稻草捆建築/特性/隔熱
在穩態條件下,稻草作為隔熱材料的表現並不突出,因為它通常不被認為是設計建築圍護結構時所考慮的典型隔熱材料。
| 隔熱材料 | 典型熱導率值,W/mK | 在框架結構中提供 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/羊毛纖維 | 0.038 - 0.040[需要引文] | 200mm |
| 礦物棉 | 0.032 - 0.040 | 175mm |
| 硬質泡沫 | 0.022 - 0.030 | 150mm |
注意:在以上表格中給出的材料中,稻草是唯一一種也可以用作主要結構元素的材料。
注意:U = 0.2 W/m2K 是 2013 年 Part L 草案案例研究中提出的穩態目標,新法規允許使用動態分析方法,其中天然纖維保溫材料表現得明顯更好。
然而,首先要注意的是,與所有天然纖維保溫材料一樣,稻草在動態條件下表現更好。因此,如果考慮典型的一天/夜迴圈,記錄的現場效能將優於典型 U 值計算的預測結果。
接下來要考慮的是,稻草以捆的形式使用,並且通常平鋪以最大限度地提高施工過程中的穩定性。因此,建築物中放入的稻草比提供足夠的熱效能所需的更多,以方便施工流程。
最後,稻草的密度低,而高密度的抹灰層很薄。因此,熱質量和熱滯後時間小於傳統砌體結構。然而,天然纖維與空氣中的水分相互作用,導致水分蒸汽發生相變時產生“虛擬”熱質量效應,這在麻灰中比稻草中研究得更透徹,但仍然沒有完全理解。
精心建造的稻草捆建築由於其結合了稻草捆的高保溫價值和內牆厚抹灰層的熱質量,因此具有極佳的熱效能。(閱讀有關熱質量的部分,以瞭解更多有關高熱質量建築的優勢。)
- 一個好的起點是討論什麼是 R 值以及它不是什麼。它不是衡量建築物能效的絕對指標。它甚至不是預測牆壁對熱舒適度的貢獻的完美方法。它是有關牆壁的一條資訊,結合其他資訊,可以幫助你估計透過牆壁的熱量損失和熱量增益。R 值是 U 值的倒數 (R = 1 / U)。U 值是熱導率的衡量指標,即材料(或系統)允許熱量透過的難易程度。以下是 U 值的定義方式(在美國):每小時透過材料(或系統)一平方英尺的熱量單位數,牆壁兩側的溫度差為華氏一度。用數學公式表示:
Btu = 英制熱量單位,a = 面積(平方英尺),F = 華氏溫度
- 在大多數其他國家,U 值用每平方米每開爾文瓦特 [W/(m2*K)] 來定義。要將公制 (SI) U 值轉換為英制 (IP) U 值,請乘以 0.1761;要進行反向轉換,只需除以 0.1761。要將 IP R 值轉換為公制 R 值,請乘以 5.6783。
- 當實驗室測試材料(或系統)以確定其熱導率或熱阻時,它們會根據測量的表面溫度和維持穩定熱流所需的熱量來確定從一側到另一側的熱流。這提供了 U 值,然後將其轉換為 R 值以用於某些目的。(Nehemiah Stone,2003)
(以下評論是英制 R 值)Joseph McCabe 計算得出,16.5 英寸(420 毫米)稻草捆的理論R 值 (熱阻) 為 52 (RSI-9.2)。相比之下,3.5 英寸(90 毫米)玻璃纖維(住宅建築中使用的傳統保溫材料)的理論 R 值為 13 (RSI-2.3)。這意味著玻璃纖維的 R 值約為每英寸 3.7 (RSI-每釐米 0.26),而稻草捆的 R 值約為每英寸 3.2 (RSI-每釐米 0.22)。
一些對稻草捆元件的實驗室測試發現,實際中的 R 值明顯更低。然而,即使是最保守的結果也表明,18 英寸牆的 R 值為 28 [1],這比節能隔熱 2x6 牆的 R-14 有顯著改善 [2]。稻草捆專家建議,透過更加關注細節設計,可以接近理論 R 值,但這從未得到過記錄。
- 測試結果表明,R 值範圍從 R-17(18 英寸稻草捆牆)到 R-55(23 英寸稻草捆牆)。橡樹嶺國家實驗室等機構的分析表明,用於“標準”牆的保溫材料的 R 值通常遠高於作為不同材料組合的牆的 R 值。Joe McCabe 最近假設,相同的現象可以解釋他的稻草捆測試中的高值與 1998 年橡樹嶺對稻草捆牆系統的測試中獲得的低值之間的差異。雖然稻草捆相互接觸處相對較低的密度可能會導致比透過單個稻草捆測量的熱量損失更大,但不太可能完全解釋這種差異。稻草捆和稻草捆牆之間的這種差異類似於標準保溫材料和木結構牆中發現的差異(保溫材料空隙、熱橋、未保溫的牆頭以及其他缺陷)。
- 值得注意的是,1998 年橡樹嶺測試之前的所有稻草捆牆系統測試都可能存在重大缺陷,因此不應被認為特別可靠。最後一次橡樹嶺測試沒有發現任何已知的缺陷,大多數人認為這是對稻草捆牆熱阻的準確測定。ORNL 確定 R 值為 R-27.5(或 R-1.45/英寸),或三根繩 (23 英寸) 稻草捆牆系統的 R-33。為了保守起見,稍微削減一下,加州能源委員會正式將抹灰稻草捆牆的 R 值定為 30。