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一个能源呆子的沉思

大胆的尝试杀死r-value

一群建筑科学研究人员试图发明一个新的指标,用于测量墙壁和天花板的热性能

绝缘标签是否包括图表?Joseph Lstiburek认为墙体的热工性能最好用图形来表示。这张不是基于实际测量数据的简化图显示了三条热指数曲线。底部的曲线代表一个“代码最小”墙,而上面的两条曲线代表两个性能更好的墙。曲线显示了墙体热阻随外部温度的变化而变化。
形象信用:建筑科技公司

r值是建筑科学度量的可怜的继子。尽管对于建筑商、设计师和工程师来说,知道材料的r值是必要的,但这个有用的指标经常被滥用、嘲笑和嘲笑它的缺点。“r值不能测量装配效应:热桥、空气运动、热质量、湿度——所有这些都能影响热性能,”建筑科学公司的工程师兼研究员Chris Schumacher在2009年夏季研讨会上解释说。“r值不能很好地描述整个系统。”

然而,对于R-value的捍卫者来说,创建一个R-value不衡量的东西的列表是一项微不足道且毫无意义的工作。毕竟,类似的列表可以用于任何公制或测量设备:例如,温度计不测量相对湿度或风速。

即使是R价的批评者,包括舒马赫,也要注意,度量标准具有一定的优点。“R价被广泛接受,”舒马赫在韦斯特福,斯塔福德的大厦科学研讨会上注明了“舒马赫”。“衡量速度很简单。你可以轻松地沟通 - 它只是一个数字。“另一方面,舒马赫指出,“R值意味着材料的热性能是恒定的。但是,如果有效的电导率是恒定的,那么如果材料没有温度敏感性,如果材料没有气流灵敏度,则只有真实,如果没有水分吸附,并且材料是均匀的。“

R-value的开发者犯了错误吗?

正如我在之前的一篇博客中提到的,r值(定义为u因子的反比)最早是由宾夕法尼亚州立大学建筑研究所所长埃弗雷特·舒曼(Everett Shuman)在1945年提出的。自1979年以来,联邦贸易委员会已将r值的定义纳入联邦法律。绝缘制造商和绝缘安装商必须根据FTC的定义报告r值。…

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22日评论

  1. Aj建设者,纽约州北部6a区||#1

    每人使用的化石能量
    每年使用每年的化石能量及其每年使用的可持续能源,最后是他们拥有的后代数量和宠物!大声笑中国限制后代。当他们在国旗上升到国会大厦时,我们将太开始限制诞生,这是唯一真正的问题,没有以复杂的方式测量的R值。

    只是在说

  2. 道格基金会||#2

    渗透热回收
    我不能说我同意第二个核实,但我确实同意1和3.渗透在高度绝缘墙壁中降低了r价,并且在极端温度下墙的内部和外部需要空气屏障。

  3. Brennan少||# 3

    在组件中热恢复并质疑此值
    马丁,想要进一步阅读你的建议2,看看我的同事8年前发布的关于建筑围护结构热量回收的报告。

    http://epb.lbl.gov/publications/pub_index.html

    如果我没记错的话,这是一个建模练习,但它应该有助于阐明问题。

    最后,我质疑这项研究的效用是什么。我们是否期望不同的材料和组件对温度和气流有不同的响应?在构造拙劣和构造良好的组件之间,我想答案是肯定的。但是对于类似的气流阻力和r值(目前测量的值)的组件,热性能的差异将非常小(我想)。此外,在我看来,鉴于不同温度/湿度水平下的吸附和解吸速率,组件的水分含量对性能有很大影响。如果一个人正在尝试一种被提议的全貌热分析,那么忽略由于湿气引起的性能变化是愚蠢的。当然,这只会让事情变得更昂贵,更难精确控制。

    那么,这样做的目的是什么?我们是否在帮助设计师做出更好的气候响应决策?我们是否在试图改进能源性能建模/预测?老实说,这可能是一种情况,更多的信息只会让绝大多数专业人士挠头,不知道如何最好地进行下去。

    伟大的文章。

  4. Brennan少||# 4

    搞砸了链接
    哎呀,由于某种原因,那个链接不能正常工作。你可以点击住宅建筑下的渗透。然后滚动到底部。这张纸倒数第三张。

  5. GBA编辑器
    马丁Holladay||# 5

    对Brennan Less的回应
    布伦南,
    谢谢你的评论和链接。下面是这篇文章的直接链接:“建筑信封的热恢复”

