اثر U-Value & R-Value در جداره‌های مختلف ساختمان

U-Value چیست؟

ضریب هدایت حرارتی جداره‌های ساختمان از جمله دیوار، سقف، کف و بازشوها با عنوان U-Value شناخته می‌شود. U-Value  جریان‌داشتن و به دنبال آن انتقال حرارت از طریق مصالح تشکیل دهنده‌ی این جداره‌ها است. این ضریب بر حسب وات در نرخ انتقال حرارت اندازه گیری می‌شود. (تصویر۱)

انتقال حرارت از طریق مصالح تشکیل دهنده ی ساختمان

نکته مهمی که باید در نظر داشت، این است که هر چه مقدار U-Value کمتر باشد، نشان دهنده‌ی عملکرد بهتر مصالح در جلوگیری از انتقال حرارت می‌باشد و نقش عایق‌بودن مصالح مورد نظر را تضمین می‌کند.

بالعکس هر چه ضریب هدایت حرارتی (U-Value ) بیشتر باشد، نشان دهنده‌ی انتقال حرارت بیشتر و از دست‌دادن حرارت بیشتر از طریق مصالح جداره‌های ساختمان است. (تصویر۲)

U value بیشتر نشان دهنده‌ی از دست دادن حرارت بیشتر از طریق مصالح تشکیل دهنده‌ی جداره ساختمان است
U value بیشتر نشان دهنده‌ی از دست دادن حرارت بیشتر از طریق مصالح تشکیل دهنده‌ی جداره ساختمان است

U-Value بر طبق تعریف مقدار گرمایی است، که به ازای اختلاف درجه حرارت بین داخل و خارج از یک متر مربع مصالح تشکیل دهنده‌ی جداره های مختلف ساختمان خارج می‌شود. (تصویر۳)

تعریف U value
تعریف U value

چرا باید درباره U-Values بدانیم؟

دست‌اندرکاران ساختمان از جمله کارفرمایان، پیمانکاران و … در رابطه با عایق‌کردن ساختمان باید اطمینان حاصل کنند که عملکرد حرارتی ساختمان آن‌ها، در محدوده‌ی بهینه‌ای است که استانداردها مشخص می‌کنند.

در واقع زمانی که U-Value جداره های ساختمان تا حد ممکن پایین باشد، شرایط حرارتی مطلوبی در بنا بدست می‌آید.

در اینصورت، به ویژه در فصل زمستان، در فضای داخلی دمای مناسبی وجود دارد و انرژی کمتری برای گرم‌کردن فضا مصرف می‌شود. در نتیجه برای داشتن دمای مناسب، رادیاتورهای داخلی کفایت می‌کنند و در هزینه قبض‌های مربوط به تجهیزات گرمایشی صرفه‌جویی می‌شود.

پس اگر به هر نوعی در ساخت یک بنا دخیل هستید، باید از U-Value همه‌ی اجزای تشکیل دهنده‌ی ساختمان آگاه باشید تا بتوانید میزان انتقال حرارت مصالح تشکیل دهنده‌ی اجزای ساختمان را کنترل کنید.(تصویر۴)

مقدار گرمای از دست رفته از جداره های مختلف ساختمان در صورت نداشتن عایق مناسب
مقدار گرمای از دست رفته از جداره های مختلف ساختمان در صورت نداشتن عایق مناسب

R-Value چیست؟

مصالح ساختمانی توانایی مقاومت در برابر حرارتی که از طریق آن‌ها منتقل می‌شود را دارند. میزان این مقاومت R-Value  نامیده می‌شود.(تصویر۵) مقاومت حرارتی (R-Value ) وابسته به ضخامت مصالح می‌باشد و با تغییر ضخامت مصالح، تغییر می‌کند.

هر چه R-Value بالاتر باشد، مصالح بهتر می‌توانند در برابر انتقال حرارت مقاومت کنند.

بنابراین طراحان و سازندگان ساختمان، زمانی که مصالح مناسب جهت عایق کاری را نیاز دارند، باید مصالحی با R-Value  بالا را انتخاب کنند.(تصویر۵)

 R-Value
R-Value

چرا باید در مورد R-Value بدانیم؟

آگاهی از میزان مقاومت حرارتی (R-Value) مصالح ساختمانی مهم است. (تصویر۶) عوامل مختلفی در تعیین میزان مقاومت حرارتی در مصالح ساختمانی اثرگذار هستند. بهترین مصالح برای عایق‌کردن، مصالح دارای R-Value بالا با ضخامت کم می باشد.

