如何从屋顶温度和r值推算天花板温度
jamesboris|发布一般的问题在
我的2A区天花板有裸露的椽子，所以我唯一的绝缘材料是外部多面胶合板。我试图决定它有多厚-我唯一关心的是性能(主要是热舒适，因为我已经接近净零)，*不是*施工难度(我是建设者)。
GBA超级顾问Dana回复了我的帖子:“即使在金属屋顶上相对温和的120华氏度的峰值温度下，通过[6″]泡沫层的平均温度也会在100华氏度左右。”
有人能解释一下如何进行这个计算吗?E.g., what would the ceiling temp be if the foam layer were 7″ or 9″ etc… I’d truly appreciate this as it’s the last design decision I have after a year of planning I think this’d be very helpful info for anyone building in hot climates, in which rooftop SHG is a huge part of cooling load. Thanks!
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你至少需要代码R值。有了这么多的绝缘材料，加上空调调节到让你感觉舒服的程度，你不会注意到增加更多的绝缘材料在舒适度上有什么不同。但如果你想潜水其中，辐射温度和变化对舒适性有一定影响。窗户是个大问题。空调空气与房间空气的适当混合也是如此(这可以减少分层)。
你好，Jon，谢谢你的回复。是的，来自我的(大)天花板的辐射温度是我所担心的。所有的一切(包括窗口)都是一成不变的——这很大程度上要感谢GBA社区:)——所以泡沫厚度的问题是我的最后一个问题。
如果这是值得的，我将远远超出代码，所以这是我试图确定的。我把建造的更具体的细节放在这里，比如目标r值等等//m.etiketa4.com/question/roof-insulation-for-28-vaulted-octagon-zone-2a
我认为，如果不知道穿过天花板的空气的体积和速度，你是无法预测天花板的温度的。
我猜如果你建一个R38的天花板，你会非常舒服。
如果你想了解你将使用多少btu，我建议你为你的家建立一个BEopt模型。
https://www.nrel.gov/buildings/beopt.html
Walta
我对丹娜的回答有不同的理解。我得到的是，他说如果天花板是80华氏度，屋顶是120华氏度，平均温度是这两个数字的平均值，或100华氏度。他并没有计算这些值，只是为了举例，将它们作为看似合理的数字提出。
这是正确的。我没有试图计算屋顶的峰值温度(而是依赖于高SRI屋顶供应商的老营销策略)，以及在一个接近地面的房间保持在70-75华氏度(约为最小值)的隔热屋顶的天花板温度WAG。
即使室外温度低于100华氏度，低SRI的屋顶也会比120华氏度热得多，而当室外温度超过110华氏度时，即使是高SRI的屋顶也会比120华氏度热得多。关于Lawrence Berkeley Nat'l Labs的一些工作人员所做的工作，请参见本文档中的图2:
https://heatisland.lbl.gov/sites/all/files/Cool-roof-Q+A.pdf
对于一个白色金属高SRI屋顶在一个相当陡峭的坡度(不是平的或低角度的)，它看起来屋顶温度将运行约25华氏度高于环境温度。因此，在一个外部设计温度为~95华氏度(约为1%)的地方(例如，德克萨斯州休斯顿)，屋顶温度通常在一年87小时内会达到120华氏度或更高。这是本例中120F的合理基线。
