حاسبة قيمة العزل R | أداة مقاومة حرارية مجانية

حاسبة قيمة R للعزل

تحدد حاسبة قيمة R للعزل المقاومة الحرارية لطبقة عزل من نوع مادتها وسُمكها. وتقيس قيمة R مدى مقاومة المادة لتدفق الحرارة. وتعني قيمة R الأعلى فقدانًا أبطأ للحرارة عبر الجدار أو العلية أو الأرضية.

اختر مادة، وأدخل سُمكًا بالبوصات، فتضرب الحاسبة القيمتين لإعطاء قيمة R الإجمالية. أضف مساحة بالقدم المربع، فتحسب أيضًا كمية مادة العزل التي يتطلبها العمل.

ما قيمة R؟

قيمة R مقياس للمقاومة الحرارية. وهي تصف مدى حجب المادة لتدفق الحرارة. وفي الولايات المتحدة تُعبَّر عنها بالوحدة ft²·°F·h/BTU، رغم أن الوحدات نادرًا ما تُكتب كاملة.

تنتقل الحرارة دائمًا من مكان أدفأ إلى مكان أبرد. ويبطئ العزل هذا الانتقال بحبس الهواء الساكن أو باستخدام مادة ضعيفة التوصيل للحرارة. وتعني قيمة R الأعلى خروج الحرارة ببطء أكبر، وبذلك يقل الجهد المطلوب من المدفأة أو مكيف الهواء. وتقدّر Energy Star أن سد تسربات الهواء وإضافة العزل يوفران للمنزل المعتاد نحو 15 بالمئة من تكاليف التدفئة والتبريد.

معادلة قيمة R

معادلة الفيزياء الكاملة للمقاومة الحرارية هي:

$R = \frac{d}{k}$

هنا تمثل $R$ قيمة R، وتمثل $d$ سُمك المادة، وتمثل $k$ موصليتها الحرارية. يختبر المصنعون منتجاتهم وينشرون قيمة R لكل بوصة، لذلك تتجاوز معظم الحسابات المعادلة الفيزيائية وتستخدم معادلة أبسط بدلًا منها:

$R_{total} = R_{per\ inch} \times thickness\ (inches)$

ما كمية مادة العزل المطلوبة؟

إذا كان المشروع يحتاج أيضًا إلى كمية من المادة، فتحدد الحاسبة حجم العزل بالمعادلة:

$Volume\ (ft^3) = Area\ (ft^2) \times \frac{Thickness\ (in)}{12}$

يحوّل ذلك السُمك من البوصات إلى الأقدام، ثم يضربه في مساحة الأرضية أو الجدار للحصول على الأقدام المكعبة من المادة.

كيفية حساب قيمة R: خطوة بخطوة

1. اختر مادة. لكل نوع من العزل قيمة R خاصة به لكل بوصة، وهي مضمّنة مسبقًا في الحاسبة.
2. أدخل السُمك بالبوصات. يقبل الحقل من 0.25 إلى 24 بوصة (61 سم)، بزيادات ربع بوصة. وبالنسبة إلى الجدران، يحدد القائم عادةً العمق: فتجويف جدار بمقاس 2×4 يبلغ عمقه 3.5 بوصة (8.89 سم)، بينما يبلغ تجويف بمقاس 2×6 عمق 5.5 بوصة (14 سم). وغالبًا ما تتيح العليات وفتحات جوائز الأرضيات عمقًا أكبر.
3. أدخل مساحة (اختياري). تؤدي إضافة مساحة المكان بالقدم المربع إلى حساب حجم المادة المطلوبة، بالقدم المكعب. ويقبل الحقل 1 قدم مربع (0.093 m²) أو أكثر.
4. اقرأ النتائج. تعرض الحاسبة قيمة R الإجمالية وتقييم الكفاءة وحجم المادة بعد إدخال مساحة. كما تعرض عملية الضرب المستخدمة، مثل 3.1 × 6 = 18.6.

مثال محلول

تبلغ قيمة المقاومة الحرارية R لعزل الحصائر المصنوعة من الألياف الزجاجية 3.1 لكل بوصة. وبسُمك 6 بوصات (15 سم):

$R_{total} = 3.1 \times 6 = 18.6$

ستعرض الحاسبة قيمة R إجمالية قدرها R-18.6. وفوق أرضية مساحتها 400 قدم مربع (37 m²)، يعطي سُمك المادة البالغ 6 بوصات (15 سم) أيضًا 400 × (6 ÷ 12) = 200 قدم مكعبة (5.7 m³).

