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建筑科学

混合屋顶绝缘的比率规则

Ensuring the right combination of R-values above and below a roof deck

Hybrid roof assemblies with two kinds of insulation should follow the ratio rule [Photo by Energy Vanguard]

如果您想深入覆盖绝缘屋顶的复杂性,无论是绝缘材料在屋顶甲板上,下面还是两者兼而有之,Martin Holladay在GBA上为您提供了很多信息。当我最近写一本关于这些东西的书时,我一直在努力掌握建筑科学及其应用原理的本质,其中包括这些混合屋顶组件。在讨论该主题的讨论中,抛弃的术语之一是“比率规则”,因此今天我将为您提供有关它的基本事实。如果您想更深入,我在本文底部有一些链接。

我在这里讨论的比率规则适用于带有两种绝缘材料的混合屋顶组件,其中一些上方是屋顶甲板上方,有些是下面的。(它也可以适用于屋顶甲板下方有两种绝缘层的屋顶,上面是空气不渗透,较低的空气可渗透。羊毛或其他类型。下图显示了配置。该比率规则告诉您将隔热材料的总R值置于屋顶甲板上所需的百分比。

The ratio rule applies to hybrid roof insulation with rigid insulation above the roof deck and air permeable insulation below
该比例规则适用于混合屋顶绝缘层,在屋顶甲板上方具有刚性绝缘层和下面的可渗透隔热材料。尽管模型代码(2018 IRC)未征用,但您也应该将规则用于屋顶甲板下方的可耐渗透性,可渗透蒸汽渗透的绝缘材料(即开放式喷雾泡沫)。

The reason for the ratio rule is that you can’t just put any combination of R-values above and below the roof deck. Well, you probably can in warmer climates (zones 1 to 3),但是气候越冷,您就越需要注意上层和甲板上绝缘的比率。为什么?由于冬季屋顶甲板的温度。

如果将所有隔热材料都放在屋顶甲板的顶部,那么您没有问题,因为屋顶甲板保持良好而温暖。如果将所有隔热材料都放在屋顶甲板下方(并正确执行),那么您没有问题。屋顶甲板保持冷,但是您可以将水蒸气从房屋内部远离屋顶甲板。

因此,顶部的绝缘材料会升高屋顶甲板的温度和隔热材料以下降低温度。比率规则背后的科学是保持屋顶甲板温度足够高,以至于没有足够的水来引起水分问题。是的,比率规则背后有科学。但是,他们在模型守则中实现的数字是科学和政治的结合。

屋顶绝缘的上下R值表,如果您使用更多的隔热层,则需要的比率
Table of R-values for above- and below-roof insulation and the ratio needed if you use more insulation. (Values in table adapted from 2018 International Residential Code, Table N1102.1.2 and Table R806.5)

上表显示了所需的比率。如果您要做屋顶的密码最低绝缘材料(中间列,r全部的), you don’t need to worry about the percentage. Just make sure you have the minimum R-value required (second column, Ra) above the roof deck. The percentages (last column) apply when you’re doing an insulated roof with above-code total R-value.

关于这种混合组装的另一项注释:围绕此问题的模型代码是关于可渗透的绝缘材料(例如玻璃纤维,矿物质羊毛,纤维素),但相同的科学对于可耐渗透性,可渗透,蒸发蒸发的绝缘材料也具有相同的科学。也就是说,如上图中的领先照片所示,开孔喷雾泡沫。

That’s probably the shortest explanation of this topic you’re going to find anywhere. If you want to go deeper, my first recommendation is Joe Lstiburek’s article,“Hybrid Assemblies”。如果您想要更多(并且是GBA主要成员),那么马丁·霍拉迪(Martin Holladay)在几篇文章中广泛介绍了这个话题。一个好的起点将是“Combining Exterior Rigid Foam With Fluffy Insulation”“. (And be sure to check out the comments, especially anything from Dana Dorsett.)

____________________________________________________________

艾莉森(Allison)of Atlanta, Georgia, is a speaker, writer, building science consultant, and the founder of Energy Vanguard. He has a PhD in physics and writes theEnergy Vanguard Blog。He is also令状ing a book on building science。You can follow him on Twitter at@energyvanguard

16 Comments

  1. 专家成员
    Malcolm Taylor||#1

    " Typically, the insulation above the roof deck is rigid foam, but it could be mineral wool or some other type. "

    So is this simply about the ratios relative to the roof deck, and the air-and vapour permeability of the above deck insulation doesn't matter?

  2. Jon R||#2

    R-total and the derived ratios vary with the year of the code and the method used (R49 isn't always correct for Z4-8) . With above sheathing insulation, avoid the ambiguity by using this:

    b。或者,应直接安装足够的连续绝缘材料,直接在结构屋顶护套上方,以保持结构屋顶护套在45°F(7°C)以上的平均温度。出于计算目的,假定内部空气温度为68°F(20°C),并且假定外部空气温度是三个最冷月份的月平均空气温度的月平均空气温度。

    1. 专家成员
      Malcolm Taylor||#3

      谢谢乔恩,

      我提出部分原因是因为关于GBA关于墙壁外部绝缘材料的讨论对隔热类型是否重要产生了不同的看法。如果我没记错的话,马丁回答了一个问题,说如果使用矿物质羊毛板,墙壁护套的隔热板的厚度并不重要,而本·博吉(Ben Bogie)表示,他仍然认为该比率适用,因为隔热层足够致密,可以放慢干燥。

  3. Jon R||#4

    >上面甲板绝缘的气和蒸气渗透性无关紧要

    实际上,这不太可能很重要。但是,说您的上述甲板绝缘材料上方有一个排气通道和可渗透的底层。然后,矿物质羊毛上方会产生一个具有a)温暖结构护套和b)向外干燥的能力的组件。这比说只有a)的箔面泡沫更具弹性。另一方面,通常不需要“更弹性”。

    类似的逻辑也适用于墙壁。施加足够的外部泡沫,并能够向外干燥的能力是通常不必要的补充剂。但是,我会为自己的EPS与Foil所面临的免费额外保险。

    1. 专家成员
      Dana Dorsett||#5

      +1 (What Jon said!!)

