ค่าR เป็น ตัววัดความต้านทานความร้อนโดยเฉพาะอย่างยิ่งว่าสิ่งกีดขวางสองมิติ เช่น ชั้นฉนวนหน้าต่าง หรือผนังหรือเพดานทั้งหมด ต้านทาน การไหลของความร้อน แบบนำ ความร้อนได้ดีเพียง ใด ในบริบทของการก่อสร้าง^{[ 2 ] [ 3 ]}ยิ่ง ค่า R สูง วัสดุนั้นก็ยิ่งเป็นฉนวนมากขึ้น ค่า R ที่สูงขึ้น สามารถลดค่าใช้จ่ายในการทำความร้อนในสภาพอากาศหนาวเย็นและค่าใช้จ่ายในการทำความเย็นในสภาพอากาศร้อน ได้

ค่า Rสามารถแสดงได้ทั้งในหน่วยเมตริกและหน่วยวัดแบบดั้งเดิมของสหรัฐอเมริกาเมื่อแสดงในหน่วยเมตริกมักใช้ คำว่า ค่า RSI ^{[ 4 ]}ค่า R ที่แสดงในหน่วยวัดแบบดั้งเดิมของสหรัฐอเมริกาจะมีขนาดใหญ่กว่าค่า R ที่แสดงในหน่วยเมตริกประมาณ 5.68 เท่า^{[ 5 ]}

ค่าRสามารถกำหนดให้กับวัสดุ (เช่น โฟมโพ ลีเอทิลีน ) หรือให้กับชุดวัสดุ (เช่น ผนังหรือหน้าต่าง) ในกรณีของวัสดุ มักจะแสดงในรูปของค่า R ต่อเมตร หรือต่อนิ้วในสหรัฐอเมริกา ค่า Rสามารถบวกกันได้สำหรับชั้นของวัสดุ ค่า Rถูกกำหนดให้เป็นความแตกต่างของอุณหภูมิต่อหน่วยของฟลักซ์ความร้อนที่จำเป็นในการรักษาระดับฟลักซ์ความร้อนหนึ่งหน่วยระหว่างพื้นผิวที่อุ่นกว่าและพื้นผิวที่เย็นกว่าของสิ่งกีดขวางภายใต้ สภาวะ คงที่ต่อพื้นที่หนึ่งหน่วย^{[ 3 ] [ 6 ]}

ค่าUหรือค่า Uคือค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนโดยรวมและสามารถหาได้โดยการผกผัน ค่า Rเป็นคุณสมบัติที่อธิบายว่าองค์ประกอบของอาคารนำความร้อนได้ดีเพียงใดต่อหน่วยพื้นที่ตามการไล่ระดับอุณหภูมิ^{[ 7 ]}องค์ประกอบเหล่านี้มักเป็นส่วนประกอบของวัสดุหลายชั้น เช่น วัสดุที่ประกอบเป็นเปลือกอาคาร ค่า U แสดงเป็นวัตต์ต่อตารางเมตรเคลวิน ยิ่งค่า U สูง ความสามารถของเปลือกอาคารในการต้านทานการถ่ายเทความร้อนก็จะยิ่งต่ำลง ค่า U ต่ำ หรือในทางกลับกัน ค่า R สูง มักบ่งชี้ถึงระดับฉนวนที่สูง ค่า U มีประโยชน์เนื่องจากเป็นวิธีในการคาดการณ์พฤติกรรมโดยรวมขององค์ประกอบอาคารทั้งหมด แทนที่จะพึ่งพาคุณสมบัติของวัสดุแต่ละชนิด

ค่า Rถูกกำหนดดังนี้ $${\displaystyle R_{\text{val}}={\frac {\Delta T}{\phi _{q}}},}$$

โดยที่ (ใช้หน่วย SI):

• ${\displaystyle R_{\text{val}}}$( K ⋅ m ² / W ) คือค่าR
• ${\displaystyle \Delta T}$(K) คือความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างพื้นผิวที่อุ่นกว่าและพื้นผิวที่เย็นกว่าของสิ่งกีดขวาง
• ${\displaystyle \phi _{q}}$(W/m² ⁾คืออัตราการถ่ายเทความร้อนผ่านสิ่งกีดขวาง

ค่าRต่อหน่วยพื้นที่ผิวสัมผัสของสิ่งกีดขวางจะวัดความต้านทานความร้อนสัมบูรณ์ของสิ่งกีดขวาง^{[ 8 ]}$${\displaystyle {\frac {R_{\text{val}}}{A}}=R,}$$

โดยที่ (ใช้หน่วย SI):

• ${\displaystyle R_{\text{val}}}$คือ ค่า R (m ² ⋅K⋅W ⁻¹ )
• ${\displaystyle A}$คือพื้นที่ผิวสัมผัสของแผงกั้น ( ^ตร.ม. )
• ${\displaystyle R}$คือค่าความต้านทานความร้อนสัมบูรณ์ (K⋅W ⁻¹ )

ความต้านทานความร้อนสัมบูรณ์ (R ) คือค่าที่วัดความแตกต่างของอุณหภูมิต่อหน่วยอัตราการไหลของความร้อนที่จำเป็นในการรักษาอัตราการไหลของความร้อนหนึ่งหน่วย บางครั้งอาจเกิดความสับสนเนื่องจากเอกสารบางฉบับใช้คำว่าความต้านทานความร้อน สำหรับ ความแตกต่างของอุณหภูมิต่อหน่วยฟลักซ์ความร้อนแต่เอกสารอื่นๆ ใช้คำว่าความต้านทานความร้อนสำหรับความแตกต่างของอุณหภูมิต่อหน่วยอัตราการไหลของความร้อน นอกจากนี้ยังเกิดความสับสนมากขึ้นเนื่องจากเอกสารบางฉบับใช้ตัวอักษรRเพื่อแสดงถึงความแตกต่างของอุณหภูมิต่อหน่วยฟลักซ์ความร้อน แต่เอกสารอื่นๆ ใช้ตัวอักษรRเพื่อแสดงถึงความแตกต่างของอุณหภูมิต่อหน่วยอัตราการไหลของความร้อน บทความนี้ใช้คำว่าความต้านทานความร้อนสัมบูรณ์สำหรับความแตกต่างของอุณหภูมิต่อหน่วยอัตราการไหลของความร้อน และใช้คำว่าค่า Rสำหรับความแตกต่างของอุณหภูมิต่อหน่วยฟลักซ์ความร้อน ${\displaystyle R}$

ยิ่งค่า Rมากเท่าไรความต้านทานก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และ คุณสมบัติ การเป็นฉนวนความร้อนของสิ่งกีดขวาง ก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น ค่า Rใช้ในการอธิบายประสิทธิภาพของวัสดุฉนวนและในการวิเคราะห์การไหลของความร้อนผ่านโครงสร้าง (เช่น ผนัง หลังคา และหน้าต่าง) ภายใต้สภาวะคงที่^{[ 8 ]}การไหลของความร้อนผ่านสิ่งกีดขวางเกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างสองด้านของสิ่งกีดขวาง และ ค่า Rจะวัดว่าวัตถุนั้นต้านทานแรงผลักดันนี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพเพียงใด: ^{[ 9 ] [ 10 ]}ความแตกต่างของอุณหภูมิหารด้วย ค่า Rแล้วคูณด้วยพื้นที่ผิวที่สัมผัสของสิ่งกีดขวางจะให้ค่าอัตราการไหลของความร้อนทั้งหมดผ่านสิ่งกีดขวางซึ่งวัดเป็นวัตต์หรือบีทียูต่อชั่วโมง $${\displaystyle \phi ={\frac {\Delta T\cdot A}{R_{\text{val}}}},}$$

โดยที่ (ใช้หน่วย SI):

• ${\displaystyle R_{\text{val}}}$คือ ค่า R (K⋅m² ^/ W)
• ${\displaystyle \Delta T}$คือความแตกต่างของอุณหภูมิ (เคลวิน) ระหว่างพื้นผิวที่อุ่นกว่าและพื้นผิวที่เย็นกว่าของแผ่นกั้น
• ${\displaystyle A}$คือพื้นที่ผิวสัมผัส (ตร.ม. ⁾ของแผงกั้น
• ${\displaystyle \phi }$คืออัตราการไหลของความร้อน (วัตต์) ผ่านสิ่งกีดขวาง

ตราบใดที่วัสดุที่เกี่ยวข้องเป็นของแข็งที่มีความหนาแน่นสูงและสัมผัสกันโดยตรง^{[ 11 ]} ค่า Rจะสามารถบวกกันได้ ตัวอย่างเช่น ค่า R รวม ของสิ่งกีดขวางที่ประกอบด้วยวัสดุหลายชั้นคือผลรวมของ ค่า Rของแต่ละชั้น^{[ 8 ] [ 12 ]}

