Shkalla e rrjedhës së nxehtësisë përmes një materiali ose montimi

U-vlera mat sasinë e nxehtësisë që kalon përmes një komponenti ndërtimi për njësi sipërfaqeje, për gradë ndryshimi temperature. Matet në W/(m²·K) ose BTU/(h·ft²·°F). U-vlera më e ulët = izolim më i mirë. Dritaret, muret dhe çatitë të gjitha kanë vlerësime të U-vlerës.

Shembull: Dritarja me U=0.30 W/(m²·K) humbet 30 vat për metër katror për çdo 1°C ndryshim temperature. U=0.20 është 33% izolim më i mirë.

Aftësia e materialit për t'i rezistuar rrjedhës së nxehtësisë

R-vlera është e anasjellta e U-vlerës (R = 1/U). R-vlera më e lartë = izolim më i mirë. Matet në m²·K/W (SI) ose ft²·°F·h/BTU (SHBA). Kodet e ndërtimit specifikojnë R-vlerat minimale për muret, tavanet dhe dyshemetë bazuar në zonat klimatike.

Shembull: Leshi i xhamit R-19 ofron 19 ft²·°F·h/BTU rezistencë. R-38 në papafingo është dy herë më efektiv se R-19.

Vetia e materialit: sa mirë e përçon nxehtësinë

Përçueshmëria termike (λ ose k) është një veti e brendshme e materialit e matur në W/(m·K). k-vlera e ulët = izolues i mirë (shkumë, lesh xhami). k-vlera e lartë = përçues i mirë (bakër, alumin). Përdoret për të llogaritur R-vlerën: R = trashësia / k.

Shembull: Leshi i xhamit k=0.04 W/(m·K), çeliku k=50 W/(m·K). Çeliku e përçon nxehtësinë 1250 herë më shpejt se leshi i xhamit!

Numra më të lartë = izolim më i mirë

R-vlera është intuitive: R-30 është më mirë se R-15. Përdoret në Amerikën e Veriut për produktet e izolimit. Vlerat mblidhen në seri: shtresat grumbullohen. E zakonshme në ndërtimet rezidenciale, kodet e ndërtimit dhe etiketimin e produkteve.

• Njësitë: ft²·°F·h/BTU (SHBA) ose m²·K/W (SI)
• Gama: R-3 (dritare me një xham) deri në R-60 (izolim papafingoje)
• Shembull muri: zgavër R-13 + shkumë R-5 = R-18 totale
• Rregull i përgjithshëm: R-vlera për inç ndryshon sipas materialit (R-3.5/inç për lesh xhami)
• Objektivat tipike: mure R-13 deri R-21, tavane R-38 deri R-60
• Marketingu: Produktet reklamohen me R-vlerën ('pllaka R-19')

Numra më të ulët = izolim më i mirë

U-vlera është kundër-intuitive: U-0.20 është më mirë se U-0.40. Përdoret globalisht, veçanërisht për dritaret dhe llogaritjet e të gjithë ndërtesës. Nuk mblidhet thjesht—kërkon matematikë të anasjelltë. E zakonshme në ndërtimet komerciale dhe kodet energjetike.

• Njësitë: W/(m²·K) ose BTU/(h·ft²·°F)
• Gama: U-0.10 (dritare me tre xhama) deri në U-5.0 (dritare me një xham)
• Shembull dritareje: U-0.30 është performancë e lartë, U-0.20 është shtëpi pasive
• Llogaritja: Humbja e nxehtësisë = U × Sipërfaqja × ΔT
• Objektivat tipike: dritare U-0.30, mure U-0.20 (komerciale)
• Standardet: ASHRAE, IECC përdorin U-vlerat për modelimin energjetik

Rrjedha e nxehtësisë përmes materialeve të ngurta

Nxehtësia transferohet përmes kontaktit të drejtpërdrejtë midis molekulave. Metalet e përçojnë nxehtësinë shpejt, ndërsa materialet izoluese i rezistojnë. Rregullohet nga Ligji i Furierit: q = k·A·ΔT/d. Dominon në mure, çati, dysheme.

