Thermal conductivity adalah kemampuan suatu material dalam menghantarkan panas. Nilainya menunjukkan seberapa mudah energi panas berpindah melalui material akibat adanya perbedaan temperatur.
Dalam spesifikasi material insulasi, thermal conductivity biasanya menggunakan simbol λ atau k dan dinyatakan dalam satuan W/m·K. Semakin rendah nilainya, semakin kecil panas yang dapat melewati material pada kondisi pengujian yang sama.
Karena itu, thermal conductivity menjadi salah satu parameter utama ketika membandingkan XPS Foam Board, polyurethane foam, rockwool, glasswool, dan material insulasi lainnya.
Apa Itu Thermal Conductivity?
Thermal conductivity atau konduktivitas termal menggambarkan kemampuan material untuk menghantarkan panas melalui proses konduksi.
Konduksi terjadi ketika panas berpindah melalui material dari bagian yang bersuhu lebih tinggi menuju bagian yang bersuhu lebih rendah.
Contoh sederhananya adalah gagang sendok logam yang ikut panas ketika ujung sendok dimasukkan ke dalam air panas. Departemen Energi Amerika Serikat menjelaskan bahwa konduksi merupakan perpindahan panas melalui material.
Material seperti logam umumnya dirancang atau dipilih ketika perpindahan panas dibutuhkan. Sebaliknya, material insulasi digunakan untuk memperlambat aliran panas sehingga membutuhkan nilai thermal conductivity yang relatif rendah.
Apa Arti Satuan W/m·K?
Thermal conductivity umumnya dinyatakan dalam:
W/m·K atau watt per meter-kelvin
Satuan tersebut menunjukkan jumlah panas dalam watt yang dapat melewati material setebal satu meter akibat perbedaan temperatur satu kelvin.
Sebagai ilustrasi:
| Material insulasi | Nilai thermal conductivity |
|---|---|
| Material A | 0,025 W/m·K |
| Material B | 0,035 W/m·K |
| Material C | 0,045 W/m·K |
Apabila ketebalan dan kondisi pengujian sama, Material A secara teoritis lebih baik dalam memperlambat perpindahan panas dibandingkan Material B dan Material C.
Nilai yang lebih kecil bukan berarti material tidak menghantarkan panas sama sekali. Artinya, laju perpindahan panasnya lebih rendah pada kondisi pengukuran yang ditentukan.
Thermal Conductivity Rendah atau Tinggi yang Lebih Baik?
Untuk kebutuhan insulasi, nilai thermal conductivity yang lebih rendah umumnya lebih baik karena panas lebih sulit melewati material.
Namun, keputusan pemilihan material tidak boleh hanya berdasarkan nilai lambda terendah. Material juga harus sesuai dengan temperatur kerja, kondisi kelembapan, beban mekanis, ketahanan api, kuat tekan, lokasi pemasangan, dan sistem finishing proyek.
Sebagai contoh, insulasi untuk lantai cold storage membutuhkan pertimbangan kuat tekan yang berbeda dari insulasi untuk plafon. Material untuk pipa panas juga memerlukan karakter berbeda dari material untuk freezer.
Hubungan Thermal Conductivity dan Ketebalan Insulasi
Thermal conductivity merupakan sifat material, sedangkan ketebalan menunjukkan seberapa jauh panas harus melewati material tersebut.
Hubungan keduanya dapat digunakan untuk menghitung tahanan termal:
R = d ÷ λ
Keterangan:
- R adalah tahanan termal dalam m²·K/W.
- d adalah ketebalan material dalam meter.
- λ adalah thermal conductivity dalam W/m·K.
Sebagai contoh, insulasi dengan ketebalan 50 mm atau 0,05 meter dan thermal conductivity 0,030 W/m·K memiliki tahanan termal:
R = 0,05 ÷ 0,030 = 1,67 m²·K/W
Apabila material yang sama ditingkatkan menjadi 100 mm, tahanan termalnya secara teoritis menjadi dua kali lebih besar, selama tidak ada perubahan kondisi material dan kualitas pemasangan.
Departemen Energi Amerika Serikat menjelaskan bahwa R-value menunjukkan kemampuan material menahan aliran panas secara konduksi. Nilainya dipengaruhi oleh jenis material, ketebalan, dan karakteristik produk.
Perbedaan Thermal Conductivity, R-Value, dan U-Value
Ketiga istilah ini berhubungan dengan perpindahan panas, tetapi tidak memiliki arti yang sama.
| Parameter | Arti | Interpretasi untuk insulasi |
| Thermal conductivity | Kemampuan material menghantarkan panas | Semakin rendah biasanya semakin baik |
| R-value | Kemampuan lapisan menahan aliran panas | Semakin tinggi semakin baik |
| U-value | Laju perpindahan panas melalui suatu sistem konstruksi | Semakin rendah semakin baik |
Thermal conductivity digunakan untuk menilai karakter dasar material. R-value mempertimbangkan thermal conductivity dan ketebalan lapisan, sedangkan U-value digunakan untuk menilai performa keseluruhan konstruksi, termasuk berbagai lapisan dan tahanan permukaan.
Karena itu, membandingkan dua produk hanya berdasarkan ketebalan belum tentu memberikan hasil yang benar. Dua material dengan ketebalan sama dapat mempunyai R-value berbeda apabila nilai thermal conductivity-nya berbeda.
Apakah Density Memengaruhi Thermal Conductivity?
Density dapat memengaruhi struktur material, tetapi hubungan antara density dan thermal conductivity tidak selalu bersifat sederhana.
Pada material foam atau berserat, perubahan density dapat memengaruhi jumlah material padat, ruang udara, struktur sel, serta jalur perpindahan panas. Namun, density yang lebih tinggi tidak otomatis menghasilkan kemampuan insulasi yang lebih baik.