ตัวอย่างเช่น ในฤดูหนาว อุณหภูมิภายนอกอาจอยู่ที่ 2 องศาเซลเซียส และภายในอยู่ที่ 20 องศาเซลเซียส ทำให้ความแตกต่างของอุณหภูมิอยู่ที่ 18 องศาเซลเซียส หรือ 18 เคลวิน หากวัสดุมี ค่า Rเท่ากับ 4 จะสูญเสียความร้อน 0.25 วัตต์ต่อ (1 องศาเซลเซียส ต่อ ตารางเมตร⁾โดยมีพื้นที่ 100 ตารางเมตร^{พลังงาน}ความร้อนที่สูญเสียไปคือ0.25 วัตต์ต่อ (เคลวิน^ต่อ ตารางเมตร ) × 18 องศาเซลเซียส × 100 ตารางเมตร⁼ 450 วัตต์นอกจากนี้ยังมีการสูญเสียความร้อนผ่านพื้น หน้าต่าง ช่องระบายอากาศ ฯลฯ แต่สำหรับวัสดุนั้นเพียงอย่างเดียว พลังงานความร้อนที่สูญเสียไปคือ 450 วัตต์ ซึ่งสามารถชดเชยได้ด้วยเครื่องทำความร้อนภายในขนาด 450 วัตต์ เพื่อรักษาระดับอุณหภูมิภายในให้คงที่

โปรดทราบว่าค่า R เป็นคำศัพท์ในอุตสาหกรรมการก่อสร้าง^{[ 3 ]}ซึ่งในบริบทอื่นเรียกว่า " ความต้านทานความร้อน " "ต่อหน่วยพื้นที่" ^{[ 6 ]}บางครั้งจะใช้คำว่าค่า RSIหากใช้หน่วยSI (เมตริก) ^{[ 4 ] [ 13 ]}

ค่า R สามารถกำหนดให้กับวัสดุ (เช่น โฟมโพ ลีเอทิลีน ) หรือให้กับส่วนประกอบของวัสดุ (เช่น ผนังหรือหน้าต่าง) ในกรณีของวัสดุ มักจะแสดงในรูปของค่า R ต่อหน่วยความยาว (เช่น ต่อความหนา 1 นิ้ว) ซึ่งอาจทำให้เข้าใจผิดได้ในกรณีของฉนวนกันความร้อนอาคารที่มีความหนาแน่นต่ำ เนื่องจากค่า R ไม่สามารถบวกกันได้: ค่า R ต่อนิ้วจะไม่คงที่เมื่อวัสดุหนาขึ้น แต่โดยทั่วไปจะลดลง^{[ 11 ]}

โดยปกติแล้ว หน่วยของค่า R (ดูด้านล่าง ) จะไม่ระบุไว้อย่างชัดเจน ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องพิจารณาจากบริบทว่าใช้หน่วยใด: ค่า R ที่แสดงในหน่วย IP (นิ้ว-ปอนด์) ^{[ 14 ]}จะมีค่ามากกว่าเมื่อแสดงในหน่วย SI ประมาณ 5.68 เท่า^{[ 5 ]}ดังนั้น ตัวอย่างเช่น หน้าต่างที่มีค่า R-2 ในหน่วย IP จะมีค่า RSI เท่ากับ 0.35 (เนื่องจาก 2/5.68 = 0.35) สำหรับค่า R นั้นไม่มีความแตกต่างระหว่างหน่วยวัดตามธรรมเนียมของสหรัฐอเมริกาและ หน่วย วัด แบบอิมพีเรียล

ข้อความต่อไปนี้ทั้งหมดมีความหมายเหมือนกัน: "นี่คือหน้าต่าง R-2"; ^{[ 15 ]} "นี่คือหน้าต่าง R2"; ^{[ 16 ] [ 4 ]} "หน้าต่างนี้มีค่า R เท่ากับ 2"; ^{[ 15 ]} "นี่คือหน้าต่างที่มี R = 2" ^{[ 17 ]} (และในทำนองเดียวกันกับค่า RSI ซึ่งรวมถึงความเป็นไปได้ที่ว่า "หน้าต่างนี้ให้ความต้านทานต่อการไหลของความร้อน RSI 0.35" ^{[ 18 ] [ 4 ]} )

ยิ่งวัสดุมีความสามารถในการนำความร้อนได้ดีเท่าใด (ตามค่าการนำความร้อน ) ค่า R ของวัสดุนั้นก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น ในทางกลับกัน ยิ่งวัสดุมีความหนามากเท่าใด ค่า R ก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น บางครั้งกระบวนการถ่ายเทความร้อนอื่นๆ นอกเหนือจากการนำความร้อน (เช่นการพาความร้อนและการแผ่รังสี ) ก็มีส่วนสำคัญในการถ่ายเทความร้อนภายในวัสดุ ในกรณีเช่นนี้ การนำ "ค่าการนำความร้อนปรากฏ" มาใช้ ซึ่งครอบคลุมผลกระทบของกระบวนการทั้งสามประเภท และกำหนดค่า R โดยทั่วไปให้เป็นความหนาของตัวอย่างหารด้วยค่าการนำความร้อนปรากฏ จะเป็น ประโยชน์ สมการบางสมการที่เชื่อมโยงค่า R ทั่วไปนี้ หรือที่เรียกว่าค่า R ปรากฏกับปริมาณอื่นๆ มีดังนี้: โดยที่: $${\displaystyle R_{\text{val}}^{\prime }={\frac {\Delta x}{k^{\prime }}}={\frac {1}{U_{\text{val}}}}=\Delta x\cdot r^{\prime },}$$

• ${\displaystyle R_{\text{val}}^{\prime }}$คือค่า R ที่ปรากฏ ( K / W ) ตลอดความหนาของตัวอย่าง
• ${\displaystyle \Delta x}$คือความหนา ( เมตร ) ของตัวอย่าง (วัดตามเส้นทางที่ขนานกับการไหลของความร้อน)
• ${\displaystyle k^{\prime }}$คือค่าการนำความร้อนปรากฏของวัสดุ ( W /( K ⋅ m ))
• ${\displaystyle U_{\text{val}}}$คือค่าการส่งผ่านความร้อนหรือค่า Uของวัสดุ ( W / K )
• ${\displaystyle r^{\prime }={k^{\prime }}^{-1}}$คือค่าความต้านทานความร้อนปรากฏของวัสดุ ( K ⋅ m / W )

ค่าR ที่ปรากฏนั้นบ่งบอกถึงปริมาณทางกายภาพที่เรียกว่าฉนวนกันความร้อน

อย่างไรก็ตาม การสรุปโดยทั่วไปนี้มาพร้อมกับข้อเสีย เพราะค่า R ที่รวมกระบวนการที่ไม่นำไฟฟ้าอาจไม่สามารถบวกกันได้อีกต่อไป และอาจขึ้นอยู่กับอุณหภูมิอย่างมีนัยสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับวัสดุที่หลวมหรือมีรูพรุน ค่า R ต่อนิ้วโดยทั่วไปจะขึ้นอยู่กับความหนา ซึ่งเกือบทุกครั้งจะลดลงเมื่อความหนาเพิ่มขึ้น^{[ 11 ]} ( โพลีไอโซไซยานูเรต (เรียกกันทั่วไปว่าโพลีไอโซ ) เป็นข้อยกเว้น ค่า R ต่อนิ้วของมันจะเพิ่มขึ้นตามความหนา^{[ 19 ]} ) ด้วยเหตุผลที่คล้ายกัน ค่า R ต่อนิ้วยังขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของวัสดุ โดยปกติจะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิลดลง (โพลีไอโซไซยานูเรตเป็นข้อยกเว้นอีกครั้ง) ฉนวนใยแก้ว ที่มีค่า R-13 อาจเป็น R-14 ที่ −12 °C (10 °F) และ R-12 ที่ 43 °C (109 °F) ^{[ 20 ]}อย่างไรก็ตาม ในงานก่อสร้าง เป็นเรื่องปกติที่จะถือว่าค่า R ไม่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ^{[ 21 ]}โปรดทราบว่าค่า R อาจไม่ได้คำนึงถึงกระบวนการแผ่รังสีหรือการพาความร้อนที่พื้นผิว ของวัสดุ ซึ่งอาจเป็นปัจจัยสำคัญสำหรับการใช้งานบางอย่าง

