k值,R值,U值和Clo——户外装备中常见的热物理量

在我们阅读各种户外装备的产品资料,尤其是保暖用途的户外装备比如睡垫、睡袋、服装等,常常会在技术指标里看到R值、Clo、m2·K/W等等不同的物理量及其计量单位。为了避免大家弄混这些物理量的意义,在此把常见的相关物理量定义及其换算公式列出供大家参考。

热导率(k值)

热导率是用来度量材料传导热量的能力,热导率愈高,热量在该材料内的损耗就越少。热导率定义为单位截面、长度的材料在单位温差下和单位时间内直接传导的热量,公制单位是瓦/米·开尔文(W/m-K)。通常用k或λ来表示热导率。

不同单位制下热导率的换算公式如下

1 BTU/ft hr F = 1.73 W/m-K = 1730 mW/m-K

12 BTU-in/ft2 hr F = 1 BTU/ft hr F = 1.73 W/m-K

1 BTU-in/ft2 hr F = 0.144 W/m-K = 144 mW/m-K

和热导率相对应的是热阻率,用来表示材料阻止热量在某方向上传导的能力。热阻系数的单位是米·开尔文/瓦(m-K/W)

热阻值(R值)

热阻值R的定义是:在指定的温度下,某种材料在单位面积上阻止热量穿过的能力。材料的R值越高,就越适合作为保温材料。

热阻值的单位是 m2·K/W(英制:ft2·hr·F/BTU)

材料厚度/k值 = R值

连续的绝热材料的R值可以相加

R值和材料厚度具有线性关系

R/in = 144/k (mW/m-K) -> 12 mW/m-K 相当于每英寸厚度R值 = 12

和热阻值对应的是热导系数,单位是W/m2·K,在系统中这个值通常被称为总传热系数(OHTC)。

热阻值常常被用在建筑工程中,用来评价材料或者系统的相对保温能力。

热导系数(U值)

U值用来度量导热能力,表示材料在单位面积上允许热量通过的能力,单位为W/m2·K。U值为R值的倒数,即U=1/R。

U值越低说明材料保温性越好(和k值概念很类似)

OHTC和U值常常被认为是同义的。

Clo值(ICL值)

Clo值通常用来表示服装的热阻值,特别的,它和穿着此种服装的人在给定的条件下的舒适程度相关。Clo值大致上相当于R值的1.136倍。

Clo = R * 1.136

Clo值和R值的单位相同,但是Clo值和人体的舒适程度相关。

热阻值为1 clo的服装,可使休息状态下的人在21°C,50%相对湿度,0.01m/s的风速下保持舒适。

风速影响服装的保暖性

水蒸气透过服装散发也影响服装的保暖性

1 clo = 0.155 m2°C/W

Clo值的下限是0(裸体)

Clo值有意义的上限是 4(全身被高R值的材料包裹,比如气凝胶)

夏季服装 ~ 0.6 clo

冬季服装 ~ 1 clo

 

 

可以看出,热导率(k值)和热阻率互为倒数,而热阻值(R值)和热导系数(U值)互为倒数。而这两组量之间的差距在于,热导率/热阻率描述的是材料在某一方向(一维)上的特性;而热阻值/热导系数描述的是单位面积上,一定条件下通过的热量。

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3条评论

  1. 举白旗:

    嗯~~配图说明就更好鸟

  2. mc鲁迅:

    Clo的计算公式有吗? 和温度湿度风速分别是什么关系?

  3. 小蚂蚁:

    我想问一下防风度是怎么一回事啊?

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