更多绿色建筑博客
这个月，我将研究热流——或者至少是它的各个方面。我将假设一个项目，它已经解决了水、空气和蒸汽的替代现象。这里我严格地看热控制。
所以，我们在脑海中有了一个想象的结构，现在我们想要舒适地生活在其中。当然，舒适是主观的。对我来说，这意味着冬天我的胡子上不会有冰柱，夏天我也不会粘在我接触的每个表面上。为了实现这一目标，同时避免不必要的能源成本，我们需要明智地考虑什么时候让热量进来或出去。
热量通过三种机制传递:辐射、对流和传导。理想情况下，我们希望尽可能地限制这三个方面，而不需要花更多的钱来做这件事，而不是我们一生——或者是我们孩子的一生——可以省下的钱。为了做到这一点，我们需要绝缘。为了正确地绝缘，我们需要知道如何量化一种材料的最佳性能。
万岁résistance
r值是所有建筑商都知道的一个数字。但它到底是什么?让我们来看看无所不在的ASTM国际了解一些情况，然后我们再把它拆开。C168-19定义r值为:
热阻(名词):在稳定状态下，由材料或结构的两个确定表面之间的温差决定的量，在单位面积内产生单位热流。
r值是关于电阻的。这是衡量一种材料能在多大程度上减缓两个表面之间的热运动，比如墙的内部和外部。
这是通过在两块金属板之间挤压一块绝缘材料来测试的。
每周时事通讯
在您的收件箱中获得建筑科学和能源效率建议，以及特别优惠。
14日的评论
有渗透热回收的现象，所以你可以把它加到方程中。它在付费墙后面，但我可能有LBL研究下载到某个地方，或者另一个GBA成员有它。
https://eta.lbl.gov/publications/infiltration-heat-recovery-building
附件还涉及到渗透热回收，一个复杂的公式。
我刚找到一份https://www.aivc.org/sites/default/files/members_area/medias/pdf/Inive/LBL/LBNL-51324.pdf)，刚看完开头一段，我就拍了拍自己的额头……咄。当然，间隙气流会损失或恢复热量。等不及要在周末深入研究了。谢谢!
我很欣赏你从一个建设者的角度用直观和实用的术语描述这些。从工程师的角度来看，这里的解释在技术上不太正确，所以我将解释如何纠正它们。
首先，所有这些的共同之处在于，它们将室内和室外或两个表面之间的温差与稳定的热流联系起来。热流通常以BTU/小时为单位，但小时并不意味着它描述了任何动态的或随时间变化的东西。使用的措辞有时是单位时间(1小时)的热量(BTU)，有时是热流(假设BTU/h)，这些听起来可能不同，但它们只是说同一件事的两种方式。所有这些之间的关系比看起来要简单。
接下来，我们来谈谈r值和c值。r值是大多数建筑商都知道的。它是一平方英尺绝缘体的热阻，通过它的热流是Q = A⋅ΔT/(r值)，其中ΔT是绝缘体两个表面之间的温差，A是表面积。
c值在工程或建筑中不太常用，但它只是r值的倒数:c值= 1/(r值)。这样就可以写成Q = A⋅ΔT⋅(c值)。这听起来更简单，因为乘法比除法简单，但R-value的优点是，如果你层隔热层——也许是两层R-8泡沫——得到的整体R-value只是R-8 + R-8 = R16的和。相应的c值计算更加复杂，这也是r值更受欢迎的原因之一。