ค่า R คือค่าผกผันของค่าการส่งผ่านความร้อน ( ค่า U ) ของวัสดุหรือส่วนประกอบ อุตสาหกรรมการก่อสร้างของสหรัฐฯ นิยมใช้ค่า R มากกว่า เนื่องจากค่า R สามารถบวกกันได้ และค่าที่มากขึ้นหมายถึงฉนวนที่ดีกว่า ซึ่งค่า U ไม่เป็นเช่นนั้น^{[ 3 ]}

ค่าUหรือค่า Uคือค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนโดยรวมที่อธิบายว่าองค์ประกอบของอาคารนำความร้อนได้ดีเพียงใด หรืออัตราการถ่ายเทความร้อน (ในหน่วยวัตต์) ผ่านโครงสร้างหนึ่งตารางเมตรหารด้วยความแตกต่างของอุณหภูมิทั่วทั้งโครงสร้าง^{[ 7 ]}องค์ประกอบเหล่านี้มักเป็นส่วนประกอบที่ประกอบขึ้นจากหลายชั้น เช่น ผนัง พื้น หลังคา เป็นต้น โดยแสดงในหน่วยวัตต์ต่อตารางเมตรเคลวิน W/(m²⋅K ⁾ซึ่งหมายความว่ายิ่งค่า U สูง ประสิทธิภาพทางความร้อนของโครงสร้างอาคารก็จะยิ่งแย่ลง ค่า U ต่ำมักบ่งชี้ถึงระดับฉนวนที่สูง ค่าเหล่านี้มีประโยชน์สำหรับการคาดการณ์พฤติกรรมโดยรวมขององค์ประกอบอาคารทั้งหมด แทนที่จะพึ่งพาคุณสมบัติของวัสดุแต่ละชนิด

ในประเทศส่วนใหญ่ คุณสมบัติของวัสดุเฉพาะ (เช่น ฉนวน) จะถูกระบุด้วยค่าการนำความร้อนซึ่งบางครั้งเรียกว่าค่า k หรือค่าแลมบ์ดา (λ ตัวเล็ก) ค่าการนำความร้อน (ค่า k) คือความสามารถของวัสดุในการนำความร้อน ดังนั้น ยิ่งค่า k ต่ำ วัสดุนั้นก็ยิ่งดีสำหรับการเป็นฉนวน โพลีสไตรีนขยายตัว (EPS) มีค่า k ประมาณ 0.033 W/(m⋅K) ^{[ 22 ]}สำหรับการเปรียบเทียบ ฉนวนโฟมฟีนอลิกมีค่า k ประมาณ 0.018 W/(m⋅K) ^{[ 23 ]}ในขณะที่ไม้มีค่าแตกต่างกันไปตั้งแต่ 0.15 ถึง 0.75 W/(m⋅K) และเหล็กมีค่า k ประมาณ 50.0 W/(m⋅K) ตัวเลขเหล่านี้แตกต่างกันไปในแต่ละผลิตภัณฑ์ ดังนั้นสหราชอาณาจักรและสหภาพยุโรปจึงได้กำหนดมาตรฐาน 90/90 ซึ่งหมายความว่า 90% ของผลิตภัณฑ์จะสอดคล้องกับค่า k ที่ระบุไว้ด้วยระดับความเชื่อมั่น 90% ตราบใดที่ตัวเลขที่อ้างถึงนั้นระบุว่าเป็นค่าแลมบ์ดา 90/90

Uคือค่าผกผันของR ^{[ 24} ] Uวัดเป็นหน่วย SI ของ W/(m ^{2 ⋅K )}และหน่วย US ของ BTU/(h⋅°F⋅ft ² ) โดยที่คือฟลักซ์ความร้อนคือความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างวัสดุkคือสัมประสิทธิ์การนำความร้อนของวัสดุ และLคือความหนา ในบางบริบทUจะถูกเรียกว่าค่าการนำความร้อนต่อหน่วยพื้นผิว^{[ 25 ]}$${\displaystyle U={\frac {1}{R}}={\frac {{\dot {Q}}_{A}}{\Delta T}}={\frac {k}{L}},}$$${\displaystyle {\dot {Q}}_{A}}$${\displaystyle \Delta T}$

โดยทั่วไปในสหรัฐอเมริกาและแคนาดาคำว่าU-factor มักใช้เพื่อแสดงการไหลของความร้อนผ่านโครงสร้างทั้งหมด (เช่น หลังคา ผนัง และหน้าต่าง ^{[ 26 ]} ) ตัวอย่างเช่น รหัสพลังงาน เช่นASHRAE 90.1และ IECC กำหนดค่า U-value อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ ค่า R-value ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่ออธิบายความต้านทานความร้อนของผลิตภัณฑ์ฉนวน ชั้น และส่วนอื่นๆ ส่วนใหญ่ของโครงสร้างอาคาร (ผนัง พื้น หลังคา) ในพื้นที่อื่นๆ ของโลกมักใช้ค่า U-value/U-factor สำหรับองค์ประกอบของโครงสร้างอาคารทั้งหมด รวมถึงหน้าต่าง ประตู ผนัง หลังคา และแผ่นพื้น^{[ 27 ]}

หน่วย SI (เมตริก) ของค่า R คือ     เคลวินตารางเมตรต่อวัตต์ (K⋅m² ^/ W หรือ °C⋅m² ^/ W)

ในขณะที่หน่วย IP (นิ้ว-ปอนด์) คือ     องศาฟาเรนไฮต์ตารางฟุตชั่วโมงต่อหน่วยความร้อนบริติช (°F⋅ft ² ⋅h/BTU) ^{[ 14 ]}

สำหรับค่า R นั้นไม่มีความแตกต่างระหว่าง หน่วย ของสหรัฐอเมริกาและหน่วยอิมพีเรียลดังนั้นจึงใช้หน่วย IP เดียวกันในทั้งสองระบบ แหล่งข้อมูลบางแห่งใช้คำว่า "RSI" เมื่ออ้างถึงค่า R ในหน่วย SI ^{[ 4 ] [ 13 ]}ค่า R ที่แสดงในหน่วย IP จะมีค่าประมาณ 5.68 เท่าของค่า R ที่แสดงในหน่วย SI ^{[ 5 ]}ตัวอย่างเช่น หน้าต่างที่มีค่า R-2 ในระบบ IP จะมีค่า RSI ประมาณ 0.35 เนื่องจาก 2/5.68 ≈ 0.35 ในประเทศที่ใช้ระบบ SI โดยทั่วไป ค่า R มักจะระบุเป็นหน่วย SI ด้วย ซึ่งรวมถึงสหราชอาณาจักรออสเตรเลียและนิวซีแลนด์ค่า IP มักจะระบุในสหรัฐอเมริกาและแคนาดาแม้ว่าในแคนาดาโดยปกติจะระบุทั้งค่า IP และ RSI ^{[ 28 ] [ 29 ]} เนื่องจากโดยปกติแล้วไม่ได้ระบุหน่วยไว้อย่างชัดเจน จึงต้องพิจารณาจากบริบทว่ากำลังใช้หน่วยใด ในเรื่องนี้ การจำไว้ว่าค่า R ของระบบ IP นั้นมีค่ามากกว่าค่า R ของระบบ SI ถึง 5.68 เท่า จะเป็นประโยชน์อย่างยิ่ง

กล่าวโดยละเอียด^{[ 30 ] [ 31 ]}     ค่า R (ใน IP) ≈ ค่า RSI (ใน SI) × 5.678263     ค่า RSI (ใน SI) ≈ ค่า R (ใน IP) × 0.1761102

รัฐบาลออสเตรเลียอธิบายว่าค่า R รวมที่ต้องการสำหรับโครงสร้างอาคารจะแตกต่างกันไปตามเขตภูมิอากาศ "วัสดุดังกล่าวได้แก่ บล็อกคอนกรีตมวลเบา บล็อกโพลีสไตรีนขยายตัวกลวง ฟางอัดก้อน และแผ่นโพลีสไตรีนอัดขึ้นรูปฉาบปูน" ^{[ 32 ]}

ในประเทศเยอรมนี หลังจากกฎหมายEnergieeinsparverordnung (EnEv) ที่ประกาศใช้ในปี 2552 (10 ตุลาคม) เกี่ยวกับการประหยัดพลังงาน อาคารใหม่ทุกหลังจะต้องแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการคงค่า U-value ให้อยู่ภายในขอบเขตที่กำหนดสำหรับวัสดุก่อสร้างแต่ละชนิด นอกจากนี้ EnEv ยังระบุค่าสัมประสิทธิ์สูงสุดสำหรับวัสดุใหม่แต่ละชนิด หากมีการเปลี่ยนหรือเพิ่มชิ้นส่วนเข้าไปในโครงสร้างที่มีอยู่^{[ 33 ]}

กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกาได้แนะนำค่า R สำหรับพื้นที่ต่างๆ ในสหรัฐอเมริกาโดยพิจารณาจากต้นทุนพลังงานในท้องถิ่นทั่วไปสำหรับการทำความร้อนและความเย็น รวมถึงสภาพภูมิอากาศของพื้นที่นั้นๆ ฉนวนกันความร้อนมีสี่ประเภท ได้แก่ แบบม้วนและแบบแผ่น แบบเติมหลวมๆ แบบโฟมแข็ง และแบบโฟมฉีด แบบม้วนและแบบแผ่นมักเป็นฉนวนที่มีความยืดหยุ่นซึ่งทำจากเส้นใย เช่น ใยแก้ว ฉนวนแบบเติมหลวมๆ มาในรูปของเส้นใยหรือเม็ดหลวมๆ และควรเป่าเข้าไปในพื้นที่ โฟมแข็งมีราคาแพงกว่าแบบเส้นใย แต่โดยทั่วไปจะมีค่า R สูงกว่าต่อหน่วยความหนา ฉนวนโฟมฉีดสามารถเป่าเข้าไปในพื้นที่เล็กๆ เพื่อควบคุมการรั่วไหลของอากาศ เช่น รอบๆ หน้าต่าง หรือสามารถใช้เพื่อเป็นฉนวนกันความร้อนให้กับบ้านทั้งหลังได้^{[ 34 ]}

การเพิ่มความหนาของชั้นฉนวนจะเพิ่มความต้านทานความร้อน ตัวอย่างเช่น การเพิ่มความหนาของฉนวนใยแก้วเป็นสองเท่าจะทำให้ค่า R-value เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า อาจจาก 2.0 m²⋅K ^/ W สำหรับความหนา 110 มม. เป็น 4.0 m²⋅K ^/ W สำหรับความหนา 220 มม. การถ่ายเทความร้อนผ่านชั้นฉนวนนั้นเปรียบได้กับการเพิ่มความต้านทานให้กับวงจรอนุกรมที่มีแรงดันไฟฟ้าคงที่ อย่างไรก็ตาม นี่เป็นเพียงการประมาณเท่านั้น เนื่องจากค่าการนำความร้อนที่มีประสิทธิภาพของวัสดุฉนวน บางชนิด ขึ้นอยู่กับความหนา การเพิ่มวัสดุเพื่อห่อหุ้มฉนวน เช่นแผ่นยิปซัมและวัสดุปิดผิว จะให้ค่า R-value เพิ่มเติม แต่โดยทั่วไปแล้วจะมีค่าน้อยกว่ามาก

มีหลายปัจจัยที่ต้องพิจารณาเมื่อใช้ค่า R ในการคำนวณการสูญเสียความร้อนของผนังแต่ละประเภท ค่า R ที่ผู้ผลิตระบุไว้ใช้ได้เฉพาะกับฉนวนที่ติดตั้งอย่างถูกต้องเท่านั้น การใส่ฉนวนสองชั้นเข้าไปในความหนาที่ออกแบบมาสำหรับชั้นเดียวจะทำให้ค่า R เพิ่มขึ้น แต่จะไม่เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า (โดยพื้นฐานแล้ว การบีบอัดฉนวนใยแก้วจะลดค่า R ของฉนวน แต่จะเพิ่มค่า R ต่อนิ้ว)

อีกปัจจัยหนึ่งคือ โครงไม้และหน้าต่างเป็นเส้นทางนำความร้อนคู่ขนานที่ไม่ได้รับผลกระทบจากค่า R ของฉนวน ผลที่ตามมาในทางปฏิบัติคือ แม้จะเพิ่มค่า R ของฉนวนที่ติดตั้งระหว่างโครงไม้เป็นสองเท่า ก็อาจลดการสูญเสียความร้อนได้น้อยกว่า 50 เปอร์เซ็นต์ เมื่อติดตั้งระหว่างโครงไม้ผนัง แม้แต่ฉนวนผนังที่สมบูรณ์แบบก็ช่วยลดการนำความร้อนผ่านฉนวนได้เท่านั้น แต่ยังคงรักษาการสูญเสียความร้อนจากการนำความร้อนผ่านวัสดุต่างๆ เช่น กระจกหน้าต่างและโครงไม้ไว้ได้ ฉนวนที่ติดตั้งระหว่างโครงไม้ อาจช่วยลด แต่โดยปกติแล้วจะไม่สามารถกำจัด การสูญเสียความร้อนเนื่องจากการรั่วไหลของอากาศผ่านผนังอาคารได้ การติดตั้งฉนวนโฟมแข็งแบบต่อเนื่องที่ด้านนอกของแผ่นปิดผนังจะช่วยขัดขวางการถ่ายเทความร้อนผ่านโครงไม้ และยังช่วยลดอัตราการรั่วไหลของอากาศได้อีกด้วย

ค่า R คือค่าที่ใช้วัดความสามารถของฉนวนในการลดอัตราการไหลของความร้อนภายใต้เงื่อนไขการทดสอบที่กำหนด โหมดการถ่ายเทความร้อนหลักที่ถูกฉนวนขัดขวางคือการนำความร้อน แต่ฉนวนยังช่วยลดการสูญเสียความร้อนจากทั้งสามโหมดการถ่ายเทความร้อน ได้แก่ การนำความร้อน การพาความร้อน และการแผ่รังสี การสูญเสียความร้อนหลักในพื้นที่ว่างที่เต็มไปด้วยอากาศโดยไม่มีฉนวนคือการพาความร้อนตามธรรมชาติซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของอากาศตามอุณหภูมิ ฉนวนจะชะลอการพาความร้อนตามธรรมชาติอย่างมาก ทำให้การนำความร้อนกลายเป็นโหมดการถ่ายเทความร้อนหลัก ฉนวนที่มีรูพรุนจะทำเช่นนี้ได้โดยการดักจับอากาศ ทำให้การสูญเสียความร้อนจากการพาความร้อนลดลงอย่างมาก เหลือเพียงการนำความร้อนและการแผ่รังสีเพียงเล็กน้อย บทบาทหลักของฉนวนดังกล่าวคือการทำให้ค่าการนำความร้อนของฉนวนเท่ากับอากาศที่ถูกดักจับและอยู่นิ่ง อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ไม่สามารถเกิดขึ้นได้อย่างสมบูรณ์ เพราะใยแก้วหรือโฟมที่จำเป็นในการป้องกันการพาความร้อนจะเพิ่มการนำความร้อนเมื่อเทียบกับอากาศที่อยู่นิ่ง

การถ่ายเทความร้อนจากการแผ่รังสีที่น้อยลงนั้นเกิดขึ้นได้จากการมีพื้นผิวหลายชั้นที่ขัดขวาง "การมองเห็นที่ชัดเจน" ระหว่างพื้นผิวด้านในและด้านนอกของฉนวน เช่น แสงที่มองเห็นได้ถูกขัดขวางไม่ให้ผ่านวัสดุที่มีรูพรุน พื้นผิวหลายชั้นดังกล่าวมีอยู่มากมายในวัสดุบุผนังและโฟมที่มีรูพรุน การแผ่รังสีจะลดลงเหลือน้อยที่สุดได้ด้วย พื้นผิวด้านนอกที่มีค่า การแผ่รังสีต่ำ (สะท้อนแสงสูง) เช่น ฟอยล์อลูมิเนียม ค่าการนำความร้อนที่ต่ำกว่า หรือค่า R ที่สูงขึ้น สามารถทำได้โดยการแทนที่อากาศด้วยอาร์กอนเมื่อทำได้ เช่น ในฉนวนโฟมที่มีรูพรุนปิดสนิทชนิดพิเศษ เนื่องจากอาร์กอนมีค่าการนำความร้อนต่ำกว่าอากาศ

