Tính toán
Kỹ thuật
Chuyển đổiChuyển đổi giá trị U & R
Chuyển đổi giữa giá trị U và R cho cách nhiệt tòa nhà. Tính tổng trở kháng nhiệt cho cụm nhiều lớp. Công cụ HVAC miễn phí.
Công cụ chuyển đổi giá trị U & R giúp bạn chuyển đổi giữa độ dẫn nhiệt (giá trị U) và trở kháng nhiệt (giá trị R). Tính tổng giá trị R cho cụm tòa nhà nhiều lớp bao gồm tường, mái và sàn để mô hình hóa năng lượng chính xác và tuân thủ quy chuẩn.
Giá trị U và R là nghịch đảo: U = 1/R và R = 1/U Giá trị R cao hơn = cách nhiệt tốt hơn. Giá trị U thấp hơn = cách nhiệt tốt hơn.
Có góp ý? Báo lỗi, đề xuất tính năng, hoặc chia sẻ suy nghĩ — chúng tôi đọc tất cảGiá trị U và R là gì?
Giá trị U (độ dẫn nhiệt) đo mức độ dễ dàng nhiệt truyền qua vật liệu hoặc cụm. Giá trị U thấp hơn cho thấy hiệu suất cách nhiệt tốt hơn. Giá trị R (trở kháng nhiệt) đo khả năng chống truyền nhiệt của vật liệu. Giá trị R cao hơn cho thấy cách nhiệt tốt hơn. Chúng là nghịch đảo toán học: U = 1/R. Ở Mỹ, giá trị R được sử dụng phổ biến hơn, trong khi quy chuẩn xây dựng quốc tế thường sử dụng giá trị U. Hiểu cả hai là cần thiết cho mô hình hóa năng lượng, thiết kế vỏ tòa nhà và tuân thủ quy chuẩn.
Mối quan hệ giá trị U và R
U = 1 / R và R = 1 / U
Ví dụ: Cách nhiệt R-20 có giá trị U = 1/20 = 0.05 Btu/(h·ft²·°F)
Công thức trở kháng nhiệt
1. Mối quan hệ nghịch đảo
Giá trị U = 1 / Giá trị R HOẶC Giá trị R = 1 / Giá trị U
2. Tổng giá trị R (Lớp nối tiếp)
Rtổng = R1 + R2 + R3 + ... + Rn
Giá trị R điển hình (Imperial)
- Màng không khí ngoài: R-0.17 (gió 15 mph)
- Màng không khí trong: R-0.68 (không khí tĩnh)
- Cách nhiệt sợi thủy tinh: R-3.1 đến R-3.4 mỗi inch
- Bọt xịt (tế bào đóng): R-6 đến R-7 mỗi inch
- Tấm bọt XPS: R-5 mỗi inch
- Bọt Polyisocyanurate: R-5.6 đến R-6.5 mỗi inch
- Khung gỗ (2x4): R-4.4, (2x6): R-6.9
- Thạch cao 1/2": R-0.45, 5/8": R-0.56
Mẹo thiết kế
- Đừng quên màng không khí - chúng đóng góp tổng R-0.85 (ngoài + trong)
- Cầu nhiệt qua khung giảm giá trị R hiệu quả 10-25%
- Cách nhiệt liên tục (bên ngoài) hiệu quả hơn chỉ cách nhiệt khoang
- Ở khí hậu lạnh, tập trung vào cách nhiệt trần trước (R-50+)
- Kín khí quan trọng như cách nhiệt - đừng bỏ qua thâm nhập
- Kiểm soát ngưng tụ: Có thể cần màng chắn hơi tùy khí hậu
- Giá trị U cửa sổ/cửa chiếm ưu thế mất nhiệt trong nhà cách nhiệt tốt
- Sử dụng phần mềm REScheck hoặc COMcheck để xác minh tuân thủ quy chuẩn năng lượng
Câu Hỏi Thường Gặp
Giá trị U đo độ dễ truyền nhiệt qua một bộ phận xây dựng — độ truyền nhiệt — đơn vị W/m²·K (SI) hoặc BTU/h·ft²·°F (Anh). U càng nhỏ thì cách nhiệt càng tốt. Giá trị R đo tính chất ngược lại: điện trở nhiệt, đơn vị m²·K/W (SI) hoặc h·ft²·°F/BTU (Anh). R càng lớn thì cách nhiệt càng tốt. Hai đại lượng là nghịch đảo: U = 1/R và R = 1/U. Vậy một bức tường R = 5 m²·K/W có U = 0,20 W/m²·K. Nhà sản xuất ở Mỹ thường quảng cáo giá trị R cho vật liệu (R-13, R-19, R-30), trong khi tiêu chuẩn châu Âu, Anh và Úc quy định giá trị U cho cụm hoàn chỉnh (tường, cửa sổ, mái).
Máy tính hỗ trợ cả SI lẫn hệ Anh. Giá trị R SI dùng m²·K/W; R Anh dùng h·ft²·°F/BTU. Hệ số quy đổi là 1 m²·K/W = 5,678 h·ft²·°F/BTU, nên R-30 hệ Anh tương đương khoảng 5,28 m²·K/W SI. Với giá trị U, 1 W/m²·K = 0,1761 BTU/h·ft²·°F. Cẩn thận với nhãn cách nhiệt Mỹ: tấm R-19 hệ Anh chỉ là R-3,35 SI — chênh lệch 5,7 lần. Máy tính quy đổi cả hai chiều và hiển thị song song hai hệ để tránh lỗi phổ biến là so sánh thông số của hai khu vực mà không quy đổi đơn vị.