فهم تقييم الكفاءة

تقيّم الحاسبة النتيجة مقابل نطاق ثابت واحد: حد أدنى قدره R-13 وحد أقصى قدره R-60. ولا تسأل عن المنطقة المناخية أو جزء المبنى أو نوع المادة، لذلك ينطبق مقياس التقييم نفسه على كل حساب:

• ضعيف: أقل من R-6.5
• أقل من المتوسط: من R-6.5 إلى R-13
• متوسط: من R-13 إلى R-36.5
• جيد: من R-36.5 إلى R-60
• ممتاز: R-60 فأعلى

هذا مقياس عام الاستخدام، وليس بديلًا عن الحدود الدنيا في كودات البناء المحلية، التي تختلف باختلاف المنطقة المناخية والجزء المعزول من المبنى (انظر الجدول أدناه).

قيمة R للعزل حسب نوع المادة

يورد الجدول أدناه قيمة R لكل بوصة التي تستخدمها الحاسبة لكل خيار من المواد.

تختلف المنتجات الواقعية قليلًا عن هذه الأرقام بحسب الكثافة والمصنّع، لذلك قد تُظهر بطاقة المنتج قيمة أعلى أو أقل قليلًا من قيمة الجدول.

ما الذي يخفض الأداء الفعلي؟

تفترض قيمة R الموجودة على العبوة تركيبًا مثاليًا. وتخفض عدة عوامل النتيجة الفعلية:

• الانضغاط. تفقد البطانية جزءًا من قيمة R عندما تُحشر في تجويف أقل عمقًا. وتؤدي بطانية ألياف زجاجية بقيمة R-19 محشورة في جدار بسُمك 3.5 بوصة ومقاس 2×4 أداءً يقارب R-13.
• الفجوات. لا يعمل العزل إلا في المواضع التي يغطيها. فتسمح زاوية غير معزولة أو فجوة حول أنبوب للحرارة بتجاوز الطبقة، ولذلك يكون أداء الجدار أقل من قيمة R المقدرة له.
• الرطوبة. يوصل الماء الحرارة بدرجة أكبر بكثير من الهواء. وقد تفقد البطانية المبتلة معظم مقاومتها.
• الجسور الحرارية. توصل القوائم الخشبية الحرارة أسرع بكثير من العزل الموجود بينها، لذلك تكون قيمة R لتجميعة الجدار بأكملها عادةً أقل من تصنيف عزل التجويف نفسه.
• الترسب. قد يترسب السليلوز المنفوخ بنسبة تتراوح من 10 إلى 20 بالمئة بمرور الوقت، مما يقلل سُمكه الفعال.

ما قيمة R التي أحتاج إليها؟ توصيات حسب المنطقة المناخية

تحدد كودات البناء قيم R الدنيا المختلفة بحسب المنطقة المناخية والجزء المعزول من المبنى. وتأتي النطاقات أدناه من إرشادات وزارة الطاقة الأمريكية، وهي منفصلة عن مقياس الكفاءة الثابت الخاص بالحاسبة الموضح أعلاه.

تشمل المنطقة 1 أماكن مثل جنوب فلوريدا. وتشمل المنطقة 8 أبرد أجزاء ألاسكا. وتقع معظم الولايات المتحدة القارية في المناطق من 3 إلى 6. وقد تشترط الكودات المحلية أكثر من هذه الحدود الدنيا، وتكون إدارة البناء هي الجهة صاحبة القرار النهائي.

تكون البوصات الأولى من العزل الأهم. فالانتقال من عدم وجود عزل إلى R-19 يخفض فاتورة التدفئة بدرجة أكبر بكثير من الانتقال من R-19 إلى R-38. ويحقق كل بوصة إضافية عائدًا أقل من سابقتها، لذلك، بعد بلوغ العلية المستوى الذي يتطلبه الكود المحلي، يوفر سد تسربات الهواء غالبًا أكثر من إضافة سُمك أكبر.