    我们将看到你的预测——平衡计分卡研究人员使用他们的双重保护热箱可能最终不会得到对建筑社区真正有用的数据——是否会成为现实。我当然理解你为什么会这么想;和你一样,我对这个项目的结果也有疑虑。

    然而,从事这项工作的研究人员都是面对艰巨挑战的顶尖工程师和科学家,我祝他们一切顺利。

  6. j chesnut.||#6

    迷人
    非常感谢的博客。
    我喜欢学习更多应用于建筑问题的物理知识。

  7. 山姆Marsico||# 7

    为什么温度这么高?
    在Lstiburek的测试中,使用了144deg,因为阁楼达到该温度?
    同样,我们是在谈论蒸汽渗透或不渗透的内部空气屏障。在塔霍湖/特拉基地区,我们被要求在墙壁内部安装一个蒸汽缓速器。这通常是由保温层承包商在一个不那么工匠的方式,但将是一个空气屏障,如果安装正确。我猜它的目的是阻止对流循环??

  8. 山姆Marsico||#8

    关于侧面障碍:
    关于侧面障碍:请参见LSTIBUREK的“理解蒸汽屏障”的第5页
    http://www.buildingscience.com/documents/digests/bsd-106-understanding-vapor-barriers/files/BSD-106_Understanding%20Vapor%20Barriers_r2011.pdf
    似乎是一个直接的矛盾。
    现在我真的很困惑!

  9. GBA编辑器
    马丁Holladay||#9

    回复山姆·马斯科
    山姆,
    你令人困惑的空袭和蒸气障碍。空气屏障停止空气运动,但不一定是蒸汽运动。(例如,石膏干墙是空气屏障,但不是蒸汽屏障。)

    蒸汽屏障阻止蒸汽扩散,但不一定阻止空气运动。(例如,玻璃纤维上的防汽涂料和牛皮纸饰面都是防汽剂,但不是空气屏障。)

    Lstiburek和其他建筑科学家警告说,在某些类型的墙体组件中,双重蒸汽屏障可能会产生问题。但只要至少有一面是透气性的,双层空气屏障就不是问题。(密封干墙方法是一种安装透气性空气屏障的方法。)

    有关更多信息,您可能希望阅读这些文章:
    关于空袭的问题和答案

    汽阻和汽障

    忘记蒸汽扩散 - 停止泄漏!

  10. GBA编辑器
    马丁Holladay||#10

    对Sam Marsico的另一个回应
    山姆,
    是的,阁楼可以达到144华氏度。

    你猜对了,墙的原因,一些专家建议一个内部和外部空气之间的障碍是防止空气的交换学生海湾和外部或内部空气——特别是纤维绝缘可能允许一个对流循环发展。

  11. Aj建设者,纽约州北部6a区||#11

    对流循环。年前
    对流循环。多年前的流行科学有一篇文章,解释了双方信封家园,一旦想到了一条对流循环,如果我记得对,那么通过微小的漩涡将能量转移。因此,每当我看到对流循环时......

    我们应该说,“微涡能量转移现象?”

  12. 道格基金会||#12

    好循环
    避免玻璃窗格或内壁之间的对流环。建筑包络内的对流环是理想的,并且可以最小化分层。我发现建筑物建造的气密,所有方面的绝缘都具有足够的绝缘层,均靠近整个温度。多层房屋的开放楼层计划是对流环路的主要受益者。

  13. 迪克·罗素||#13.

    马丁,我们有任何
    马丁,我们有机会让大家放弃"蒸汽屏障"这个词吗我们应该用“水汽扩散阻滞器”(WVDR)或其他能更好地区分扩散和对流传输的东西来取代它。

  14. GBA编辑器
    马丁Holladay||#14

    回应迪克罗素
    鸡巴,
    我认为我们不需要任何新术语。"汽阻"和"汽阻"我记得很清楚。

    蒸汽延迟器和蒸汽屏障旨在降低蒸汽扩散速率。空气屏障旨在停止或减少空气流动。这真的不是那么复杂。

    这一混乱在20世纪80年代出现了,当很多建造者开始呼吁6-mil聚乙烯a“蒸汽屏障”时。当然,6-mil poly是蒸汽屏障 - 但它也是空气屏障。Poly可以执行两个函数混淆建设者的事实。