Để chuyển đổi đơn giản bạn nhập giá trị nguồn (U hoặc R), chọn hệ đơn vị (SI hay Anh), và máy tính trả về giá trị nghịch đảo trong cả hai hệ cộng diễn giải rõ ràng (tường đạt chuẩn, cửa sổ, mái cách nhiệt kém, v.v.). Với phép tính cụm nhiều lớp, bạn nhập độ dày từng lớp tính bằng milimét hoặc inch và độ dẫn nhiệt (giá trị k) đơn vị W/m·K hoặc BTU·in/h·ft²·°F. Công cụ cộng giá trị R của từng lớp (R = độ dày / k) cộng với hệ số màng không khí trong và ngoài (điển hình R = 0,12 m²·K/W bên trong, R = 0,04 bên ngoài cho tường thẳng đứng) để ra R tổng, rồi tính U.
Nhiệt đi qua tường gặp các điện trở nối tiếp liên tiếp: màng không khí ngoài (điển hình R = 0,04 m²·K/W cho bề mặt hứng gió), lớp ốp ngoài, ván nền, lớp cách nhiệt, tấm thạch cao và màng trong (R = 0,12 m²·K/W với không khí tĩnh trong nhà). Với điện trở nối tiếp ta chỉ việc cộng: R_tổng = R_màng_ngoài + R_ốp + R_cách_nhiệt + ... + R_màng_trong. Sau đó U = 1/R_tổng. Màng không khí ảnh hưởng nhiều với cụm cách nhiệt kém — với tường R-30 chỉ thêm 1,5 phần trăm; với cửa sổ kính đơn R-3 có thể thêm 5 phần trăm. Với đường song song (như xà gỗ cắt ngang lớp cách nhiệt) hãy lấy trung bình theo diện tích.
Giá trị yêu cầu tùy theo vùng khí hậu. Ở Mỹ, IECC 2021 khuyến nghị mái R-49 đến R-60, tường R-20+ liên tục và tường tầng hầm R-15 cho vùng 4-8. Quy định Part L 2022 (Anh) yêu cầu tường U ≤ 0,18 W/m²·K và mái U ≤ 0,11 W/m²·K cho công trình mới. EPBD EU hướng tới công trình gần như không tiêu thụ năng lượng, thường U ≤ 0,15 cho tường và U ≤ 0,10 cho mái. Chuẩn Passive House đòi U ≤ 0,15 cho vỏ kín và U ≤ 0,80 cho cửa sổ kính ba lớp. Với cửa sổ, ngưỡng Energy Star Mỹ khoảng U-0,30 hệ Anh (1,7 W/m²·K), còn kính ba lớp argon đạt U-0,20 (1,1 W/m²·K). Luôn kiểm tra quy định địa phương.
Giá trị R là chỉ số một chiều, ở chế độ xác lập: giả thiết dòng nhiệt song song qua vật liệu đồng nhất, không có chuyển động không khí, không có ẩm, không có biến động nhiệt. Tường thực có cầu nhiệt (xà, neo, đinh vít) bỏ qua lớp cách nhiệt, rò khí bỏ qua hoàn toàn lớp cách nhiệt, ẩm làm giảm hiệu năng (bông thủy tinh ướt mất tới 50 phần trăm R), vật liệu rời lún xuống tạo lỗ hổng, và hiệu ứng động (quán tính nhiệt, bức xạ) mà R đo phòng thí nghiệm không nắm được. Các công cụ mô phỏng toàn nhà như PHPP, EnergyPlus, BEopt có tính tới các yếu tố này; bảng R đơn thuần thì không. Hãy chỉ định cách nhiệt ngoài liên tục và kết hợp R với kiểm tra độ kín gió (ACH50).
ASTM C518 và ASTM C177 quy định đo độ dẫn nhiệt (giá trị k) trong phòng thí nghiệm bằng tấm nóng có vành chắn và máy đo dòng nhiệt. ISO 8990 là tương đương quốc tế cho thử nghiệm cấu kiện hoàn chỉnh (cửa sổ, tường trong hộp nóng). Với cửa sổ, NFRC 100 (Mỹ) và EN 673 (châu Âu) chuẩn hóa đánh giá U. Với kính, EN 410 và ISO 10292 quy định hiệu năng nhiệt của cửa sổ hoàn chỉnh. ISO 6946 quy định phương pháp tính cho bộ phận xây dựng phẳng, bao gồm hệ số màng không khí. IECC và ASHRAE 90.1 công bố mức tối thiểu cưỡng chế ở Mỹ. CIBSE TM23 (Anh) và EN ISO 13790 đưa ra khung tương ứng cho châu Âu. Giá trị nhà sản xuất công bố cần ghi tiêu chuẩn và nhiệt độ thử.
Bọt polyurethane kín ô, polyisocyanurate (PIR) và XPS chứa chất tạo bọt fluor hoặc hydrocarbon dẫn nhiệt kém hơn không khí nhiều. Khi vật liệu lão hóa, không khí khuyển vào các ô còn chất tạo bọt khuyển ra, làm độ dẫn tăng và R giảm. ASTM C1303 quy định thử R lão hóa (lão hóa nhanh 180 ngày) mà phần lớn nhà sản xuất hiện nay báo cáo. Tấm PIR có thể ghi R-6,5 mỗi inch ban đầu nhưng R-5,5 mỗi inch lão hóa. Khi thiết kế công trình tuổi thọ dài, luôn dùng giá trị lão hóa và tìm chứng nhận LTTR theo ASTM C1303. EPS (xốp trắng) dùng pentane thoát nhanh, ổn định ở R-4,0 mỗi inch nên chênh lệch ban đầu-lão hóa nhỏ; XPS và PIR phải dùng giá trị lão hóa để so sánh trung thực.
MáY TíNH HVAC6
WUTOOLS