مثال: ترقية عزل علية

لدى مالك منزل في أوهايو 3 بوصات (7.6 سم) من بطانية ألياف زجاجية قديمة في العلية، تعادل نحو R-9. وتتطلب منطقته المناخية حدًا أدنى قدره R-38، لذلك يحتاج إلى نحو R-29 إضافية.

تؤدي إضافة 8 بوصات (20 سم) من السليلوز المنفوخ (R-3.7 لكل بوصة) إلى إضافة:

$3.7 \times 8 = 29.6$

يرفع ذلك العلية إلى نحو R-9 + R-29.6 = R-38.6، أي أعلى من الهدف. وفوق أرضية علية مساحتها 1,200 قدم مربع (111 m²)، يبلغ حجم مادة بسُمك 8 بوصات (20 سم) 1,200 × (8 ÷ 12) = 800 قدم مكعبة (23 m³)، وتباع المنتجات المنفوخة بالحجم.

الأسئلة الشائعة

ماذا تعني قيمة R في العزل؟

تقيس قيمة R مدى مقاومة العزل لتدفق الحرارة. ويعني الرقم الأعلى مرور حرارة أقل عبر المادة. وتحدد كودات البناء قيم R الدنيا للجدران والعليات والأرضيات استنادًا إلى المناخ.

كيف أحسب قيمة R للعزل؟

اضرب قيمة R للمادة لكل بوصة في السُمك بالبوصات. فمثلًا، يعطي عزل البطانيات المصنوع من الألياف الزجاجية بقيمة R-3.1 لكل بوصة وبسُمك 6 بوصات (15 سم) الناتج 3.1 × 6 = R-18.6.

ما قيمة R التي أحتاج إليها لمنزلي؟

يعتمد ذلك على المنطقة المناخية والجزء المعزول من المنزل. تحتاج المناطق الشمالية الباردة عادةً إلى R-49 إلى R-60 في العليات، وإلى R-13 إلى R-21 في الجدران. ويمكن للمناطق الجنوبية الأدفأ استخدام قيم أقل، مثل R-30 للعليات وR-13 للجدران. وتحدد إدارة البناء المحلية الحد الأدنى الدقيق.

هل يمكن جمع قيم R للعزل؟

نعم. تؤدي إضافة الطبقات إلى جمع قيم R الخاصة بها. فالعزل الحالي بقيمة R-11 مع طبقة جديدة بقيمة R-19 يعطي قيمة R مجمعة قدرها R-30، ما دامت المادة القديمة جافة وغير منضغطة.

هل قيمة R الأعلى أفضل دائمًا؟

ليس بعد حد معين. فكل بوصة عزل إضافية توفر طاقة أقل من سابقتها. ويوفر الانتقال من عدم وجود عزل إلى R-19 طاقة أكبر بكثير من الانتقال من R-19 إلى R-38. وغالبًا ما يوفر سد الفجوات حول المصابيح والأنابيب والأسلاك أكثر من إضافة عزل فوق مكان معزول أصلًا.

أي مادة عزل لها أعلى قيمة R لكل بوصة؟

تتمتع رغوة الرش مغلقة الخلايا والبولي إيزوسيانورات بقيمة R تبلغ نحو 6.5 لكل بوصة في هذه الحاسبة، وهي الأعلى بين المواد المدرجة. وتكون منتجات الألياف الزجاجية والسليلوز أقل، إذ تتراوح من R-2.7 إلى R-3.7 لكل بوصة (الألياف الزجاجية المنفوخة 2.7، وبطانيات الألياف الزجاجية 3.1، والسليلوز المنفوخ 3.7).

المراجع

1. وزارة الطاقة الأمريكية. "Insulation." موفر الطاقة. https://www.energy.gov/energysaver/insulation
2. المجلس الدولي للكودات. "International Energy Conservation Code." https://www.iccsafe.org/products-and-services/i-codes/2021-i-codes/iecc/
3. المختبر الوطني في أوك ريدج. "Whole-Wall Thermal Performance." https://www.ornl.gov/content/whole-wall-thermal-performance
4. الجمعية الصناعية لمصنّعي العزل في أمريكا الشمالية. "Understanding R-Value." https://insulationinstitute.org/im-a-building-or-facility-professional/residential/understanding-r-value/
5. Energy Star. "Seal and Insulate with Energy Star." https://www.energystar.gov/saveathome/seal_insulate