การถ่ายเทความร้อนผ่านชั้นฉนวนนั้นคล้ายคลึงกับความต้านทานทางไฟฟ้าสามารถคำนวณการถ่ายเทความร้อนได้โดยคิดถึงความต้านทานที่ต่ออนุกรมกับศักย์ไฟฟ้าคงที่ แต่ความต้านทานในที่นี้คือความต้านทานความร้อน และศักย์ไฟฟ้าคือความแตกต่างของอุณหภูมิจากด้านหนึ่งของวัสดุไปยังอีกด้านหนึ่ง ความต้านทานต่อการถ่ายเทความร้อนของวัสดุแต่ละชนิดขึ้นอยู่กับค่าความต้านทานความร้อนจำเพาะ [ค่า R]/[ความหนาต่อหน่วย] ซึ่งเป็นคุณสมบัติของวัสดุ (ดูตารางด้านล่าง) และความหนาของชั้นนั้น ฉนวนกันความร้อนที่ประกอบด้วยหลายชั้นจะมีตัวต้านทานความร้อนหลายตัวในลักษณะเดียวกับวงจรไฟฟ้า โดยแต่ละตัวต่ออนุกรมกัน ในทำนองเดียวกับชุดตัวต้านทานที่ต่อขนานกัน ผนังที่มีฉนวนอย่างดีแต่มีหน้าต่างที่มีฉนวนไม่ดีจะทำให้ความร้อนส่วนใหญ่ผ่านหน้าต่าง (ค่า R ต่ำ) ไปได้มากกว่า และการเพิ่มฉนวนในผนังจะช่วยปรับปรุงค่า R โดยรวมได้เพียงเล็กน้อยเท่านั้น ดังนั้น ส่วนของผนังที่มีฉนวนแย่ที่สุดจะมีบทบาทในการถ่ายเทความร้อนมากที่สุดเมื่อเทียบกับขนาดของมัน คล้ายกับวิธีที่กระแสไฟฟ้าส่วนใหญ่ไหลผ่านตัวต้านทานที่มีความต้านทานต่ำที่สุดในวงจรขนาน ดังนั้น การตรวจสอบให้แน่ใจว่าหน้าต่าง ช่องว่างสำหรับงานระบบ (รอบสายไฟ/ท่อ) ประตู และช่องว่างอื่นๆ ในผนังได้รับการปิดผนึกและฉนวนอย่างดี มักเป็นวิธีที่คุ้มค่าที่สุดในการปรับปรุงฉนวนกันความร้อนของโครงสร้าง เมื่อผนังได้รับการติดตั้งฉนวนอย่างเพียงพอแล้ว

เช่นเดียวกับความต้านทานในวงจรไฟฟ้า การเพิ่มความยาวทางกายภาพ (สำหรับฉนวน ความหนา) ขององค์ประกอบที่ต้านทาน เช่น กราไฟต์ จะทำให้ความต้านทานเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรง กล่าวคือ ความหนาที่เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าหมายถึงค่า R ที่เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าและการถ่ายเทความร้อนลดลงครึ่งหนึ่ง สี่เท่า หนึ่งในสี่ เป็นต้น ในทางปฏิบัติ ความสัมพันธ์เชิงเส้นนี้อาจไม่เป็นจริงเสมอไปสำหรับวัสดุที่บีบอัดได้ เช่น ใยแก้วและสำลี ซึ่งคุณสมบัติทางความร้อนจะเปลี่ยนแปลงเมื่อถูกบีบอัด ดังนั้น ตัวอย่างเช่น หากฉนวนใยแก้วชั้นเดียวในห้องใต้หลังคาให้ความต้านทานความร้อน R-20 การเพิ่มชั้นที่สองเข้าไปจะไม่จำเป็นต้องทำให้ความต้านทานความร้อนเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า เพราะชั้นแรกจะถูกบีบอัดด้วยน้ำหนักของชั้นที่สอง

ในการหาค่าเฉลี่ยการสูญเสียความร้อนต่อหน่วยพื้นที่ ให้หารผลต่างของอุณหภูมิด้วยค่า R ของชั้นนั้น

ถ้าอุณหภูมิภายในบ้านอยู่ที่ 20 °C และช่องว่างใต้หลังคาอยู่ที่ 10 °C ความแตกต่างของอุณหภูมิคือ 10 °C (หรือ 10 K) สมมติว่าฝ้าเพดานมีการฉนวนกันความร้อนตามมาตรฐาน RSI 2.0 (R = 2 m²⋅K ^/ W) พลังงานจะสูญเสียไปในอัตรา 10 K / (2 K⋅m² ^/ W) = 5 วัตต์ ต่อตารางเมตร (W/m² ⁾ของฝ้าเพดาน ค่า RSI ที่ใช้ในที่นี้คือค่าของชั้นฉนวนจริง (ไม่ใช่ค่าต่อหน่วยความหนาของฉนวน)

ค่า R ไม่ควรสับสนกับคุณสมบัติพื้นฐานของความต้านทานความร้อนและค่าผกผันของมัน คือ การนำความร้อนหน่วย SI ของความต้านทานความร้อนคือ K⋅m/W การนำความร้อนนั้นตั้งอยู่บนสมมติฐานว่าการถ่ายเทความร้อนของวัสดุมีความสัมพันธ์เชิงเส้นกับความหนาของวัสดุ

ในการคำนวณค่า R ของการติดตั้งแบบหลายชั้น ค่า R ของแต่ละชั้นจะถูกบวกเข้าด้วยกัน: ^{[ 35 ]}     ค่า R _{(ฟิล์มอากาศภายนอก)} + ค่า R _(อิฐ) + ค่า R _{(แผ่นปิด)} + ค่า R _{(ฉนวน)} + ค่า R _{(แผ่นยิปซัม)} + ค่า R _{(ฟิล์มอากาศภายใน)} = ค่า R _(รวม)

เพื่อพิจารณาส่วนประกอบอื่นๆ ในผนัง เช่น โครงสร้างไม้ ก่อนอื่นให้คำนวณค่า U (= 1/ค่า R) ของแต่ละส่วนประกอบ จากนั้นคำนวณค่า U เฉลี่ยถ่วงน้ำหนักตามพื้นที่ ค่า R เฉลี่ยคือ 1/(ค่า U เฉลี่ย) ตัวอย่างเช่น ถ้า 10% ของพื้นที่เป็นไม้เนื้ออ่อน หนา 4 นิ้ว (ค่า R 5.6) และ 90% เป็นซิลิกาแอโรเจลหนา 2 นิ้ว (ค่า R 20) ค่า U เฉลี่ยถ่วงน้ำหนักตามพื้นที่คือ 0.1/5.6 + 0.9/20 ≈ 0.0629 และค่า R เฉลี่ยถ่วงน้ำหนักคือ 1/0.0629 ≈ 15.9

ค่าการนำความร้อนโดยทั่วไปนิยามว่าคืออัตราการนำความร้อนผ่านวัสดุต่อหน่วยพื้นที่ต่อหน่วยความหนาต่อหน่วยความแตกต่างของอุณหภูมิ (ΔT )ส่วนค่าผกผันของค่าการนำความร้อนคือค่าความต้านทาน (หรือ R ต่อหน่วยความหนา) ค่าการนำความร้อนคืออัตราการไหลของความร้อนผ่านหน่วยพื้นที่ที่ความหนาที่ติดตั้งและ ΔT ที่กำหนด

ในทางทดลอง การนำความร้อนจะวัดได้โดยการวางวัสดุให้สัมผัสกันระหว่างแผ่นตัวนำสองแผ่น แล้ววัดปริมาณพลังงานที่จำเป็นในการรักษาระดับอุณหภูมิที่กำหนดไว้

โดยส่วนใหญ่ การทดสอบค่า R ของฉนวนจะทำที่อุณหภูมิคงที่ โดยปกติประมาณ 70 องศาฟาเรนไฮต์ (21 องศาเซลเซียส) โดยไม่มีการเคลื่อนที่ของอากาศโดยรอบ เนื่องจากนี่คือสภาวะในอุดมคติ ค่า R ที่ระบุไว้สำหรับฉนวนจึงมักจะสูงกว่าค่าที่ได้ในสภาพการใช้งานจริง เพราะสถานการณ์ส่วนใหญ่ที่ใช้ฉนวนมักอยู่ภายใต้สภาวะที่แตกต่างกัน

เอกสาร C168 ที่เผยแพร่โดยสมาคมการทดสอบและวัสดุแห่งอเมริกาได้เสนอคำจำกัดความของค่า R โดยอิงจากค่าการนำความร้อนที่ปรากฏ ซึ่งอธิบายถึงการถ่ายเทความร้อนผ่านกลไกทั้งสาม ได้แก่ การนำความร้อน การแผ่รังสี และการพาความร้อน

การถกเถียงยังคงดำเนินต่อไปในหมู่ตัวแทนจากกลุ่มต่างๆ ของอุตสาหกรรมฉนวนกันความร้อนของสหรัฐฯ ในระหว่างการแก้ไขข้อบังคับของ FTC ของสหรัฐฯ เกี่ยวกับการโฆษณาค่า R ^{[ 36 ]}ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความซับซ้อนของประเด็นต่างๆ