显然，对于一个大致呈圆锥形的天花板，顶部的温度很可能比它与墙壁接触的边缘要高得多，除非有像吊扇这样的东西来打破分层。即使在斜屋顶的外部，屋顶的下边缘也会比顶部的温度更低，因为外部的对流。但对于大多数屋顶(包括高SRI屋顶)，这种温度增量将通过天空的辐射冷却来缓和。从低边缘到顶部的室内温度δ可能会比外部高。使用锥形天花板时，我预计从尖顶到地板的分层t值会比简单的山形天花板高一些，因为顶部以下2英尺的滞气量更小。但它可能不会对分布式平均天花板温度产生太大影响。
刚刚，我快速测量了一套屋顶温度、室外温度、地板温度和室内屋脊温度，这是我家里的一个附加部分，有一个14英尺(从地板到天花板的屋脊)的峰值天花板，用劣质的r38在中心2x12的椽子上用16英寸隔热。
户外活动:
朝南的屋顶温度:155F(比高SRI屋顶热得多)
—朝北墙面温度(室外温度)80F
这是一个75F的三角屋顶到环境，非常典型的黑色瓦屋顶。
这是一个有坡度的屋顶——我没有采用东、西、北球场的温度，但只使用了南部球场的天花板温度，靠近球场的交汇处。
室内:
——地板温度:74 f
—墙距地面5':75华氏度
——脊临时:79 f
这大概是4-5F的地层三角洲。现在才上午10:15，阳光明媚，所以我预计在下午2-3点之前，室内分层和平均温度会有所上升，那时房产西南坡的树木开始为屋顶遮荫。但我不认为地层三角洲会达到10华氏度。
因此，在70-75F的房间中，这种配置中的80F天花板温度WAG可能也是正确的，但它可能比高SRI屋顶和连续多面体更低。
在上一篇文章中，通过材料计算的平均温度与在ASTM C518测试板中完全相同:(热侧温度+冷侧温度)/2计算平均温度的目的是能够估计在峰值条件下polyiso的使用(而不是标记)r值。
最重要的是，没有简单的数学模型可以得出准确的天花板温度，即使不考虑热质量时滞(2倍木材天花板中的木质素提供了足够的热质量)，也有太多的变量，无法将其简化为一套简单的数学，可以放进一个论坛帖子中。
感谢大家的回复!丹娜，这说得通，很公平，我很感激，我应该多想清楚的。但我仍然很好奇你2016年的帖子是怎么写的——我不是想在这里惹你生气，只是没有什么能阻止我从6英寸的多角iso (R-30分钟，100F*)到8英寸(R-40)甚至12英寸(R-60)。这是我为家人做的，所以我不想节省……但我也不想，比如说，从10英寸到20英寸，就为了节省1度。
回复#9:“一旦你将温度调到R50，将温度调到R100，峰值和平均天花板温度的差异不到1华氏度，对于冷却舒适度或冷却能源的使用来说不值得这么做。(不过，从供暖能源使用的角度来看，有时温度高于R50是值得的，但在以制冷为主的气候条件下就不值得了。)”（//m.etiketa4.com/question/are-there-any-advantages-to-using-a-radiant-barrier-in-an-attic）
*根据你的另一个回复，你说“大约100华氏度…甚至全新的多利索屋顶的性能也接近R5.0”
如果你担心天花板的温度(我不会担心)，那就加个吊扇。好吧，显然你想更好地理解这些数字。
你可以用天花板delta tat = 75 x(.61/50)来估算，其中75是室内到室外屋顶的delta-T, 0.61是室内侧空气膜的近似R值，50是屋顶总R值。戴娜继续说，分层是一个更大的问题。
总结(与第一条相同):超过规范最小的屋顶隔热不会对舒适性有明显的影响。
至于天花板温度，我的标题可能会误导…我只是想用一种狭隘的技术方法来回答我的问题，而我并没有这方面的专业知识。道歉。
我关心的很简单:考虑到我的组件的其余部分已经设置好，我应该在屋顶上放多少polyiso，以减少夏季传递到室内的热量，以减少我的空调使用?Dana的“R50 vs. R100”声明表明，20“与10相比并没有多大改善”。但是6英寸vs. 10英寸，X英寸vs. Y英寸呢?