مصالح با ضخامت های مختلف، R-Value متفاوتی خواهند داشت. R-Value با تقسیم ضخامت مصالح (بر حسب متر) بر رسانایی حرارتی آن (یا مقدار لامبدا که در ادامه توضیح داده خواهد شد) محاسبه می‌شود.

R-Value بر حسب متر مربع کلوین بر وات (m2K/W) اندازه گیری می شود.

یکی از جنبه های مهم دانستن مقادیر R این است که علاوه بر اینکه می توان دو ماده عایق را با رسانایی حرارتی آن ها مقایسه کرد، تأثیر افزودن لایه های ضخیم تر از همان ماده را هم می توان اندازه گرفت.

برای عایق کاری قسمت های مختلف ساختمان توصیه های متفاوتی برای میزان  R-Valueوجود دارد. به عنوان مثال، توصیه برای عایق زیر شیروانی بین ۶٫۱ و ۷ (m2K/W) است.(تصویر۶)

تاثیر لایه‌ی عایق بر مقدار مقاومت حرارتی
تاثیر لایه‌ی عایق بر مقدار مقاومت حرارتی

Lambda Value چیست؟

مقدار لامبدا که به آن K-Value نیز گفته می‌شود، رسانایی حرارتی ماده (ماده چقدر گرما را هدایت می‌کند) را بر حسب W/mK (وات بر متر کلوین) اندازه‌گیری می‌کند. هر چه مقدار لامبدا مصالح کمتر باشد، اتلاف حرارت کمتر و در نتیجه ماده عایق بهتری خواهد بود.

چرا باید درباره مقادیر لامبدا بدانیم؟

دانستن مقادیر لامبدا در مواد مختلف بسیار مهم است. مثلاً:

  • عایق الیاف چوب دارای رسانایی حرارتی ۰٫۰۳۸ W/mK است.
  • عایق فیبر شیشه ای دارای رسانایی حرارتی ۰٫۰۴۴ W/mK است.
  • بتن متراکم دارای رسانایی حرارتی در حدود ۱٫۵ W/mK است.

لازم به ذکر است که هرچه مقدار لامبدا کمتر باشد، بهتر است، زیرا ماده انرژی گرمایی کمتری را هدایت می کند و در نتیجه عملکرد بهتری را در نقش عایق دارد.

به چه U-Value نیاز داریم؟

U-Value‌های مورد نیاز بستگی به این دارد که

  • کدام قسمت از ساختمان عایق کاری می‌شود؟
  • ساختمان جدید است؟
  • به ساختمان موجود اضافه می کنید؟
  • بازسازی است؟

U-Value پیشنهادی به کشوری که در آن هستید نیز بستگی دارد.

چگونه U-Value را محاسبه کنیم؟

محاسبه U-Value مصالح می تواند فرآیند پیچیده ای باشد. این مقدار مجموع مقاومت‌های حرارتی (R-Values) همه لایه‌هایی است که یک عنصر ساختمانی را تشکیل می‌دهند (هر جزئی حتی کوچکترین واحد تشکیل دهنده پنجره ها).

برای محاسبه U-Value ابتدا باید R-Value ها را محاسبه کنید. اگر عایق‌‌ها را خریداری می کنید، R-Value قبلاً برای آن‌ها محاسبه شده است و با برچسب بر روی آن‌ها نصب شده است. مقاومت کل (Rt)، مجموع همه R-Valueهای تشکیل دهنده است.(تصویر۷)

محاسبه‌ی R-value کل
محاسبه‌ی R-value کل

هنگامی که مقدار Rt را بدست آورید، U-Value را می توان با استفاده از فرمول زیر محاسبه کرد. (تصویر۸)

U=1/Rt

محاسبه ی U value کل
محاسبه ی U value کل

ماشین‌حساب‌های آنلاین نیز می‌توانند کمک کنند تا U-Value را به راحتی محاسبه کنید.

به طور مثال یکی از بهترین وبسایت‌هایی که می توان به طور آنلاین U-Value را محاسبه کرد، وبسایت ubakus است، که لینک آن در ادامه قرار داده شده است.