การใช้แบบจำลองในห้องปฏิบัติการเพียงแบบเดียวเพื่อประเมินคุณสมบัติของวัสดุในการต้านทานความร้อนจากการนำ การแผ่รังสี และการพาความร้อนพร้อมกันนั้น มีข้อจำกัดอยู่หลายประการ อุณหภูมิพื้นผิวจะแตกต่างกันไปตามโหมดการถ่ายเทความร้อน หากเราสมมติว่าการถ่ายเทความร้อนระหว่างอากาศทั้งสองด้านกับพื้นผิวของฉนวนเป็นไปอย่างสมบูรณ์แบบ อุณหภูมิพื้นผิวของฉนวนจะเท่ากับอุณหภูมิอากาศทั้งสองด้าน ในกรณีของการแผ่รังสีความร้อน อุณหภูมิพื้นผิวจะขึ้นอยู่กับค่าการแผ่รังสี ความร้อน ของวัสดุ พื้นผิวที่มีค่าการแผ่รังสีต่ำ เช่น ฟอยล์โลหะมันวาว จะลดการถ่ายเทความร้อนโดยการแผ่รังสี การพาความร้อนจะเปลี่ยนแปลงอัตราการถ่ายเทความร้อนระหว่างอากาศกับพื้นผิวของฉนวน ขึ้นอยู่กับลักษณะการไหลของอากาศ (หรือของเหลวอื่นๆ) ที่สัมผัสกับฉนวนนั้น เมื่อมีโหมดการถ่ายเทความร้อนหลายแบบ อุณหภูมิพื้นผิวสุดท้าย (และด้วยเหตุนี้ ฟลักซ์พลังงานที่สังเกตได้และค่า R ที่คำนวณได้) จะขึ้นอยู่กับสัดส่วนการมีส่วนร่วมของการแผ่รังสี การนำความร้อน และการพาความร้อน แม้ว่าการมีส่วนร่วมของพลังงานทั้งหมดจะยังคงเท่าเดิมก็ตาม

นี่เป็นข้อพิจารณาที่สำคัญในการก่อสร้างอาคาร เนื่องจากพลังงานความร้อนเข้ามาในรูปแบบและสัดส่วนที่แตกต่างกัน การมีส่วนร่วมของแหล่งความร้อนแบบแผ่รังสีและแบบนำความร้อนก็แตกต่างกันไปตลอดทั้งปี และทั้งสองอย่างล้วนเป็นปัจจัยสำคัญต่อความสบายทางความร้อน

ในฤดูร้อน รังสีจากแสงอาทิตย์เป็นแหล่งความร้อนหลัก ตามกฎของสเตฟาน-โบลต์ซมันน์การถ่ายเทความร้อนด้วยรังสีมีความสัมพันธ์กับกำลังสี่ของอุณหภูมิสัมบูรณ์ (วัดเป็นเคลวิน : T [K] = T [°C] + 273.16) ดังนั้น การถ่ายเทความร้อนแบบนี้จึงมีความสำคัญมากที่สุดเมื่อเป้าหมายคือการทำความเย็น (เช่น เมื่อรังสีจากแสงอาทิตย์ทำให้พื้นผิวร้อนมาก) ในทางกลับกัน โหมดการสูญเสียความร้อนแบบนำและแบบพาความร้อนจะมีบทบาทสำคัญกว่าในช่วงเดือนที่อากาศเย็นกว่า ที่อุณหภูมิแวดล้อมต่ำเช่นนี้ ฉนวนใยแก้ว พลาสติก และเซลลูโลสแบบดั้งเดิมจะมีบทบาทสำคัญอย่างมาก ส่วนประกอบของการถ่ายเทความร้อนด้วยรังสีมีความสำคัญน้อยกว่ามาก และส่วนสำคัญของฉนวนกันรังสีคือการกันอากาศได้ดีเยี่ยม สรุปได้ว่า ข้ออ้างเกี่ยวกับฉนวนกันรังสีนั้นสมเหตุสมผลในอุณหภูมิสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้องการลดการถ่ายเทความร้อนในฤดูร้อน แต่ข้ออ้างเหล่านี้ไม่สมเหตุสมผลในสภาวะฤดูหนาวแบบดั้งเดิม (การรักษาความอบอุ่น)

ต่างจากฉนวนกันความร้อนทั่วไป แผ่นสะท้อนแสงต้านทานความร้อนได้ไม่ดีนัก วัสดุอย่างเช่นฟอยล์สะท้อนแสงมีค่าการนำความร้อนสูงและทำหน้าที่เป็นฉนวนกันความร้อนได้ไม่ดี แผ่นสะท้อนแสงช่วยลดการถ่ายเทความร้อนได้สองวิธี คือ การสะท้อนพลังงานรังสีออกจากพื้นผิวที่ได้รับรังสี และการลดการปล่อยรังสีจากด้านตรงข้าม

ประเด็นเรื่องวิธีการวัดประสิทธิภาพของระบบอื่นๆ เช่น ฉนวนกันความร้อนแบบสะท้อนแสง ได้ก่อให้เกิดข้อถกเถียงและความสับสนในอุตสาหกรรมการก่อสร้าง เนื่องจากการใช้ค่า R หรือ 'ค่า R เทียบเท่า' สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีระบบการป้องกันการถ่ายเทความร้อนที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง (ในสหรัฐอเมริกา กฎค่า R ของรัฐบาลกลางได้กำหนดนิยามทางกฎหมายสำหรับค่า R ของวัสดุก่อสร้าง คำว่า 'ค่า R เทียบเท่า' ไม่มีนิยามทางกฎหมายและจึงไม่มีความหมาย) ตามมาตรฐานปัจจุบัน ค่า R ที่ระบุได้อย่างน่าเชื่อถือที่สุดนั้นใช้สำหรับ วัสดุ ฉนวนกันความร้อนแบบเป็นก้อนผลิตภัณฑ์ทั้งหมดที่อ้างถึงในตอนท้ายเป็นตัวอย่างของวัสดุเหล่านี้

การคำนวณประสิทธิภาพของแผ่นกันรังสีนั้นซับซ้อนกว่า เมื่อมีแผ่นกันรังสีที่ดี การไหลของความร้อนส่วนใหญ่จะเกิดจากการพาความร้อน ซึ่งขึ้นอยู่กับหลายปัจจัยนอกเหนือจากตัวแผ่นกันรังสีเอง แม้ว่าแผ่นกันรังสีจะมีค่าการสะท้อน สูง (และค่าการแผ่รังสี ต่ำ ) ในช่วงสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าหลายช่วง (รวมถึงแสงที่มองเห็นได้และแสงยูวี) แต่ข้อดีทางความร้อนของแผ่นกันรังสีส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับค่าการแผ่รังสีในช่วงอินฟราเรด ค่าการแผ่รังสี^{[ 37 ]}เป็นตัวชี้วัดที่เหมาะสมสำหรับแผ่นกันรังสี ประสิทธิภาพของแผ่นกันรังสีเมื่อนำไปใช้เพื่อต้านทานความร้อนในแอปพลิเคชันที่จำกัดนั้นได้รับการพิสูจน์แล้ว^{[ 38 ]}แม้ว่าค่า R จะไม่สามารถอธิบายแผ่นกันรังสีได้อย่างเพียงพอ

แม้ว่าการวิจัยเกี่ยวกับการเสื่อมสภาพของค่า R ในระยะยาวของฉนวนกันความร้อนจะยังมีไม่มากนัก แต่ผลการวิจัยล่าสุดบ่งชี้ว่าค่า R ของผลิตภัณฑ์อาจเสื่อมลงตามเวลา ตัวอย่างเช่น การอัดแน่นของเซลลูโลสแบบหลวมๆ ทำให้เกิดช่องว่างที่ลดประสิทธิภาพโดยรวม ซึ่งอาจหลีกเลี่ยงได้โดยการบรรจุให้แน่นตั้งแต่เริ่มต้นการติดตั้ง ฉนวน โฟม บางชนิด เช่น โพลียูรีเทนและโพลีไอโซไซยานูเรต ถูกเป่าขึ้นรูปด้วยก๊าซหนัก เช่นคลอโรฟลูออโรคาร์บอน (CFCs) หรือไฮโดรคลอโรฟลูออโรคาร์บอน (HFCs) อย่างไรก็ตาม เมื่อเวลาผ่านไป ก๊าซเหล่านี้จะแพร่กระจายออกจากโฟมและถูกแทนที่ด้วยอากาศ ทำให้ค่า R ที่มีประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ลดลง โฟมชนิดอื่นๆ ไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเวลาผ่านไป เนื่องจากถูกเป่าด้วยน้ำหรือเป็นแบบเซลล์เปิดและไม่มี CFCs หรือ HFCs ติดอยู่ (เช่น โฟมความหนาแน่นต่ำครึ่งปอนด์) การทดสอบนาน 20 ปีในบางยี่ห้อแสดงให้เห็นว่าไม่มีการหดตัวหรือการลดลงของค่าฉนวนกันความร้อน