  15. 丹尼斯海耶斯||#15

    r价
    房屋的形状是其能源效率最高的唯一最大因素。形状决定了世界的一切。如前所述,在所有可能的几何形式中,金字塔每平方英尺的加热或空调地板空间的暴露外表面面积最少。热损益是表面积的直接数学函数。
    今天,当谈到屋顶或墙壁的绝缘材料时,建筑中常用的一个术语是“R”值。这是一个非常具有误导性的术语,经常被误解。它被认为是指一种材料在阻止通过墙壁或屋顶的热量流动时的相对能量效率。热损失系数,这是一个小的小数点的数字描述热流BTU每小时每英寸的厚度,是“U”因素和十进制数的倒数,或1除以美国因素,被称为“R”因素,它是一个整数。R值越大房子的效率就越高,对吧?嗯,不完全是!绝缘材料的“R”值只是计算建筑物总热量损失或获得的公式的一小部分。任何关于相对能源效率百分比的声明都是非常误导人的。一个幽默但真实的古老谚语说:“数据会说谎,说谎者也能计算”,这足以提醒我们,当涉及到能源效率的声明时,我们应该检查整个画面。一个更真实的说法,实际上证明了任何建筑的能源效率是实际的能源账单历史由房主支付。 Those are the numbers that actually count. An analogy for instance: in the automobile industry would be to say that, this vehicle gets 15% better gas mileage than a comparable sized auto.
    当我们可以测量每加仑汽油行驶的里程数,并自己判断任何一种特定车辆的相对效率时,情况似乎就清楚得多了。
    建筑物的外表面积在平方英尺中测量乘以材料的“U”因子以及内部和外表面之间的设计温差(Delta T)将在每小时的BTU中产生总体热量损失。结构外壳内的完美真空将失去零BTU到外部环境。如果建筑物通过所有关节,门窗泄漏空气,则将在很短的时间内失去所有热能。这一点是建筑物的形状和空气密封性在确定能量效率方面比仅仅是绝缘的“r”额定值更重要。

  16. 丹尼斯海耶斯||#16

    r价持续
    较低的外表面积导致更大的加热和冷却节省。金字塔,圆顶和一个盒子之间的比较表明,效率等级作为外表面积的百分比到封闭的内部地板空间的百分比。一对一的比例将是100%;2:1比率为50%效率。因此,在这种比较中,更高的效率百分比更好。看看比较三种大致相同大小的几何形式的数字,具有类似地占地面积。
    金字塔住宅的比较,几何圆顶住宅和标准盒住宅
    一个金字塔回家
    32英尺x32英尺的金字塔(占地1024平方英尺。英国《金融时报》)。
    1553平方英尺全面积全面积(一楼)
    1663.3平方英尺。总面积外表面积
    占地面积与表面积之比= 1553/1663.3 = 93.4%的效率
    一个圆顶的家
    直径35英尺的圆顶(占地面积962平方英尺)。英国《金融时报》)。
    1661.5平方英尺全楼面积(两层)
    1990平方英尺。总面积外表面积
    地面面积与表面积的比率= 1661.5 / 1990 = 83.5%效率
    一个盒子里面
    23英尺x 50英尺箱(脚印为1161.5平方英尺)
    1150平方英尺。总楼层区域
    2337.5平方。总外表面面积(比圆顶多14.8%)
    地面面积与表面积的比例= 1150 / 2337.5 = 49.2%效率
    这个对比表明,当比较外部表面积和内部生活空间时,金字塔的效率几乎是盒子的两倍,比圆顶的效率更高。这难道不是最重要的考虑因素吗?
    这里的百分比优势,再加上金字塔完美的热流形状,可以节省每月供暖和制冷费用的75%。

  17. David Elfstrom||#17

    空气渗透热回收
    在理论和测试中,通过研究空气渗透热量恢复。查看Timusk J,1987年,多伦多大学,多伦多大学的“动态墙壁绩效评估”,以及Calridge de的纸张,例如“通过绝缘墙的渗透能量影响”,1992年。我的思想尽管有可能通过墙壁热回收,仍然可以尽可能地通过建筑物组件限制空气运动,并引入机械热回收以进行最小所需的通风。

  18. GBA编辑器
    马丁Holladay||#18

    加拿大的研究人员正在开发墙壁能源额定值(WER)
    与建筑科学公司的研究人员一样,一群加拿大研究人员一直在使用守卫的热箱,以开发一种新的评定墙壁组件的热性能的新方法。