• Shtyllat metalike krijojnë ura termike (rritje 25% e humbjes së nxehtësisë)
• Doreza e nxehtë e tiganit përçon nxehtësinë nga soba
• Nxehtësia që rrjedh përmes murit nga brendësia e ngrohtë në jashtësinë e ftohtë
• Izolimi redukton transferimin konduktiv të nxehtësisë

Transferimi i nxehtësisë përmes lëvizjes së lëngjeve/ajrit

Nxehtësia lëviz me rrjedhën e ajrit ose lëngut. Konveksioni natyror (ajri i ngrohtë ngrihet) dhe konveksioni i detyruar (ventilatorët, era). Rrjedhjet e ajrit shkaktojnë humbje të mëdha të nxehtësisë. Hermetizimi ndalon konveksionin; izolimi ndalon përçueshmërinë.

• Rrymat e ajrit përmes çarjeve dhe plasaritjeve (infiltrimi/ekzfiltrimi)
• Ajri i ngrohtë që del përmes papafingos (efekti i oxhakut)
• Shpërndarja e ngrohjes/ftohjes me ajër të detyruar
• Era rrit humbjen e nxehtësisë përmes mureve

Transferimi i nxehtësisë përmes valëve elektromagnetike

Të gjitha objektet emetojnë rrezatim termik. Objektet e nxehta rrezatojnë më shumë. Nuk kërkon kontakt ose ajër. Barrierat rrezatuese (fletë reflektuese) bllokojnë 90%+ të nxehtësisë rrezatuese. Faktor kryesor në papafingo dhe dritare.

• Drita e diellit që ngroh përmes dritareve (fitimi diellor)
• Barriera rrezatuese në papafingo që reflekton nxehtësinë
• Veshjet Low-E të dritareve që reduktojnë nxehtësinë rrezatuese
• Nxehtësia infra të kuqe nga çatia e nxehtë që rrezaton në dyshemenë e papafingos

Pronarët e shtëpive dhe ndërtuesit përdorin R-vlerat dhe U-vlerat çdo ditë:

• Zgjedhja e izolimit: kosto/përfitim i pllakave të murit R-19 kundër R-21
• Zëvendësimi i dritareve: dritare me tre xhama U-0.30 kundër dritareve me dy xhama U-0.50
• Auditimet energjetike: imazheria termike gjen boshllëqet në R-vlerën
• Pajtueshmëria me kodin: përmbushja e R-vlerave minimale lokale
• Planifikimi i rinovimit: shtimi i R-30 në një papafingo R-19 (58% reduktim në humbjen e nxehtësisë)
• Zbritjet e shërbimeve: shumë kërkojnë minimum R-38 për incentivat

U-vlerat përcaktojnë ngarkesat e ngrohjes dhe ftohjes:

• Llogaritja e humbjes së nxehtësisë: Q = U × A × ΔT (Manuali J)
• Përmasimi i pajisjeve: izolim më i mirë = nevojitet njësi HVAC më e vogël
• Modelimi energjetik: BEopt, EnergyPlus përdorin U-vlerat
• Izolimi i kanaleve: minimum R-6 në hapësira pa kondicionim
• Analiza e kthimit të investimit: llogaritjet e ROI për përmirësimin e izolimit
• Komoditeti: U-vlerat më të ulëta reduktojnë efektin e murit/dritares së ftohtë

Ndërtesat e mëdha kërkojnë llogaritje të sakta termike:

• Pajtueshmëria me ASHRAE 90.1: tabelat preskriptive të U-vlerave
• Certifikimi LEED: tejkalimi i kodit me 10-40%
• Sistemet e mureve-perde: montime U-0.25 deri U-0.30
• Magazinimi i ftohtë: mure R-30 deri R-40, tavane R-50
• Analiza e kostos së energjisë: kursime vjetore prej $100K+ nga një mbështjellës më i mirë
• Urat termike: analiza e lidhjeve të çelikut me FEA

Ndërtesat ultra-eficiente shtyjnë kufijtë e performancës termike:

• Dritaret: U-0.14 deri U-0.18 (me tre xhama, të mbushura me kripton)
• Muret: R-40 deri R-60 (12+ inç shkumë ose celulozë me dendësi të lartë)
• Themeli: R-20 deri R-30 izolim i jashtëm i vazhdueshëm
• Hermetizimi: 0.6 ACH50 ose më pak (99% reduktim krahasuar me standardin)
• Ventilator me rekuperim nxehtësie: 90%+ efiçencë
• Totali: 80-90% reduktim i ngrohjes/ftohjes krahasuar me minimumin e kodit