สิ่งนี้ทำให้เกิดข้อโต้แย้งเกี่ยวกับวิธีการประเมินฉนวนของผลิตภัณฑ์เหล่านี้ ผู้ผลิตหลายรายจะประเมินค่า R-value ณ เวลาที่ผลิต นักวิจารณ์โต้แย้งว่าการประเมินที่ยุติธรรมกว่าควรเป็นค่าที่กำหนดไว้ อุตสาหกรรมโฟมนำวิธีการต้านทานความร้อนระยะยาว (LTTR) มาใช้^{[ 39 ]}ซึ่งประเมินค่า R-value โดยอิงจากค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนัก 15 ปี อย่างไรก็ตาม LTTR ให้ค่า R-value ที่มีอายุเพียงแปดปีเท่านั้น ซึ่งสั้นเกินไปสำหรับขนาดของอาคารที่มีอายุการใช้งาน 50 ถึง 100 ปี

ศูนย์วิจัยและพัฒนาวิศวกรรมกองทัพบกสหรัฐฯ ได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับการเสื่อมสภาพในระยะยาวของวัสดุฉนวน ค่าการเสื่อมสภาพได้มาจากการทดสอบในห้องปฏิบัติการระยะสั้นกับวัสดุที่สัมผัสกับอุณหภูมิและความชื้นต่างๆ ผลลัพธ์บ่งชี้ว่าการดูดซับความชื้นและการสูญเสียสารเป่า (ในโฟมโพลียูรีเทนแบบพ่นเซลล์ปิด) เป็นสาเหตุหลักของการสูญเสียค่า R ไฟเบอร์กลาสและโพลีสไตรีนอัดขึ้นรูปยังคงรักษาค่า R เริ่มต้นไว้ได้มากกว่า 97% ในขณะที่แอโรเจลและโพลียูรีเทนแบบเซลล์ปิดมีการลดลง 15% และ 27.5% ตามลำดับ ผลลัพธ์ชี้ให้เห็นว่ากฎการลดลงแบบเอกซ์โพเนนเชียลเมื่อเวลาผ่านไปนั้นใช้ได้กับค่า R สำหรับโพลียูรีเทนแบบเซลล์ปิดและผ้าห่มแอโรเจล^{[ 40 ]}

การใส่ใจอย่างถูกต้องในการปิดผนึกช่องว่างอากาศและการพิจารณากลไกการถ่ายเทไอน้ำมีความสำคัญต่อการทำงานที่เหมาะสมที่สุดของฉนวนกันความร้อนแบบหนา การรั่วไหลของอากาศอาจทำให้เกิดการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนหรือการเกิดการควบแน่น ซึ่งทั้งสองอย่างนี้อาจทำให้ประสิทธิภาพของฉนวนลดลงได้

ข้อดีหลักอย่างหนึ่งของฉนวนโฟมแบบพ่นคือความสามารถในการสร้างซีล กันอากาศ (และในบางกรณี กันน้ำ) โดยตรงกับพื้นผิวเพื่อลดผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์จากการรั่วไหลของอากาศ เทคโนโลยีการก่อสร้างอื่นๆ ก็ถูกนำมาใช้เพื่อลดหรือกำจัดรอยรั่ว เช่น เทคนิคการปิดผนึกอากาศ

การเสื่อมสภาพของค่า R เป็นปัญหาอย่างยิ่งเมื่อกำหนดประสิทธิภาพการใช้พลังงานของอาคารที่มีอยู่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอาคารเก่าหรืออาคารประวัติศาสตร์ ค่า R ที่กำหนดก่อนการก่อสร้างอาจแตกต่างจากค่าจริงมาก ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อการวิเคราะห์ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ดังนั้น เพื่อให้ได้ข้อมูลที่เชื่อถือได้ ค่า R จึงมักถูกกำหนดโดยการวัดค่า U ณ ตำแหน่งเฉพาะ (in situ) มีวิธีการที่เป็นไปได้หลายวิธี แต่ละวิธีมีข้อดีข้อเสียเฉพาะของตนเอง ได้แก่ เทอร์โมกราฟี การวัดอุณหภูมิหลายจุด และวิธีการวัดการไหลของความร้อน^{[ 7 ]}

การถ่ายภาพความร้อนถูกนำมาใช้ในภาคการก่อสร้างเพื่อประเมินคุณภาพของฉนวนกันความร้อนของห้องหรืออาคาร โดยใช้กล้องถ่ายภาพความร้อนเพื่อระบุจุดที่ความร้อนรั่วไหลและส่วนที่ฉนวนไม่สม่ำเสมอ อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ไม่ได้ให้ข้อมูลเชิงปริมาณใดๆ สามารถใช้ได้เพียงเพื่อประมาณค่า U หรือค่าผกผันของ R เท่านั้น

วิธีการนี้อาศัยการวัดอุณหภูมิอย่างน้อยสามครั้งทั้งภายในและภายนอกองค์ประกอบของอาคาร โดยการประสานการวัดเหล่านี้และตั้งสมมติฐานพื้นฐานบางประการ จะสามารถคำนวณการไหลของความร้อนได้โดยอ้อม และด้วยเหตุนี้จึงสามารถหาค่า U ขององค์ประกอบอาคารได้ เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่น่าเชื่อถือ จะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดต่อไปนี้:

• ความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิภายในและภายนอกอาคาร ค่าที่เหมาะสม > 15 K
• สภาวะคงที่
• ไม่มีรังสีจากดวงอาทิตย์
• ไม่มีการวัดความร้อนจากการแผ่รังสีในบริเวณใกล้เคียง

ค่า R ขององค์ประกอบอาคารสามารถกำหนดได้โดยใช้เซ็นเซอร์วัดการไหลของความร้อนร่วมกับเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิสองตัว^{[ 41 ]}โดยการวัดความร้อนที่ไหลผ่านองค์ประกอบอาคารและรวมเข้ากับอุณหภูมิภายในและภายนอกอาคาร จะสามารถกำหนดค่า R ได้อย่างแม่นยำ การวัดที่ใช้เวลานานอย่างน้อย 72 ชั่วโมงโดยมีความแตกต่างของอุณหภูมิอย่างน้อย 5 °C เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้ตามมาตรฐาน ISO 9869 แต่ระยะเวลาการวัดที่สั้นกว่าก็ให้ค่า R ที่เชื่อถือได้เช่นกัน ความคืบหน้าของการวัดสามารถดูได้บนแล็ปท็อปผ่านซอฟต์แวร์ที่เกี่ยวข้อง และข้อมูลที่ได้สามารถนำไปใช้ในการคำนวณเพิ่มเติมได้ บริษัทต่างๆ เช่น FluxTeq, Ahlborn, greenTEG และ Hukseflux นำเสนออุปกรณ์วัดการไหลของความร้อนดังกล่าว

การติดตั้งเซ็นเซอร์วัดการไหลของความร้อนบนพื้นผิวด้านในหรือด้านนอกขององค์ประกอบอาคาร ช่วยให้สามารถกำหนดการไหลของความร้อนผ่านเซ็นเซอร์วัดการไหลของความร้อนซึ่งเป็นค่าตัวแทนของการไหลของความร้อนผ่านองค์ประกอบอาคารการไหลของความร้อนผ่านเซ็นเซอร์วัดการไหลของความร้อนคืออัตราการไหลของความร้อนผ่านเซ็นเซอร์วัดการไหลของความร้อนหารด้วยพื้นที่ผิวของเซ็นเซอร์วัดการไหลของความร้อนการติดตั้งเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิบนพื้นผิวด้านในและด้านนอกขององค์ประกอบอาคาร ช่วยให้สามารถกำหนดอุณหภูมิพื้นผิวด้านใน อุณหภูมิพื้นผิวด้านนอก และความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างทั้งสองได้ ในบางกรณีเซ็นเซอร์วัดการไหลของความร้อนเองสามารถทำหน้าที่เป็นหนึ่งในเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิได้ ค่า R สำหรับองค์ประกอบอาคาร คือ ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิทั้งสอง หารด้วยการไหลของความร้อนผ่านเซ็นเซอร์วัดการไหลของความร้อนสูตรทางคณิตศาสตร์คือ: โดยที่: $${\displaystyle R_{\text{val}}={\frac {\Delta T}{\phi _{q}}}={\frac {T_{o}-T_{i}}{q/A}},}$$

