Перетворювач R-значення ізоляції
Перетворюйте R-значення теплоізоляції між американськими імперськими одиницями (ft²·°F·h/BTU) та метричними одиницями СІ (m²·K/W) і отримуйте відповідні U-значення в обох системах. Просто виберіть систему одиниць і введіть R-значення.
Переведення R-значень теплоізоляції між американськими та метричними одиницями
Формула перетворення R-значення ізоляції
Де:
- \(R_{US}\) — R-значення в імперських одиницях США (ft²·°F·h/BTU), як зазначено на етикетках північноамериканської продукції;
- \(R_{SI}\) — R-значення в метричних одиницях СІ (m²·K/W), які застосовуються в європейських та міжнародних будівельних нормах;
- \(0.176110\) — коефіцієнт перетворення: 1 ft²·°F·h/BTU = 0,176110 m²·K/W точно (виведено з 1 BTU = 1055,05585262 J);
- \(U\) — U-значення (коефіцієнт теплопередачі), величина, обернена до R-значення в тій самій системі одиниць.
Перші дві формули перетворюють опір теплопередачі між американською та метричною системами одиниць. Третя показує, що U-значення — це просто обернена величина до R-значення: високе R означає сильне утеплення, а низьке U — що крізь конструкцію проходить мало тепла.
R-значення ізоляції — приклад розрахунку
Приклад: американську мату зі скловати з позначенням R-13 (типову для стіни з каркасом 2×4) потрібно виразити в метричних одиницях для міжнародного енергетичного звіту.
\[ R_{SI} = 13 \times 0.176110 = 2.289 \ \text{m}^2\!\cdot\!\text{K/W} \]
\[ U_{SI} = \frac{1}{2.289} = 0.437 \ \text{W/(m}^2\!\cdot\!\text{K)} \qquad U_{US} = \frac{1}{13} = 0.0769 \ \text{BTU/(h}\!\cdot\!\text{ft}^2\!\cdot\!\text{°F)} \]
Результат: R-13 (США) = 2,289 m²·K/W (СІ). Відповідні U-значення — 0,437 W/(m²·K) у метричних одиницях і 0,0769 BTU/(h·ft²·°F) в імперських.
Як користуватися калькулятором
- У полі Система одиниць введеного R-значення виберіть США: ft²·°F·h/BTU, якщо число взято з етикетки північноамериканського товару, або СІ (метрична): m²·K/W, якщо воно походить із метричної специфікації.
- Введіть своє значення в поле R-значення ізоляції (R). Приймаються десяткові значення, як-от 5,6.
- Зчитайте результати в панелі Перетворені значення: R-значення в іншій системі одиниць, а також U-значення в обох системах.
Що таке R-значення?
R-значення вимірює опір теплопередачі: наскільки сильно шар матеріалу перешкоджає проходженню тепла крізь нього. Чим вищим є R-значення, тим повільніше передається тепло і тим краще утеплення. У США R-значення пишуть на етикетках товарів як звичайні числа — R-13 для стін із каркасом 2×4, R-19 для стін 2×6, R-30 — R-49 для горищ — маючи на увазі одиниці ft²·°F·h/BTU. Більша частина решти світу користується одиницями СІ, m²·K/W, де типові значення для стіни в цілому коливаються приблизно від 2 до 8.
Оскільки дві системи одиниць відрізняються приблизно у 5,68 раза, американське й метричне R-значення можуть оманливо виглядати схожими, хоча описують зовсім різну ефективність. R-13 в американських одиницях — це 2,289 m²·K/W, а не 13. Щоразу, коли порівнюєте товари, комерційні пропозиції чи будівельні норми з різних регіонів, спочатку перетворюйте значення — саме це й робить цей калькулятор.
Калькулятор також повертає U-значення — величину, обернену до R-значення. U-значення (коефіцієнт теплопередачі) показує, скільки тепла фактично проходить крізь квадратний метр (або квадратний фут) на один градус різниці температур. У європейських будівельних нормах і характеристиках вікон зазвичай указують саме U-значення: чим менше, тим краще. Стіна з R-13 має U = 0,0769 BTU/(h·ft²·°F) або 0,437 W/(m²·K).
R-значення шарів просто додаються: дві мати R-13, покладені одна на одну, дають R-26. U-значення не додаються — їх поєднують через обернені величини, тому для багатошарових конструкцій зручніше працювати з R-значеннями.
Типові R-значення в обох системах одиниць
| Застосування (етикетка США) | R (ft²·°F·h/BTU) | R (m²·K/W) | U (W/(m²·K)) |
|---|---|---|---|
| Порожнина стіни 2×4 | 13 | 2.29 | 0.437 |
| Порожнина стіни 2×6 | 19 | 3.35 | 0.299 |
| Горищне перекриття / стеля (мінімум) | 30 | 5.28 | 0.189 |
| Горищне перекриття / стеля (холодний клімат) | 38 | 6.69 | 0.149 |
| Горищне утеплення підвищеної ефективності | 49 | 8.63 | 0.116 |
Обмеження та практичні поради
- Номінальне R проти R усієї конструкції. Етикеткові R-значення описують лише сам утеплювальний матеріал. Реальні стіни втрачають ефективність через стійки, кріплення та щілини (теплові мости), тому стіна 2×4 з матами R-13 у цілому може працювати ближче до R-9 — R-11.