熟悉u因子的人可能会想"等等，我以为u因子是什么，他为什么叫它c值?"u因子和c值几乎相同。不同之处在于c值描述的是一个组件或材料，而u因子是一个“全部”数字。这意味着它是一个“整面墙”的计算，包括铆钉、墙板、护套、壁板等。或者更常见的是，这是一个“整扇窗户的计算”，包括框架以及玻璃，玻璃之间的空气空间等。“等等”包括表面的“气膜”。这样做的实际结果是公式Q = A⋅ΔT⋅(c值)对于u因子看起来几乎是一样的。唯一不同的是，在Q = A⋅ΔTa⋅(u因子)中，温差是指内外空气温度之差，而不是绝缘体或其他材料两侧的表面温度。对于R-40墙，这些表面温度非常接近内部和外部的空气温度所以你使用什么温度无关紧要，但是对于一个低性能窗口，内部表面温度比内部空气温度要低得多。因此，需要对窗口进行区分并使用u因子。
我没有谈论k值，但我认为这足以作为一个评论……
谢谢你的回复，查理!我很感激你能放我一马。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。
我的简单理解是:K之于C，就像渗透率之于渗透率。(K是电导率，通常不依赖于厚度。C是电导，表示厚度)。
这有助于我们认识到-ity和-ility结尾是一种“内在的”性质(如“能力”)，而-ance结尾则说明厚度，并且是绝对的(如“存在”)。
如果你有了尺寸数字，你就不需要知道厚度来进行评估了。如热阻)。
泰勒，我喜欢你的结尾技巧。
另一个“-tivity”词是“电阻率”。热电阻率这个词在建筑领域用得不多，但它和每英寸的r值是一样的概念，我们经常讨论。K，或电导率，是电阻率的倒数，换句话说，K = 1/(r值每英寸)。
Ben，我喜欢GBA为来自不同背景和不同词汇的人们提供了一个对话论坛。这是双向的——我们大多数了解物理/工程理论的人在实践方面有很多东西要学。
非常有用的解释。
“对于R-40墙，这些表面温度非常接近内外空气的温度，所以使用什么温度无关紧要，但如果使用低性能窗口，内部表面温度比内部空气温度低得多。”
查理(或其他人)，
这很有趣。
我们总是假设整个组件的温度下降与r值成线性比例下降，但假设内壁面与室内环境温度相同，外壁面与室外环境温度相同(好吧，我们承认这不是当涉及到辐射冷却时，我想)。
如上所述，这似乎更像是一种“实际”适用于高r值组件的估计。对于窗户来说不是这样的，我想对于低r值的组件也不是这样的，比如胶合板。这里有什么门槛吗?它是线性的还是指数的?
我认为这与能量传递率有关;在表面边界损失的能量和获得的能量。对于给定的内壁温度，我想象一个平衡，能量损失等于能量获得。如果损失的能量足够高，获得的能量也可以相当高(通过内部环境获得的能量)，但如果提供的能量有限，仍然不能将温度提高到环境温度。
是空气薄膜在这里起作用，还是能量预算?
如果你想要一个真正粗略的估计，你可以假设内部气膜是R-1，仍然忽略外部气膜。如果你有一个不隔热的墙，例如R-4，那么总温度是R-5, 1/5的温度差在气膜上。例如，如果外面是20华氏度，里面是70华氏度，50华氏度的差值在R-5壁上是40华氏度，在气膜上是10华氏度。这是表面以相同速率失去和获得热量的平衡，用简单的R-1近似来表示气膜。
但这只是一个粗略的近似:通过对流的热流与温差不是线性的，所以R-1随温差的大小而变化。这很有趣，但不是特别重要:如果你有一个R-5的墙，你应该担心如何使它至少成为R-13的墙，而不是担心空气膜是R-1还是R-0.783。
“气膜”这个术语有点用词不当——它是传统热流和辐射换热的结合，其中大部分温差都是在薄的表面层上。在典型的室温下，特别是在隔热良好的墙壁上，从房间里的物体到墙上油漆的辐射热传导实际上占主导地位。但这是现在的实际后果。如果你在墙上贴铝箔来阻止辐射热传导，对流就会接管你最多只能得到额外的R-1。
这一切都是关于空气薄膜，更恰当的说法是“边界层”。