    研究人员(Hakim Elmahdy, Wahid Maref, Mike Swinton, Hamed Saber和Rock Glazer)希望开发一种他们称之为墙体能量等级(WER)的度量标准。有关更多信息,请参见绝缘墙组件能耗等级的发展

    [感谢André Fauteux指出了本文的存在。]

  19. 德邓恩||# 19

    ORNL标准
    20年来,我一直遵循橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Labs)的地板、墙壁和天花板隔热标准。我建造的房子每年用不到1/8弦的木材,或者仅仅用几加仑的丙烷取暖。在亚利桑那州的弗拉格斯塔夫,不需要冷却。这远低于一月份平均250美元的天然气价格。
    我从不担心绝缘价值的真实表现问题。只需遵循这些建议!让我们对可持续建筑来说不要太令人讨厌。我们知道有什么作用,只是这样做。

  20. 尼尔·波特||# 20

    丹尼斯·海斯的R-Value思想
    丹尼斯,你对家庭形状的想法以及如何影响总表面积是我以前考虑的。

    就我个人而言,我希望看到你再做一次计算,使房屋更具有可比性——几乎完全相同。作为一名房地产经纪人,我可以说佛罗里达州西南部1600平方英尺的生活区是很多人想要的面积,也是一个很好的起点。这里几乎所有的房子都是单层的,但我可以看出,对于圆顶或金字塔来说,这是行不通的。所以,坚持两层的房子,但也为盒子家。计算8'的天花板高度,并为第二层楼增加一英尺的厚度。外墙要有一英尺厚。盒子家也应该是一个立方体,而不是矩形,使它更类似于其他两个家。考虑盒子屋的屋顶与阁楼地板上的绝缘材料是平坦的。请报告圆顶和金字塔房屋二楼的表面积。

    正如我通过研究绿色建筑的多年来实现的那样,很少是根据一个问题做出重大决定。这也不例外。在我看来,整个讨论主要是理论上的。大多数人可能不会为他们的家中选择圆顶或金字塔形状。倾斜的室内墙几乎没用,因为大多数人使用它们:挂图片和装饰品,橱柜和书架。圆顶中的弯曲墙不适用于基于墙壁的家具。大多数街区都没有圆顶和金字塔适合。大多数房主都不希望住在一个不适合邻近的房屋的家中,一些邻居肯定会发现它是不可接受的。

    所以,尽管穹顶或金字塔在数学上可能更有效率,但对大多数人来说,还有其他比能源效率更重要的问题。这又把我们带回了寻找一个好的折中方案。考虑到你的想法,我会说,选择适合你的最小的房子,然后让它尽可能接近正方形。如果可能的话,把东西墙上的所有窗户都去掉,因为它们在夏天会带来大量的热量,而在冬天通常不会提供太多的热量。现在用最实惠的能源效率建造房屋。

  21. 安德斯Lewendal||#21

    r值和墙系统
    伟大的信息。但是,我认为还有更多谈论。我们的09能源代码仍然可以使用带有R-21玻璃纤维的2x6墙。当我们试图在一个围绕一个达到ACH的数字时,我正在使用的建筑商思考这个劣质墙系统。首先,我们有兴趣找到一种评估不仅仅是热性能但露点,材料节约,总体体现,热短,可用的方面节约,总成本,行业验收,可持续性,安装性能/失败速率,空气渗透性能,对其他气候区的适应性,时间储蓄和绝缘递减回报。

    覆盖上述标准的某种积分系统将帮助我们和我们的国家找到适合未来建筑标准的墙体系统。

  22. GBA编辑器
    马丁Holladay||# 22

    反应Anders Lewendal
    安德斯,
    我同意你的看法,用玻璃纤维做的2x6墙是一个糟糕的墙系统。如果你的观点是,当前的代码写得很糟糕,也不是很严格,你不会从我那里得到任何争论。

    在有人发明新的度量标准之前,我们需要找到一种方法来编写我们的建筑规范,以一种不同的方式来定义墙体性能,而不仅仅是说:“看看伐木场隔热包装上的标签。”下一个版本的“能源之星”正在尝试这样做;还有其他方法可以编写代码。

    编写代码并不是一门复杂的科学;这只是一种技术写作(我以此为生)。直到最近,这方面的工作都做得很差。

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