      When using vapor & air permeable insulation above the roof deck the average winter temperature of the roof deck is sufficiently above the presumptive average indoor dew points and it's moisture content stays low as long as the R-ratio is preserved, and it is adequately protected from bulk water from above. That makes it useful to have a vent channel above the permeable exterior insulation as drying path for any bulk water/rain penetration that gets by the roofing layer.

      1. Jon R||#6

        > bulk water/rain penetration that gets by the roofing layer

        Which is probably a question of when not if. If this happens, different designs will vary in terms of repair-ability.

        1. 专家成员
          Malcolm Taylor||#7

          乔恩,

          我与您,Martin和Dana有所不同,因为我对安装的金属屋顶有足够的信心,但我预计不会泄漏它们 - 尽管我没有根据该假设设计屋顶组件。

      2. GBA Editor
        Allison A. Bailes III, PhD||#8

        Dana, my understanding is that the amount of insulation on top of the roof deck should be sufficient to keep the deck temperature above indoor dew point regardless of whether the insulation on top is air or vapor permeable. Are you suggesting it's different?

  4. Ecological_Culture||#9

    How do you calculate what R-value above the roof deck will keep the sheathing at 45 F (7C) if you have for example R-10 below the deck and the 3 coldest months have an average temperature of 16F (-9 C)?

    我在第5区,因此我的绝缘值的41%应该在甲板上方。

    对于传统阁楼 / R-60,安大略省的代码为R-50,如果高于电加热空间,但是对于大教堂的天花板(如涉及的代码)来说,只有R-31。

    If my roof will be R-36 (peculiar limitations prevent higher)
    41%X R-36 = R-14.76应在甲板上方。

    But that doesn't make use of the 16 F / -9 C average temperature of the coldest 3 months.

    我错过了什么?

    R-values are set for more reasons than moisture control, so is the 41% of R-36 method an accurate way to find what amount of insulation keeps your roof deck at 45 F (or above) ?

    1. 专家成员
      迈克尔·梅纳斯||#12

      The image in this article shows the temperature profile through a wall assembly://m.etiketa4.com/article/the-flash-and-batt-method。(旁注,我绘制了原始图像,但FHB将其重新编写为文章,并在此处重新使用。)它没有很大的不同,内部或外部温度是什么。如果绝缘层通过组件均匀,您只需从外护套到内部饰面绘制一条直线即可;如果外部为0°,内部为70°,则穿过墙壁的一半,则温度将在两者中间或35°之间。当您具有不同类型的绝缘材料时,如图所示的闪光灯和粉刷示例时,它有点棘手,但并不多 - 如果1/3,总R-值在泡沫中,在泡沫的内部,温度将接近内部和外部差异的1/3。在外部0°和内部70°的示例中,该表面约为23.3°。

      Plotting the temperature profile through an assembly isn't a perfect science, as air leaks, installation quality, the R-value of the sheathing and claddings, air films (an insulating layer directly adjacent to surfaces) and night sky radiation all affect the calculations. But it gets you close.

      Then you compare that to the psychrometric chart to see what combinations of temperature and relative humidity will result in condensation.

      就您而言,您在不可渗透层中拥有41%的绝缘材料。使用室外设计温度为16°F,室内设计温度为70°F,差异为54°F。其中41%或22°F由泡沫层处理,将泡沫的内部表面(冷凝表面)留在38°F。(16° + 22°。)

      Then go to the psychrometric chart (or use software) (//m.etiketa4.com/article/how-to-use-the-psychrometric-chart)发现,如果70°F的相对湿度达到33°F的空气达到38°F的表面。这是一个相当低的RH级别,因此您不希望房间空气接触该表面。这就是为什么即使达到规定的比率,IRC仍然需要3级蒸气延迟器,以减慢室内空气到达冷凝表面的速度。即使那样,许多专业人士仍发现规定比率有些冒险。

      室内空气在70°F和50%RH(有些人都喜欢舒适性)时,如果达到51°F的表面,将凝结。您如何设计墙壁以使冷凝表面保持温暖?如果您的室外设计温度再次为16°F,并且室内为70°,则51°为差异的65%。因此,您需要65%的绝缘材料才能放在外部不可渗透的层中。总共R-36,这意味着R-23泡沫和R-13“蓬松”绝缘。在寒冷的气候中,经验法则是将R-Value的2/3保持在外部,这与这里的数学非常接近。但是,由于蒸气阻滞剂的工作非常好,在大多数情况下,可以使用代码衍生的比率“作弊”数学。

      1. Ecological_Culture||#14

        Thank you!!!

    2. Jon R||#13

      对于45F方法,这大约是正确的:

      (45 - Tavg) / (68 - Tavg) * Rtotal = Rabove

  5. 删除d||#10

    “ [删除]”

    1. 专家成员
      迈克尔·梅纳斯||#11

      该比率对于低于代码最小的绝缘水平也很重要,因为通过组装的温度曲线非常一致,无论总R值如何。

  6. 删除d||#15

    “ [删除]”

  7. user-7903421||#16

    我唯一的“在6区模块化房屋建造器的“上方屋顶隔热”选项是1/2英寸的Zip r屋顶护套,甚至不接近图表上建议的50%比率。我应该删除该选项,并隔热仅从下面?
    Thanks

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