让我们考虑窗户或其他开窗单元。因为这些窗户都暴露在房子的外部和内部，所以考虑这些使用条件对窗户热性能的影响是有意义的。我们从测量中知道，IGU的内部表面低于室温(考虑到外面更冷)。这种温度梯度导致了产生自然对流气流的压力梯度。由于空气具有一定的粘度，直接在窗口表面的空气速度为零，并在短距离内增加到室内空气的体积速度，称为边界层厚度。假设我们试着忽略这个薄层。然后，我们必须假设内部表面和周围空气之间的温度突然变化。这需要无限的能量转移，而这是不可能发生的。目标是量化边界层的传热系数U。这很复杂，但幸运的是，工程师们对此进行了很多思考。 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。这里既有自然对流，也有强迫对流，以风的强迫对流为主。该外边界层的换热系数与风速有关;风速越高，u越大。按照惯例，窗户单位是在大约每小时13英里的模拟风速下测量的。在标准条件下，U值约为5.1(与上述单位相同)。
这对窗口的整体性能有什么影响?边界层的存在总是会提高表观性能。考虑一个U值为0.25的IGU，它是通过测量热流来确定的，同时假设温度梯度是外部散装空气和内部散装空气之间的差值。(这个值的倒数相当于窗口的R值;在这种情况下R=4)。为了计算整体标准化绩效，Ust:
1/Ust = 1/Uigu +1/Uinside +1/ Uoutisde
1/Ust = 1/0.25 + 1/1.35 + 1/5.1
Ust = 0.20
你现在的表观抗性是5而不是4。因此，当你购买一个U = 0.2的窗户时，25%的性能来自国家开窗评级委员会(NFRC)的评级在明确的条件下考虑了这些边界层。我应该指出的是，评级考虑了玻璃中心、玻璃边缘、框架等的面积平均U值;因此，评级不是简单地基于对IGU的分析。
我看到查理·沙利文在下面发表了评论，并给出了一个内边界层R=1的粗略估计。这与我的值0.74一致。我还将指出，辐射换热的影响是独立于这些边界层的考虑，这是严格对流的。我很确定在报告的开窗U值中没有考虑辐射。
弗雷德，你的评论很有帮助，也很准确，只有一个例外:最后的辐射评论。边界层的r值为0.74，其中包括辐射传热。如果你看ASHRAE基本的“开窗”章节，他们给出的值ΔT为5 F ΔT，发射率为0.9。它们也有0.1的发射率，阻挡了大部分的辐射传热。在这种情况下，值上升到R-2。这实际上是单独对流的值，没有明显的辐射。换句话说，对流的U大约是0.5，剩下的0.85需要达到1.35，来自辐射。
窗户的u系数确实包括辐射热传导。在冬天，从室内到4号地表，在2号和3号地表之间，从1号地表到室外。这就是low-e涂层降低u因子的原因。注意，长波热辐射不会穿过窗户玻璃，因为在这个波长范围内玻璃是不透明的。它只起到传热的作用，从玻璃窗格，和之间。
谢谢你，查理。我承认我错了，我应该更彻底地调查这个问题。我一定会调查的。我当然同意辐射在机组性能中起着重要作用……这是由低e涂料的性能决定的。我认为我的理解是，通过特定IGU的实际性能测量，这种机制隐含在U评级中，但没有明确地建模为用于报告U因子的热通量方程的一部分?我不知道。
它肯定是NFRC用来计算u因子的模拟的一部分。
THERM 7 / WINDOW 7 NFRC模拟手册说:“离开每个表面的辐射能通量是根据斯蒂芬-玻尔兹曼定律计算的，使用表面红外半球面发射率和温度。辐射节点之间的净辐射通量除以相关的温差，得到有效的辐射换热系数。
这也是不可避免的测量的一部分。
也许让人困惑的是，当你计算通过窗户的热流时，你用了Q = A⋅ΔTa⋅(u因子)，这看起来像一个导热热流的方程，但它实际上是一个包含传导、对流和辐射的复杂过程的净结果的近似方程。
伟大的信息;谢谢!显然我不是这方面的专家，相反，我是一个有工程背景的好奇的消费者，试图了解窗口U评级。
登录或成为会员发表评论。
报名 登录