Die Wärmeleitfähigkeit wird je nach Branche und Region in verschiedenen Einheiten angegeben: SI-basierte Technik und Physik verwenden Watt pro Meter-Kelvin (W/(m·K)), US-Bauwesen und HVAC verwenden BTU pro Stunde-Fuß-°F und einige ältere Referenzen verwenden die kalorienbasierte Einheit CGS. Alle messen die gleiche zugrunde liegende Materialeigenschaft – wie leicht Wärme durch eine Substanz transportiert wird – nur unterschiedlich skaliert. In diesem Artikel wird erklärt, wie sich die einzelnen Einheiten auf die SI-Basiseinheit beziehen und wie die Wärmeleitfähigkeit mit dem bekannteren R-Wert zusammenhängt.
W/(m·K) ist der rote Faden
Jede Wärmeleitfähigkeitseinheit in diesem Konverter reduziert sich auf ein Vielfaches von W/(m·K), der SI-Basiseinheit. Sie stellt die Wärmeflussrate durch eine 1 Meter dicke Materialplatte pro Quadratmeter Querschnittsfläche bei einem Temperaturunterschied von 1 Kelvin dar. Sobald jede Einheit in W/(m·K) ausgedrückt wird, ist die Umrechnung zwischen einem beliebigen Paar – beispielsweise cal/(s·cm·°C) direkt in BTU/(hr·ft·°F) – ein einziger Multiplikations- und dann Divisionsschritt durch diese gemeinsame Basis, das gleiche Muster, das vom allgemeinen Einheitenumrechner dieses Umrechners verwendet wird.
Warum im US-Bauwesen immer noch BTU/(hr·ft·°F) verwendet wird
US-amerikanische Bauvorschriften, HVAC-Lastberechnungen und die meisten amerikanischen Isolierungshersteller veröffentlichen die Wärmeleitfähigkeit (und ihren Kehrwert, den R-Wert) in imperialen Einheiten, da darauf die historischen Baunormen und Gerätespezifikationen basieren. Ein Material mit einer Nennleistung von 1,7307 W/(m·K) und eines mit einer Nennleistung von 1 BTU/(hr·ft·°F) sind physikalisch identisch – die Zahl hängt nur davon ab, in welchem Einheitensystem das Datenblatt geschrieben wurde. Ingenieure, die an internationalen Projekten arbeiten, müssen häufig zwischen den beiden umrechnen, wenn sie in den USA hergestellte Materialien mit SI-basierten Konstruktionsberechnungen abgleichen.
Wärmeleitfähigkeit vs. R-Wert
Die Wärmeleitfähigkeit (k-Wert) misst, wie gut ein Material Wärme pro Dickeneinheit leitet. Der R-Wert misst, wie gut eine bestimmte Dicke dieses Materials dem Wärmefluss widersteht. Sie stehen in umgekehrter Beziehung und hängen auch von der Dicke ab: R = Dicke ÷ k. Ein Material mit einem niedrigen k-Wert (wie Glasfaser mit 0,04 W/(m·K)) benötigt eine geringere Dicke, um einen bestimmten R-Wert zu erreichen, als ein Material mit einem höheren k-Wert. Verwenden Sie den R-Wert-Rechner, sobald Sie die Dicke und den k-Wert eines Materials kennen, um seinen isolierenden R-Wert zu ermitteln, oder den Rechner für spezifische Wärme und Wärmeübertragungsrechner für entsprechende Wärmeflussberechnungen.