• Hermetizimi së pari: investim 500$, 20% kursim energjie (ROI më i mirë se izolimi)
• Izolimi i papafingos: R-19 në R-38 paguhet në 3-5 vjet
• Zëvendësimi i dritareve: dritaret U-0.30 reduktojnë humbjen e nxehtësisë me 40% krahasuar me U-0.50
• Izolimi i bodrumit: R-10 kursen 10-15% të kostove të ngrohjes
• Zëvendësimi i derës: derë çeliku e izoluar (U-0.15) kundër drurit të zbrazët (U-0.50)

• Kamera infra të kuqe: zbulon izolimin që mungon dhe rrjedhjet e ajrit
• Testi i derës me ventilator: kuantifikon rrjedhjen e ajrit (metrika ACH50)
• Testi me prekje: muret/tavanet e ftohta tregojnë R-vlerë të ulët
• Diga akulli: shenjë e izolimit të pamjaftueshëm të papafingos (nxehtësia shkrin borën)
• Kondensimi: tregon ura termike ose rrjedhje ajri

• Klima të ftohta: maksimizoni R-vlerën, minimizoni U-vlerën (prioritet izolimi)
• Klima të nxehta: barriera rrezatuese në papafingo, dritare Low-E bllokojnë fitimin diellor
• Klima të përziera: balanconi izolimin me hijezimin dhe ventilimin
• Klima të lagështa: barriera avulli në anën e ngrohtë, parandaloni kondensimin
• Klima të thata: fokusohuni në hermetizim (ndikim më i madh se në rajonet e lagështa)

• ROI më i mirë: Hermetizimi (20:1), izolimi i papafingos (5:1), hermetizimi i kanaleve (4:1)
• ROI i moderuar: Izolimi i mureve (3:1), izolimi i bodrumit (3:1)
• Afatgjatë: Zëvendësimi i dritareve (2:1 mbi 15-20 vjet)
• Merrni në konsideratë: zbritjet e shërbimeve mund të përmirësojnë ROI-n me 20-50%
• Kthimi: Kthimi i thjeshtë = kostoja / kursimet vjetore

Iglutë mbajnë 4-15°C brenda kur jashtë është -40°C duke përdorur vetëm borë të ngjeshur (R-1 për inç). Forma e kupolës minimizon sipërfaqen, dhe një tunel i vogël hyrjeje bllokon erën. Xhepat e ajrit të borës ofrojnë izolim—dëshmi se ajri i bllokuar është sekreti i çdo izolimi.

Pllakat termike të Anijes Kozmike kishin një përçueshmëri termike kaq të ulët (k=0.05) saqë mund të ishin 1100°C në njërën anë dhe të prekshme në anën tjetër. Të bëra nga 90% silicë e mbushur me ajër, ato janë materiali izolues përfundimtar—R-50+ për inç në temperatura të larta.

Shtëpitë para viteve 1940 shpesh nuk kanë izolim muri—vetëm veshje druri, shtylla dhe suva (totali R-4). Shtimi i izolimit R-13 deri R-19 redukton humbjen e nxehtësisë me 70-80%. Shumë shtëpi të vjetra humbasin më shumë nxehtësi përmes mureve sesa përmes papafingove të izoluara dobët.

Akulli ka k=2.2 W/(m·K), xhami ka k=1.0. Por ajri (k=0.026) i bllokuar në kristalet e akullit e bën borën/akullin një izolues të mirë. Paradoksalisht, bora e lagur në çati është izolim më i mirë (R-1.5/inç) se akulli i ngurtë (R-0.5/inç) për shkak të xhepave të ajrit.

Leshi i xhamit me vlerësim R-19 (5.5 inç) i ngjeshur në 3.5 inç humbet 45% të R-vlerës së tij (bëhet R-10). Xhepat e ajrit—jo fijet—ofrojnë izolimin. Asnjëherë mos e ngjeshni izolimin; nëse nuk përshtatet, përdorni material me densitet më të lartë.

