢንዱስትሪ ምርጫ ብቻ ነው።

በእርግጠኝነት! R-ዋጋ በሁለቱም አቅጣጫዎች የሙቀት ፍሰትን ይቋቋማል። በበጋ፣ R-30 የሰገነት ሽፋን ሙቀትን ውጭ እንደሚያስቀር ሁሉ በክረምት ውስጥ ሙቀትን ውስጥ እንደሚያስቀር ውጤታማ ነው። ሞቃት የአየር ንብረቶች ከከፍተኛ R-ዋጋ + የጨረር መከላከያዎች + ቀለል ያሉ ጣሪያዎች ተጠቃሚ ይሆናሉ። በሰገነት (ዝቅተኛ R-38) እና ወደ ምዕራብ በሚመለከቱ ግድግዳዎች ላይ ያተኩሩ።

መጀመሪያ የአየር መዝጋት፣ ከዚያ ሽፋን። የአየር ፍሳሾች ሽፋንን ሙሉ በሙሉ ሊያልፉ ይችላሉ፣ R-30ን ወደ ውጤታማ R-10 ይቀንሳሉ። ጥናቶች እንደሚያሳዩት የአየር መዝጋት ከሽፋን ብቻ ጋር ሲነጻጸር 2-3 እጥፍ ROI ይሰጣል። መጀመሪያ ዝጋ (ማሸጊያ፣ የአየር ሁኔታ ማሰሪያ፣ አረፋ)፣ ከዚያ ሸፍን። አንድ ላይ ሆነው የኃይል አጠቃቀምን ከ30-50% ይቀንሳሉ።

1 ን በ R-ዋጋ አካፍል፡ U = 1/R። ምሳሌ፡ R-20 ግድግዳ = 1/20 = U-0.05 ወይም 0.28 W/(m²·K)። ተገላቢጦሽ፡ R = 1/U። ምሳሌ፡ U-0.30 መስኮት = 1/0.30 = R-3.3። ማስታወሻ፡ ክፍሎች አስፈላጊ ናቸው! የአሜሪካ R-ዋጋዎች ለ SI U-ዋጋዎች የልወጣ ምክንያቶች ያስፈልጋቸዋል (W/(m²·K) ለማግኘት በ5.678 ማባዛት)።

ብረት ከሽፋን 1250 እጥፍ የበለጠ አስተላላፊ ነው። የብረት ምሰሶዎች የሙቀት ድልድዮችን ይፈጥራሉ—በግድግዳው ስብስብ በኩል ቀጥተኛ የኮንዳክሽን መንገዶች። R-19 ክፍተት ሽፋን እና የብረት ምሰሶዎች ያሉት ግድግዳ ውጤታማ R-7 ብቻ ያገኛል (64% ቅናሽ!)። መፍትሄው፡ ቀጣይነት ያለው ሽፋን (የአረፋ ቦርድ) በምሰሶዎቹ ላይ፣ ወይም የእንጨት ፍሬም + ውጫዊ አረፋ።

በአየር ንብረት ዞን (1-8) እና በህንጻው አካል ላይ የተመሰረተ ነው። ምሳሌ፡ ዞን 5 (ቺካጎ) R-20 ግድግዳዎች፣ R-49 ጣሪያ፣ R-10 የከርሰ ምድር ያስፈልገዋል። ዞን 3 (አትላንታ) R-13 ግድግዳዎች፣ R-30 ጣሪያ ያስፈልገዋል። የአካባቢውን የግንባታ ደንብ ወይም የIECC ሰንጠረዦችን ይመልከቱ። ብዙ ስልጣኖች አሁን በመካከለኛ የአየር ንብረት ውስጥም እንኳ R-20+ ግድግዳዎች እና R-40+ ሰገነቶች ያስፈልጋቸዋል።