计算通过表面的传导热损失
表面的热损失取决于其面积、抵抗热流的能力(R值)以及它所分隔的温差大小:热损失 = 面积 × 温差 ÷ R值。 输入表面的面积、R值以及室内外温度,此计算器将求出该表面每小时损失多少BTU。
较低的R值(较少的保温)或室内外之间更大的温度变化都会增加热损失。这与保温不良的墙壁在冬天摸起来感觉冰冷的基本原理相同,也是为什么增加保温是降低家庭取暖和制冷成本最有效的方法之一。
需要考虑的关键因素
- 本计算器一次只计算一个表面——一栋房屋的总热损失是所有墙壁、窗户、屋顶和地板损失之和。 窗户的 R 值通常远低于墙壁(窗户通常为 R-2 至 R-5,而保温墙壁为 R-13 或更高),因此按单位表面积计算,窗户往往在总热损失中占据不成比例的高份额。
- 此公式只计算传导性热损失,不包括空气渗透。 通过缝隙、裂缝和未密封穿孔泄漏的空气是一条独立且往往相当可观的热损失途径,此计算未涵盖这一点——按此公式计算保温良好(热损失低)的表面,仍可能通过公式未测量的漏风损失大量热量。
- 在为供暖设备定容量时,通常使用”设计温度”而不是平均温度或历史最低温度。 工程师通常使用适用于当地的、真实偏冷但并非历史极值的区域冬季设计温度,以得出既保守又不至于严重超配的容量估算。
- 完整的供暖或制冷负荷计算需要考虑不止一个表面的传导。 一个正规的整栋建筑负荷计算(如行业标准的 Manual J)还会纳入空气渗透、人员和电器的内部得热,以及透过窗户的太阳辐射得热——本计算器仅估算这个更大图景中的一部分,而非独立完成完整的负荷计算。
公式
其中 $Q$ 是热损失(每小时 BTU),$A$ 是表面面积(平方英尺), 是室内外温差(°F),$R$ 是表面的 R 值(ft²·°F·hr/BTU)——这是 R 值通常使用的标准英制单位。
示例计算
一面 500平方英尺 的墙,保温等级为 R-13,室内温度为 70°F,室外为 30°F:
- 温差:70 - 30 = 40°F。
- 热损失:500 × 40 ÷ 13 ≈ 1,538 BTU/小时。
将R值加倍(到R-26,大约两倍的保温)会将该热损失减半——同样的墙,同样的温差,但每小时逃逸的能量只有一半。
常见错误
- 将U值当作R值输入。 窗户通常以U值而非R值评级,两者的方向相反——U值越低表示保温性能越好,而R值越低表示保温性能越差。由于R值 = 1 ÷ U值,直接将U值填入R值栏会产生严重错误的结果。
- 在为供暖设备定容量时,使用当天的室外温度或季节平均温度。 如上所述,设备定容量应使用区域冬季设计温度,而不仅仅是温和天气时温度计显示的数值——根据平均温度而低估设备容量,会导致房屋在最寒冷的夜晚无法维持供暖。
- 把单一表面的热损失当作整栋房屋的全部供暖需求。 本计算器求出的是通过单面墙、窗户或屋顶部分的损失——房屋的总热损失(因而所需的炉子或热泵容量)是所有外部表面损失之和,而不仅仅是这里输入的这一个表面。
- 假设该数字已经包含了穿堂风和漏气。 如上所述,这仅仅是传导损失——即使墙壁和窗户的R值都很出色,房屋仍可能感觉有穿堂风,并通过此公式完全未涵盖的未密封缝隙损失大量热量。
实用小知识
R值和公制RSI值并不能简单地通过移动小数点来互相换算。 在美国以外,保温材料通常以RSI(平方米·开尔文/瓦特)而不是R值(平方英尺·华氏度·小时/英热单位)来标注——两者之间的换算需要将R值乘以约0.1761(或将RSI除以同一系数),因此美国R-13的墙壁大约相当于RSI-2.3,而不是公制单位下的”13”。如果不先进行换算就直接把一种体系的保温材料规格表与另一种体系的数字相比较,会让本来等效的保温材料看起来相差很大。