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哪种墙面材料具有最佳U值?

宽敞的山墙式家庭住宅,建造成本低得可观
(图片来源:杰里米·菲利普斯)

U值到底是什么?为什么建筑师,自建商和能源效率专家对此感到如此兴奋?

简而言之,U值衡量的是热量通过结构的难易程度(或其“热导率”),因此数值越低越好。换句话说:低的U值意味着只有少量的热量通过墙壁,窗户或地板散逸。

对此进行说明:单层玻璃窗的U值为5.0,标准双层玻璃窗的数值约为1.6,三层玻璃窗的数值约为0.8。  建筑法规  要求墙的壁厚不小于0.3,顶板为0.16,底层为0.22。

所有这些U值都写为W / m2K。也就是说,每1平方米每平方米(m2)通过的(热量)瓦数°C温差(建筑物内部和外部之间)。因此,U值是热效率的量度。尽管这很重要,但这只是热效率的一种度量,不应单独考虑。

不同墙类型的U值

墙的每个元素将具有R值—衡量其热阻的方法。要获得U值,我们需要考虑所有组件。以一面简单的墙壁,从内到外进行工作,我们可能在空腔中使用12mm石膏板,100mm混凝土块,90mm绝缘层以及110mm砖外皮。厚度很重要,因为材料越厚,其抵抗导热的能力就越大。

如果我们以这些厚度取所有这些材料的R值,并做一些聪明的数学运算(有些网站会为我们做这件事),我们得出的那堵墙的U值为0.3W / m2K—这是建筑规范标准。

上面描述的墙是砌体建筑的标准,“洞”内填充了矿棉绝缘材料,壁厚为312mm。显然,这是一堵实心墙(空腔已填充,因此不再是空腔,这对于Building Regs来说很好)。

  • U值= 0.3W / m2K

近年来,木结构行业已经从用于外墙的90毫米螺柱发展到了140毫米螺柱。—部分是为了提供更好的U值。标准结构包括140毫米矿棉绝缘层,U值为0.29W / m2K。如果用木皮,砖瓦或抹灰的外皮安装,则整个壁厚可能只有225mm。

  • U值= 0.29W / m2K

SIP  实际上是两张OSB(定向刨花板)夹在中间,并粘结到绝缘材料上—通常是聚氨酯,聚苯乙烯或更罕见的是矿棉。某些SIP提供麻或其他自然绝缘选项,但它们昂贵且不常见。

140mm标准SIPs面板的U值为0.19W / m2K,总壁厚为220mm。 SIP和木框架(否则结构非常相似)之间差异的原因是矿棉和聚氨酯之间的差异。有趣的是,如果SIP在同一壁上使用膨胀聚苯乙烯,则U值将升至0.27W / m2K。

建设新的和现代的模块化房屋。内有泡沫聚苯乙烯保温的复合木面板墙

(图片来源:盖蒂图片社)
  • U值= 0.19W / m2K– 0.27W/m2K

这些   绝缘块  或面板在现场组装并填充钢筋混凝土。绝缘材料通常是膨胀的聚苯乙烯,内部和外部都有绝缘材料,其U值至少为0.2W / m2K,壁厚为250mm。某些系统提供增加内部绝缘的选项,并且可以提供低至0.11W / m2K的U值,壁厚为335mm。

  • U值= 0.11W / m2K– 0.2W /平方米 K

不同墙类型的成本

假设外墙饰面相同,则不同墙类型的平均成本为:

  • 砖块:周围 £70/m2 with a U value of  0.3W /平方米
  • ICF:大约  £65/m2 with a U value of  0.2W /平方米
  • 木框架:周围  £65/m2 with a U value of  0.24W /平方米
  • SIPS:周围  £70/m2 with a U value of  0.19W /平方米

ICF和SIP具有固有的更好的气密性,因此它们以与木框和砖块相同的价格提供更好的热性能。

如何提高U值

显然,绝缘材料将提高U值。目前可用的最好的是Val-U-Therm系统(可从Scotframe获得),壁厚235mm,外层皮肤的U值为0.09W / m2K。将木构架中的140mm矿棉更改为140mm聚氨酯将获得与SIPs面板相同的U值。

同样,将砖块和砌块墙的混凝土砌块内蒙皮改为加气砌块,并在空腔中使用聚氨酯代替矿棉,U值将提高到0.21W / m2K。换句话说,所需的U值可以通过一点点变戏法来实现。

现场施工往往不是一个完美的过程。材料也会产生影响:矿棉容易在木框架中坍落,留下空隙;很少切割刚性绝缘以使其适合填充的螺柱之间;填充空腔的隔热层可能无法与内部砌块蒙皮密封。

设计计算不可能考虑到这些缺陷,并且房屋的U值往往比预期的差一些。在工厂外完成的工作越多,就越有可能满足设计规范,这就是SIP和ICF得分的地方。

U价值观和建筑法规

表示为“建筑法规标准”的U值是基本U值,即使满足所有这些数字,建筑物也不会通过SAP(标准评估程序)的能耗和二氧化碳评估 emissions.

为了满足SAP的要求,设计必须比所有这些数字做得更好,并且墙壁要比0.3W / m2K更接近0.25W / m2K以符合要求。在砖砌墙中实现该目标将使壁厚至少增加50mm,并且成本将增加。对于所有其他构造系统,该较低的U值均作为标准来满足。

关于U值的最后说明

U值很重要,但热效率–减少能源需求和物业的运营成本–变得越来越重要,也意味着解决气密性和热桥问题。较高的U值不会补偿泄漏的,质量差的建筑。

从提供更好的U值和气密性的结构系统开始,以及消除热桥,这是显而易见的。

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