热得/热损失的差异很容易计算(大致)。如果你把R值翻倍，你就把热量传递减少了一半。所以，从R1到R2能带来巨大的收益。从R20到R40也减少了一半的热量传递，但它的成本是从R1到R2的10倍，在R20时总热量传递并不多。
计算额外绝缘的价值是可以做到的，这也是各种能源模型设计的目的，基于你的供暖和制冷的天数和当地能源价格。但这些都不能满足你的“舒适”标准。一旦你建造了一个相对气密的外壳，“舒适度”将主要由天花板的平均辐射温度驱动，这真的是你最初的问题。不幸的是，天花板的实际温度将是屋顶r值的函数，但它也会受到室内条件的很大影响:风扇和/或暖通空调系统是否减少分层，暖通空调系统的冷空气是否直接冲击天花板，甚至辐射热从天花板传递到房间其他部分的效率如何。也许你能做的最好的事情就是为你的气候争取至少当前的r值。更多的绝缘将节省更多的能源，使室内更舒适。你只是无法确切地定义有多舒服。我只想说，2021年IECC的绝缘水平通常会带来性能良好和舒适的房子。
谢谢你的回复Peter，我从你过去一年的帖子中学到了很多。你把我的问题表达得比我好(“一旦你建造了……”)。
“更多的隔热层将节省更多的能源，使室内更舒适。你只是无法确切地定义有多舒服。“…“…总热传递在R20时并不多。”
我好奇的是，这“在R20时并不多”。是什么?比如100华氏度的一天，120华氏度的高sri屋顶。我知道从R20到R40热量增加了一半。但要做决定，我需要知道R20的进展情况。与达纳交谈的人在R50温度下肯定只获得了2度的热量(因此达纳声称“一旦你在R50温度下，将温度提高到R100，峰值和平均天花板温度的差异不到1华氏度”)。我很乐意去那里(虽然我知道这也是室内温度的一个函数，等等…顺便说一下，我不打算用吊扇，我的迷你吊顶高度是9英尺，而锥形吊顶高度是17英尺)。
“也许你能做的最好的事情就是至少为你的气候争取当前的r值。”
再说一次，我会做更多的事情。问题是会增加多少。也就是说，谢谢你提醒我IECC 2021…它要求在2区使用R-49阁楼隔热层(而不是老的R-38，或BSC的40)。这就证明了我的观点，这些建议都是最低限度的。我知道没有保证“正确”的答案……但也不像“正确”答案是去年的38和今年的49……所以我今天多疑了!：）
听起来，你的关注点似乎从舒适度转向了“增加更多的绝缘材料，每年的成本会有什么不同?”或者“二氧化碳当量/年的差异是什么?”
这里有一个简单的计算，可能是你想要的:
很粗略地说，一个表面和它所面对的空间之间的热阻是R-1。这受到很多因素的影响，比如表面的方向，温差等等，但对于小的温差，主要是辐射，所以我们不会太过忽视其他因素。
如果我们假设屋顶温度是125华氏度，室内温度是75华氏度，那就是50华氏度的差异。我们称它为R-6/英寸。6英寸厚的是R-36，包括R-1表面在内的总和是R-37。在50 F的总差中，1/37是天花板表面和空间之间的差。所以温度是1.35华氏度76.35华氏度。如果我们把厚度增加到8英寸，我们总共会有R-49，天花板将升高1.02华氏度:76.02华氏度。
这并不是对顶棚温度的准确预测，它取决于分层等，但它让你了解了对舒适度的影响，一旦你有了很好的绝缘材料，舒适度就不会有很大影响。
我已经看了你们所有人的帖子一年了，真的很感谢有机会和你们聊天:)。对我们这些潜伏者来说，你们都是名人!
JonR:不，我关心的肯定是舒适度——有了PV，即使绝缘很差，我也会达到零净。也就是说，我当然不想花钱，比如说，把多面膜厚度增加一倍，只为了减少1华氏度的热量。
查理:有道理。我知道从外部流向内部的热量必须与给定的外部/内部温度相关。例:你的计算表明，在75F int / 125F ext下，R-49的上限保持在76F。R-25保持在77华氏度。这1度的差异会带来任何不同吗，舒适度，能源使用或其他方面?
如果不是，为什么要越过R-25?除了“代码是这么说的”之外，如果合理的话，我非常乐意“超过”代码的r值(尽管我住的地方没有建筑规范)。还有什么我忽视的考虑吗?我认为所以…
它会影响能源的使用。对舒适度的影响很小，但却是实实在在的。例如，我注意到恒温器在华氏69度和华氏70度之间的区别。天花板只是一个表面，但它是一个很大的表面。
“天花板只是一个表面，但它是一个很大的表面。”是的，在我的情况下，我有~1000平方英尺的天花板，约650平方英尺的生活空间。
“我注意到了(1度的差异)。”我想我们可以称之为“1度的差异是明显的”的一票。少于这个数字可能会，也可能不会。”我承认，我从来没有住过一个热包络足够好的地方，让我可以测试/看看我是否可以主观地检测到如此小的差异。也就是说，虽然天花板很大，但你谈论的是环境空气温度……我认为1度的差异会比所有的墙都要明显得多。
能源使用计算需要这个范围内的数学。我们已经离开了舒适的数学范围，除非你考虑*低于*代码最小值。
无论如何，用数学来计算舒适度是很困难的。变量太多了，我们肯定不会在这一点上玩大的。