• ${\displaystyle R_{\text{val}}}$คือค่า R ( K ⋅ W ⁻¹ ⋅ m ² )
• ${\displaystyle \phi _{q}}$คือฟลักซ์ความร้อน ( W ⋅ m ⁻² )
• ${\displaystyle A}$คือพื้นที่ผิวของ เซ็นเซอร์วัดการไหล ^ของความร้อน ( ตร.ม. )
• ${\displaystyle q}$คืออัตราการไหลของความร้อน ( W )
• ${\displaystyle T_{i}}$คืออุณหภูมิพื้นผิวด้านใน ( เคลวิน )
• ${\displaystyle T_{o}}$คืออุณหภูมิพื้นผิวด้านนอก ( K ) และ
• ${\displaystyle \Delta T}$คือความแตกต่างของอุณหภูมิ ( K ) ระหว่างพื้นผิวด้านในและด้านนอก

ค่า U สามารถคำนวณได้โดยการหาค่าผกผันของค่า R นั่นคือ $${\displaystyle U_{\text{val}}={\frac {1}{R_{\text{val}}}}}$$

โดยที่ ค่า U ( W ⋅ m ⁻² ⋅ K ⁻¹ ) อยู่ ที่ไหน${\displaystyle U_{\text{val}}}$

ค่า R และค่า U ที่ได้อาจมีความแม่นยำในระดับที่ปริมาณความร้อนที่ผ่านเซ็นเซอร์วัดความร้อนเท่ากับปริมาณความร้อนที่ผ่านองค์ประกอบของอาคาร การบันทึกข้อมูลทั้งหมดที่มีอยู่ช่วยให้สามารถศึกษาความสัมพันธ์ของค่า R และค่า U กับปัจจัยต่างๆ เช่น อุณหภูมิภายใน อุณหภูมิภายนอก หรือตำแหน่งของเซ็นเซอร์วัดความร้อนในระดับที่กระบวนการถ่ายเทความร้อนทั้งหมด (การนำความร้อน การพาความร้อน และการแผ่รังสี) มีส่วนร่วมในการวัด ค่า R ที่ได้จึงแสดงถึงค่า R ที่ปรากฏ

แผ่นฉนวนสุญญากาศมีค่า R สูงที่สุด ประมาณ R-45 (ในหน่วยของสหรัฐฯ) ต่อหนึ่งนิ้วรองลงมาคือแอโรเจล (ประมาณ R-10 ถึง R-30 ต่อหนึ่งนิ้ว) ตามด้วยฉนวนโพลียูรีเทน (PUR) และโฟมฟีนอลิกที่มีค่า R-7 ต่อหนึ่งนิ้ว ถัดมาคือโพลีไอโซไซยานูเรต (PIR) ที่มีค่า R-5.8 โพลีสไตรีนขยายตัวที่ผสมกราไฟต์ที่มีค่า R-5 และโพลีสไตรีนขยายตัว (EPS) ที่มีค่า R-4 ต่อหนึ่งนิ้ว ส่วนเซลลูโลสแบบหลวม ใยแก้ว (ทั้งแบบเป่าและแบบแผ่น) และใยหิน (ทั้งแบบเป่าและแบบแผ่น) มีค่า R ประมาณ R-2.5 ถึง R-4 ต่อหนึ่งนิ้ว

ฟางอัดก้อนมีค่าการนำความร้อนประมาณ R-2.38 ถึง 2.68 ต่อหนึ่งนิ้ว ขึ้นอยู่กับทิศทางการวางก้อนฟาง^{[ 42 ]}อย่างไรก็ตาม บ้านที่สร้าง จากฟางอัดก้อน โดยทั่วไป จะมีผนังหนามาก จึงมีการฉนวนกันความร้อนที่ดี หิมะมีค่าการนำความร้อนประมาณ R-1 ต่อหนึ่งนิ้ว อิฐมีคุณสมบัติในการเป็นฉนวนกันความร้อนต่ำมาก โดยมีค่าการนำความร้อนเพียง R-0.2 ต่อหนึ่งนิ้ว แต่ก็มีมวลความร้อน ค่อนข้าง ดี

โปรดทราบว่าตัวอย่างข้างต้นทั้งหมดใช้ค่า R ตามคำจำกัดความของสหรัฐอเมริกา (ไม่ใช่ระบบ SI)

นี่คือรายชื่อวัสดุฉนวนที่ใช้กันทั่วโลก

ค่า Rทั่วไปสำหรับวัสดุและโครงสร้างต่างๆ จะแสดงเป็นค่าประมาณโดยอิงจากค่าเฉลี่ยของตัวเลขที่มีอยู่ และเรียงลำดับตามค่าต่ำสุดค่า R ที่ 1 เมตรจะแสดงค่า R ที่ปรับให้เป็นมาตรฐานตามความหนา 1 เมตร (3 ฟุต 3 นิ้ว) และเรียงลำดับตาม ค่า มัธยฐานของช่วง

เมื่อพิจารณาความต้านทานความร้อนโดยรวมของโครงสร้างอาคาร เช่น ผนังหรือหลังคา จะต้องเพิ่มผลของฉนวนของฟิล์มอากาศบนพื้นผิวเข้าไปในความต้านทานความร้อนของวัสดุอื่นๆ^{[ 64 ]}

ในทางปฏิบัติ ค่าพื้นผิวข้างต้นใช้สำหรับพื้น เพดาน และผนังในอาคาร แต่ไม่ถูกต้องสำหรับช่องว่างอากาศปิด เช่น ระหว่างแผ่นกระจก ความต้านทานความร้อนที่มีประสิทธิภาพของช่องว่างอากาศปิดได้รับอิทธิพลอย่างมากจากการถ่ายเทความร้อนแบบแผ่รังสีและระยะห่างระหว่างพื้นผิวทั้งสอง ดู การเปรียบเทียบค่า R สำหรับหน้าต่างได้ ในหัวข้อกระจกฉนวนโดยมีค่า R ที่มีประสิทธิภาพบางค่าที่รวมช่องว่างอากาศไว้ด้วย

คณะกรรมการการค้าของรัฐบาลกลาง (FTC) กำกับดูแลการอ้างสิทธิ์เกี่ยวกับค่า R เพื่อปกป้องผู้บริโภคจากการอ้างสิทธิ์โฆษณาที่หลอกลวงและทำให้เข้าใจผิด โดยได้ออกกฎเกี่ยวกับค่า R ^{[ 67 ]}

วัตถุประสงค์หลักของกฎระเบียบนี้คือเพื่อให้แน่ใจว่าตลาดฉนวนกันความร้อนสำหรับบ้านให้ข้อมูลสำคัญก่อนการซื้อแก่ผู้บริโภค ข้อมูลนี้ช่วยให้ผู้บริโภคมีโอกาสเปรียบเทียบประสิทธิภาพของฉนวนกันความร้อน เลือกผลิตภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดและศักยภาพในการประหยัดพลังงานสูงสุด ซื้อได้อย่างคุ้มค่า และพิจารณาตัวแปรหลักที่จำกัดประสิทธิภาพของฉนวนกันความร้อนและการประหยัดพลังงานตามที่กล่าวอ้าง

กฎระเบียบกำหนดให้ต้องเปิดเผยข้อมูลค่า R-value เฉพาะสำหรับผลิตภัณฑ์ฉนวนกันความร้อนในบ้านในโฆษณาบางประเภทและ ณ จุดขาย วัตถุประสงค์ของข้อกำหนดการเปิดเผยค่า R-value ในโฆษณาคือเพื่อป้องกันไม่ให้ผู้บริโภคถูกหลอกลวงด้วยข้อกล่าวอ้างบางอย่างที่มีผลต่อค่าการเป็นฉนวน ณ จุดซื้อขาย ผู้บริโภคบางรายอาจได้รับข้อมูลค่า R-value ที่จำเป็นจากฉลากบนบรรจุภัณฑ์ฉนวน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากหลักฐานแสดงให้เห็นว่าบรรจุภัณฑ์มักไม่สามารถตรวจสอบได้ก่อนซื้อ ดังนั้นในหลายกรณีผู้บริโภคจึงอาจไม่ได้รับข้อมูลใดๆ จากฉลาก ด้วยเหตุนี้ กฎระเบียบจึงกำหนดให้ต้องมีเอกสารข้อมูลให้ผู้บริโภคตรวจสอบก่อนทำการซื้อ

กฎค่า R ระบุว่า:

• ตารางค่า R ของฉนวนกันความร้อนใน InspectApedia มีการอ้างอิงแหล่งที่มาดั้งเดิม
• ข้อมูลเกี่ยวกับการคำนวณ ความหมาย และความสัมพันธ์ระหว่างคำศัพท์ที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายเทความร้อนและความต้านทาน
• ตารางค่า R ของวัสดุก่อสร้างของอเมริกา
• การทำงานกับค่า R ( เก็บถาวรเมื่อ 10 กันยายน 2012 ที่Wayback Machine)