Aerogeli është 99.8% ajër dhe mban 15 Rekorde Guinness për izolim. Me R-10 për inç (krahasuar me R-3.5 për lesh xhami), është izoluesi i preferuar i NASA-s. Por kostoja ($20-40/ft katror) e kufizon atë në aplikime të specializuara si roverët e Marsit dhe batanijet izoluese ultra të holla.

R-vlera mat rezistencën ndaj rrjedhës së nxehtësisë (më e lartë = izolim më i mirë). U-vlera mat shkallën e transmetimit të nxehtësisë (më e ulët = izolim më i mirë). Ato janë të anasjellta matematikore: U = 1/R. Shembull: izolim R-20 = U-0.05. Përdorni R-vlerën për produktet e izolimit, U-vlerën për dritaret dhe llogaritjet e të gjithë montimit.

Po, por me kthime në rënie. Kalimi nga R-0 në R-19 ul humbjen e nxehtësisë me 95%. Nga R-19 në R-38 ul me 50% të tjera. Nga R-38 në R-57 ul vetëm me 33%. Së pari, hermetizoni (ndikim më i madh se izolimi). Pastaj shtoni izolim aty ku R-vlera është më e ulët (zakonisht papafingoja). Kontrolloni për izolim të ngjeshur ose të lagur—zëvendësimi është më mirë se shtimi i mëtejshëm.

Konventë dhe kompleksitet. Dritaret kanë mekanizma të shumtë të transferimit të nxehtësisë (përçueshmëria përmes xhamit, rrezatimi, konveksioni në hapësirat e ajrit) duke e bërë U-vlerën më praktike për vlerësimin e performancës së përgjithshme. Muret janë më të thjeshta—kryesisht përçueshmëri—kështu R-vlera është intuitive. Të dyja metrikat funksionojnë për secilën; është thjesht preferencë e industrisë.

Absolutisht! R-vlera i reziston rrjedhës së nxehtësisë në të dy drejtimet. Në verë, izolimi i papafingos R-30 e mban nxehtësinë JASHTË po aq efektivisht sa e mban nxehtësinë BRENDA gjatë dimrit. Klimat e nxehta përfitojnë nga R-vlera e lartë + barrierat rrezatuese + çatitë me ngjyrë të çelët. Përqendrohuni në papafingo (minimum R-38) dhe muret që shikojnë nga perëndimi.

Hermetizimi së pari, pastaj izolimi. Rrjedhjet e ajrit mund të anashkalojnë plotësisht izolimin, duke reduktuar një R-30 në një R-10 efektiv. Studimet tregojnë se hermetizimi ofron 2-3 herë ROI krahasuar vetëm me izolimin. Hermetizoni së pari (stuko, shirit izolues, shkumë), pastaj izoloni. Së bashku ato reduktojnë përdorimin e energjisë me 30-50%.

Pjesëtoni 1 me R-vlerën: U = 1/R. Shembull: mur R-20 = 1/20 = U-0.05 ose 0.28 W/(m²·K). Anasjelltas: R = 1/U. Shembull: dritare U-0.30 = 1/0.30 = R-3.3. Shënim: njësitë kanë rëndësi! R-vlerat e SHBA-së kërkojnë faktorë konvertimi për U-vlerat SI (shumëzoni me 5.678 për të marrë W/(m²·K)).

Çeliku është 1250 herë më përçues se izolimi. Shtyllat metalike krijojnë ura termike—shtigje të drejtpërdrejta përçuese përmes montimit të murit. Një mur me izolim zgavre R-19 dhe shtylla çeliku arrin vetëm një R-7 efektiv (64% reduktim!). Zgjidhja: izolim i vazhdueshëm (pllakë shkume) mbi shtyllat, ose kornizë druri + shkumë e jashtme.

Varet nga zona klimatike (1-8) dhe komponenti i ndërtesës. Shembull: Zona 5 (Çikago) kërkon mure R-20, tavan R-49, bodrum R-10. Zona 3 (Atlanta) kërkon mure R-13, tavan R-30. Kontrolloni kodin lokal të ndërtimit ose tabelat IECC. Shumë juridiksione tani kërkojnë mure R-20+ dhe papafingo R-40+ edhe në klimat e moderuara.