- R-значення — це ще не все. Воно враховує лише кондуктивний тепловий потік у стаціонарному стані. Витоки повітря, волога, теплова інерція та радіаційне надходження тепла можуть впливати не менше, а то й більше, ніж R-значення, — герметична стіна з R-13 часто перевершує продувану стіну з R-19.
- Умови мають значення. Лабораторні R-значення визначають за стандартної середньої температури (близько 24 °C / 75 °F). Деякі матеріали, особливо насипні та пінові, втрачають або набувають опору за екстремальних температур, а також із часом через старіння й осідання.
- Стежте за напрямком U-значення. Читаючи U-значення, пам’ятайте: чим менше, тим краще — навпаки від R-значень. Якщо в специфікації подано U-значення, обернені величини з цього калькулятора дозволяють його переперевірити.
- Одиниці — не дрібниця. Голе позначення «R-5» в європейському документі майже напевно означає 5 m²·K/W (≈ R-28 США), а не 5 ft²·°F·h/BTU. Перед будь-яким порівнянням завжди уточнюйте систему одиниць.
Якщо ви маєте справу з тепловими та кліматичними розрахунками, для суміжних завдань з опалення, вентиляції та аналізу погоди вам також може знадобитися наш калькулятор індексу тепла, калькулятор точки роси та калькулятор вітрового охолодження.
Часті запитання
Як перетворити R-значення вручну, без калькулятора?
Помножте американське R-значення на 0,176, щоб отримати m²·K/W, або поділіть його на 0,176 (тобто помножте приблизно на 5,68), щоб перейти від метричних одиниць до американських. Наприклад, R-19 США: \(19 \times 0.176 = 3.35\) m²·K/W. Для швидкої прикидки в думці запам’ятайте, що метричні R-значення становлять приблизно одну шосту американського числа, тож R-30 США ≈ 5,3 m²·K/W.
Яке R-значення вважається хорошим для стін, горищ і підлог?
Для американських стін із каркасом 2×4 стандартом є R-13 — R-15; стіни 2×6 зазвичай утеплюють до R-19 — R-21. Горища потребують R-30 — R-49 залежно від клімату (більше в холодніших регіонах), а підлоги над неопалювальними приміщеннями — часто R-19 — R-30. У метричних одиницях це приблизно 2,3–3,7 m²·K/W для стін і 5,3–8,6 m²·K/W для горищ. Завжди звіряйтеся з місцевими будівельними нормами, адже вимоги відрізняються залежно від кліматичної зони.
Чому американське R-значення приблизно у 5,7 раза більше за метричне?
Обидві системи одиниць вимірюють ту саму фізичну величину, але з різних базових одиниць. Один ft²·°F·h/BTU дорівнює точно 0,176110 m²·K/W; це випливає з визначення BTU (1 BTU = 1055,05585262 J), співвідношення квадратних футів і квадратних метрів, а також шкал Фаренгейта і Кельвіна. Саме тому R-13 США — це лише 2,29 m²·K/W: обидва числа описують однакову теплоізоляційну здатність.
Чи можна додавати R-значення і як поєднувати U-значення?
R-значення шарів, розташованих послідовно, просто додаються: мата R-13 плюс пінова плита R-5 дають разом R-18. U-значення додавати напряму не можна — спочатку кожне треба перетворити на R-значення, скласти їх, а потім узяти обернену величину. Наприклад, шари з U = 0,5 і U = 0,2 дають R = 2 + 5 = 7, тож сумарне U становить приблизно 0,143 W/(m²·K). Саме тому розрахунки багатошарових конструкцій зазвичай виконують у R-значеннях.
Чи однакове R-5 на європейському та американському товарі?
Ні, і плутання між ними — одна з найпоширеніших помилок. Голе позначення «R-5» у європейському чи міжнародному документі майже завжди означає 5 m²·K/W, що відповідає приблизно R-28 в американських одиницях — кардинально інший рівень утеплення. Перед тим як порівнювати товари, норми чи комерційні пропозиції з різних регіонів, уточніть, у якій системі одиниць подано число, і спершу перетворіть його.
Яка різниця між R-значенням і U-значенням і що з них краще?
Це взаємно обернені величини, що описують одне й те саме з протилежних боків: R-значення вимірює опір тепловому потоку (чим більше, тим краще), а U-значення — теплопередачу, тобто тепло, яке фактично проходить крізь конструкцію (чим менше, тим краще). У Європі та серед виробників вікон переважають U-значення; у Північній Америці — R-значення. Якщо в технічному паспорті вказано U = 0,25 W/(m²·K), еквівалентне R-значення становить \(1/0.25 = 4\) m²·K/W ≈ R-23 США.
Чому реальна ефективність стіни нижча за R-значення на етикетці?
Етикеткові R-значення описують лише утеплювальний матеріал, тоді як реальні конструкції містять стійки, цвяхи, перемички та щілини, які проводять тепло швидше, — це явище називають тепловим мостом. Стіна 2×4, заповнена матами R-13, часто в цілому працює ближче до R-9 — R-11. Для точного моделювання енергоспоживання шукайте R-значення усієї конструкції або застосовуйте розрахунок паралельних шляхів теплового потоку замість того, щоб покладатися на значення з етикетки.