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稻草捆建筑/特性/隔热

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在稳态条件下,稻草作为隔热材料的表现并不突出,因为它通常不被认为是设计建筑围护结构时所考虑的典型隔热材料。

隔热材料 典型热导率值,W/mK 在框架结构中提供 U = 0.2 W/m2K 所需的厚度
麻灰 0.06 - 0.09[需要引文] 450mm
稻草 0.05 - 0.07[需要引文] 350mm
木材/麻/羊毛纤维 0.038 - 0.040[需要引文] 200mm
矿物棉 0.032 - 0.040 175mm
硬质泡沫 0.022 - 0.030 150mm

注意:在以上表格中给出的材料中,稻草是唯一一种也可以用作主要结构元素的材料。

注意:U = 0.2 W/m2K 是 2013 年 Part L 草案案例研究中提出的稳态目标,新法规允许使用动态分析方法,其中天然纤维保温材料表现得明显更好。

然而,首先要注意的是,与所有天然纤维保温材料一样,稻草在动态条件下表现更好。因此,如果考虑典型的一天/夜循环,记录的现场性能将优于典型 U 值计算的预测结果。

接下来要考虑的是,稻草以捆的形式使用,并且通常平铺以最大限度地提高施工过程中的稳定性。因此,建筑物中放入的稻草比提供足够的热性能所需的更多,以方便施工流程。

最后,稻草的密度低,而高密度的抹灰层很薄。因此,热质量和热滞后时间小于传统砌体结构。然而,天然纤维与空气中的水分相互作用,导致水分蒸汽发生相变时产生“虚拟”热质量效应,这在麻灰中比稻草中研究得更透彻,但仍然没有完全理解。

精心建造的稻草捆建筑由于其结合了稻草捆的高保温价值和内墙厚抹灰层的热质量,因此具有极佳的热性能。(阅读有关热质量的部分,以了解更多有关高热质量建筑的优势。)

一个好的起点是讨论什么是 R 值以及它不是什么。它不是衡量建筑物能效的绝对指标。它甚至不是预测墙壁对热舒适度的贡献的完美方法。它是有关墙壁的一条信息,结合其他信息,可以帮助你估计通过墙壁的热量损失和热量增益。R 值是 U 值的倒数 (R = 1 / U)。U 值是热导率的衡量指标,即材料(或系统)允许热量通过的难易程度。以下是 U 值的定义方式(在美国):每小时通过材料(或系统)一平方英尺的热量单位数,墙壁两侧的温度差为华氏一度。用数学公式表示:

Btu = 英制热量单位,a = 面积(平方英尺),F = 华氏温度

在大多数其他国家,U 值用每平方米每开尔文瓦特 [W/(m2*K)] 来定义。要将公制 (SI) U 值转换为英制 (IP) U 值,请乘以 0.1761;要进行反向转换,只需除以 0.1761。要将 IP R 值转换为公制 R 值,请乘以 5.6783。
当实验室测试材料(或系统)以确定其热导率或热阻时,它们会根据测量的表面温度和维持稳定热流所需的热量来确定从一侧到另一侧的热流。这提供了 U 值,然后将其转换为 R 值以用于某些目的。(Nehemiah Stone,2003)

(以下评论是英制 R 值)Joseph McCabe 计算得出,16.5 英寸(420 毫米)稻草捆的理论R 值 (热阻) 为 52 (RSI-9.2)。相比之下,3.5 英寸(90 毫米)玻璃纤维(住宅建筑中使用的传统保温材料)的理论 R 值为 13 (RSI-2.3)。这意味着玻璃纤维的 R 值约为每英寸 3.7 (RSI-每厘米 0.26),而稻草捆的 R 值约为每英寸 3.2 (RSI-每厘米 0.22)。

一些对稻草捆组件的实验室测试发现,实际中的 R 值明显更低。然而,即使是最保守的结果也表明,18 英寸墙的 R 值为 28 [1],这比节能隔热 2x6 墙的 R-14 有显着改善 [2]。稻草捆专家建议,通过更加关注细节设计,可以接近理论 R 值,但这从未得到过记录。

测试结果表明,R 值范围从 R-17(18 英寸稻草捆墙)到 R-55(23 英寸稻草捆墙)。橡树岭国家实验室等机构的分析表明,用于“标准”墙的保温材料的 R 值通常远高于作为不同材料组合的墙的 R 值。Joe McCabe 最近假设,相同的现象可以解释他的稻草捆测试中的高值与 1998 年橡树岭对稻草捆墙系统的测试中获得的低值之间的差异。虽然稻草捆相互接触处相对较低的密度可能会导致比通过单个稻草捆测量的热量损失更大,但不太可能完全解释这种差异。稻草捆和稻草捆墙之间的这种差异类似于标准保温材料和木结构墙中发现的差异(保温材料空隙、热桥、未保温的墙头以及其他缺陷)。
值得注意的是,1998 年橡树岭测试之前的所有稻草捆墙系统测试都可能存在重大缺陷,因此不应被认为特别可靠。最后一次橡树岭测试没有发现任何已知的缺陷,大多数人认为这是对稻草捆墙热阻的准确测定。ORNL 确定 R 值为 R-27.5(或 R-1.45/英寸),或三根绳 (23 英寸) 稻草捆墙系统的 R-33。为了保守起见,稍微削减一下,加州能源委员会正式将抹灰稻草捆墙的 R 值定为 30。
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