ฉนวนกันความร้อนที่มีค่ากันร้อนที่นำมาคำนวณได้อย่างไร

[siritidaphon]

ฉนวนกันความร้อนที่มีค่ากันร้อนที่นำมาคำนวณได้อย่างไร

เมื่อพูดถึง "ค่ากันร้อน" ของฉนวนกันความร้อน เราจะอ้างอิงถึงค่าสำคัญหลักๆ 3 ค่าที่สัมพันธ์กันครับ คือ ค่า K (Thermal Conductivity), ค่า R (Thermal Resistance) และ ค่า U (Overall Heat Transfer Coefficient)

1. ค่า K (K-Value หรือ Thermal Conductivity) : ค่าการนำความร้อน

ความหมาย: เป็นค่าที่บอกว่า วัสดุนั้นๆ มีความสามารถในการนำความร้อนผ่านตัวมันไปได้มากน้อยแค่ไหน
หน่วย: วัตต์ต่อเมตร-เคลวิน (W/(m⋅K) หรือ W/(m⋅°C))
การพิจารณา: ยิ่งค่า K ต่ำ แสดงว่าวัสดุนั้นนำความร้อนได้ไม่ดี ซึ่งหมายความว่า เป็นฉนวนกันความร้อนที่ดี
ปัจจัยที่มีผลต่อค่า K: เป็นคุณสมบัติเฉพาะของเนื้อวัสดุนั้นๆ และอาจเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยตามอุณหภูมิและความชื้น (เช่น อุณหภูมิสูงขึ้น ค่า K อาจเพิ่มขึ้นเล็กน้อย หรือฉนวนที่อมน้ำ ค่า K จะสูงขึ้น)

2. ค่า R (R-Value หรือ Thermal Resistance) : ค่าความต้านทานความร้อน

ความหมาย: เป็นค่าที่บอกว่า วัสดุนั้นๆ มีความสามารถในการต้านทานหรือยับยั้งการไหลผ่านของความร้อนได้มากน้อยแค่ไหน
หน่วย: ตารางเมตร-เคลวินต่อวัตต์ (m
2
 ⋅K/W หรือ m
2
 ⋅°C/W)
การพิจารณา: ยิ่งค่า R สูง แสดงว่าวัสดุนั้นต้านทานความร้อนได้ดีเยี่ยม ซึ่งหมายความว่า เป็นฉนวนกันความร้อนที่ดีมาก ค่า R เป็นค่าที่นิยมใช้ในการเปรียบเทียบประสิทธิภาพของฉนวนกันความร้อน
การคำนวณค่า R: ค่า R ไม่ได้เป็นคุณสมบัติเฉพาะของเนื้อวัสดุอย่างเดียว แต่ขึ้นอยู่กับ ความหนา ของฉนวนด้วย
สูตร: R = (ความหนาของฉนวน) / (ค่า K)
หรือ R = l / K
เมื่อ l คือ ความหนาของฉนวน (หน่วยเป็นเมตร, m)
เมื่อ K คือ ค่าการนำความร้อนของวัสดุ (หน่วยเป็น W/(m⋅K))
ตัวอย่าง: หากฉนวนใยแก้วมีความหนา 0.15 เมตร (150 มม.) และมีค่า K = 0.039 W/(m⋅K)
ค่า R = 0.15 m/0.039 W/(m⋅K)=3.85 m
2
 ⋅K/W
ข้อสังเกต: จากสูตร จะเห็นว่า ยิ่งฉนวนหนาขึ้น ค่า R ก็จะสูงขึ้นตามไปด้วย นั่นคือยิ่งกันความร้อนได้ดีขึ้น


3. ค่า U (U-Factor หรือ Overall Heat Transfer Coefficient) : ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนโดยรวม

ความหมาย: เป็นค่าที่บอกถึง ปริมาณความร้อนที่ไหลผ่านวัสดุ หรือระบบโครงสร้างนั้นๆ (เช่น ผนัง+ฉนวน) ในหนึ่งหน่วยพื้นที่ ต่อความแตกต่างของอุณหภูมิหนึ่งหน่วย
หน่วย: วัตต์ต่อตารางเมตร-เคลวิน (W/(m
2
 ⋅K) หรือ W/(m
2
 ⋅°C))
การพิจารณา: ยิ่งค่า U ต่ำ แสดงว่าโครงสร้างนั้นยอมให้ความร้อนไหลผ่านได้น้อย ซึ่งหมายความว่า เป็นฉนวนกันความร้อนที่ดีมาก
ความสัมพันธ์กับค่า R: ค่า U เป็นส่วนกลับของค่า R สำหรับวัสดุชิ้นเดียว
สูตร: U = 1 / R
สำหรับโครงสร้างที่ประกอบด้วยวัสดุหลายชั้น (เช่น ผนังที่มีอิฐ ปูน ฉาบ ฉนวน และยิปซัมบอร์ด) ค่า U จะคำนวณจากผลรวมของ R-Value ของแต่ละชั้น รวมถึงค่าความต้านทานที่ผิววัสดุด้วย ซึ่งจะซับซ้อนกว่า

สรุปวิธีการนำมาคำนวณและทำความเข้าใจ:

ผู้ผลิตฉนวนมักจะระบุค่า K หรือ ค่า R ของผลิตภัณฑ์ไว้บนบรรจุภัณฑ์หรือในเอกสารข้อมูลจำเพาะ (Technical Data Sheet)
ค่า R เป็นค่าที่เข้าใจง่ายที่สุด สำหรับผู้บริโภคทั่วไป เพราะตัวเลขยิ่งสูง ยิ่งกันความร้อนได้ดี
เมื่อคุณเลือกฉนวนที่มีค่า R-Value ที่ต้องการได้แล้ว นั่นหมายถึงคุณได้เลือกฉนวนที่มีประสิทธิภาพในการต้านทานความร้อนตามที่คุณต้องการแล้ว
หากคุณมีค่า K และความหนาของฉนวน ก็สามารถคำนวณค่า R ได้ง่ายๆ ด้วยสูตร R=l/K เพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพระหว่างผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน


ตัวอย่างในทางปฏิบัติ:

เมื่อคุณเห็นฉนวนใยแก้วหนา 6 นิ้ว (ประมาณ 0.15 ม.) ระบุว่ามีค่า R-Value 3.85 m
2
 ⋅K/W (หรือ R−21 ในระบบหน่วยอิมพีเรียล) นั่นหมายความว่าฉนวนนั้นจะสามารถต้านทานความร้อนได้ดีกว่าฉนวนที่บางกว่าหรือมีค่า R-Value ต่ำกว่าอย่างเห็นได้ชัดครับ