Sebagai contoh, produk stone wool dengan density berbeda dapat memiliki nilai thermal conductivity yang sama atau hanya berbeda sedikit.
Data teknis ROCKWOOL Thermalrock S mencantumkan nilai sekitar 0,036–0,037 W/m·K pada temperatur rata-rata 20°C untuk beberapa pilihan density.
Karena itu, periksa thermal conductivity dan density sebagai dua parameter terpisah. Density lebih banyak digunakan untuk membantu menilai berat, kestabilan, kekakuan, kemampuan akustik, atau kebutuhan mekanis material.
Faktor yang Memengaruhi Nilai Thermal Conductivity
Nilai thermal conductivity pada technical data sheet tidak boleh dibaca tanpa memperhatikan kondisi pengujiannya.
Temperatur Pengujian
Thermal conductivity dapat berubah mengikuti temperatur material. Karena itu, data produk biasanya mencantumkan mean temperature atau temperatur rata-rata saat pengujian.
Nilai pada 10°C, 20°C, atau temperatur tinggi tidak selalu dapat dibandingkan secara langsung.
Kondisi Material
Kelembapan, kerusakan struktur sel, pemadatan, celah, dan perubahan bentuk dapat memengaruhi performa aktual insulasi.
Material yang basah atau terpasang tidak rapat berpotensi memberikan hasil berbeda dari sampel laboratorium.
Density dan Struktur Internal
Pada polyurethane foam, XPS, rockwool, serta glasswool, struktur sel atau serat memengaruhi jalur perpindahan panas di dalam material.
Dua produk dengan nama material yang sama belum tentu mempunyai thermal conductivity identik karena formulasi dan proses produksinya dapat berbeda.
Metode Pengujian
Perbandingan sebaiknya menggunakan hasil yang diperoleh dengan metode pengujian setara. ISO 8301 mengatur penggunaan heat flow meter untuk mengukur perpindahan panas kondisi steady-state pada spesimen berbentuk lembaran datar.
ASTM C518 juga menggunakan heat flow meter untuk mengukur sifat transmisi termal pada kondisi steady-state.
Cara Membandingkan Thermal Conductivity Material Insulasi
Agar perbandingan lebih akurat, jangan hanya mengambil angka paling rendah dari brosur produk. Periksa beberapa hal berikut.
Bandingkan pada Temperatur yang Sama
Nilai lambda pada temperatur rata-rata 10°C sebaiknya tidak langsung dibandingkan dengan nilai yang diuji pada 50°C.
Hal ini penting untuk insulasi pipa panas, boiler, oven, chilled water, cold storage, dan freezer karena setiap aplikasi memiliki rentang temperatur berbeda.
Periksa Ketebalan yang Digunakan
Material dengan thermal conductivity sedikit lebih tinggi masih dapat menghasilkan tahanan termal yang dibutuhkan apabila menggunakan ketebalan yang sesuai.
Namun, peningkatan ketebalan akan memengaruhi ruang pemasangan, dimensi konstruksi, berat, dan biaya material.
Gunakan Data Produk yang Spesifik
Jangan menganggap semua polyurethane, XPS, rockwool, atau glasswool mempunyai nilai yang sama.
Gunakan technical data sheet untuk merek, tipe, density, dan ketebalan produk yang benar-benar akan dibeli.
Periksa Parameter Lain
Selain thermal conductivity, pertimbangkan juga:
- Temperatur kerja.
- Kuat tekan.
- Penyerapan air.
- Stabilitas dimensi.
- Reaksi terhadap api.
- Density.
- Metode pemasangan.
- Jenis facing atau lapisan pelindung.
Contoh Penggunaan Thermal Conductivity pada Proyek
Cold Storage dan Freezer
Cold storage memerlukan material dengan thermal conductivity rendah untuk mengurangi panas yang masuk dari lingkungan. Ketebalan akhir tetap harus ditentukan berdasarkan temperatur ruangan, temperatur lingkungan, luas bangunan, frekuensi pintu, dan beban pendinginan.
Insulasi Pipa
Pada sistem chilled water, refrigerasi, steam, atau pipa proses, thermal conductivity membantu menentukan ketebalan yang diperlukan untuk mengurangi heat gain, heat loss, atau risiko kondensasi.
Atap dan Dinding Bangunan
Material insulasi pada atap dan dinding digunakan untuk mengurangi perpindahan panas antara lingkungan luar dan bagian dalam bangunan. Hasil akhirnya dipengaruhi oleh thermal conductivity, ketebalan, sambungan, thermal bridge, dan susunan lapisan konstruksi.
Peralatan Industri
Tangki, ducting, boiler, oven, serta peralatan proses membutuhkan insulasi yang sesuai dengan temperatur kerja. Untuk aplikasi ini, nilai thermal conductivity perlu diperiksa pada temperatur yang relevan, bukan hanya pada suhu ruang.
Kesalahan Saat Membaca Nilai Thermal Conductivity
Kesalahan pertama adalah menganggap angka yang lebih rendah selalu membuat suatu produk lebih sesuai untuk setiap aplikasi. Material tetap harus memenuhi kebutuhan mekanis, temperatur, kelembapan, dan keselamatan proyek.
Kesalahan kedua adalah membandingkan nilai yang diuji pada temperatur berbeda.
Kesalahan lainnya meliputi:
- Menyamakan thermal conductivity dengan R-value.
- Mengabaikan ketebalan material.
- Membandingkan data dari metode pengujian berbeda.
- Tidak memeriksa satuan yang digunakan.
- Menggunakan nilai umum material tanpa melihat data produk.
- Mengabaikan celah dan sambungan saat pemasangan.
- Menentukan ketebalan hanya berdasarkan harga.
Kesimpulan
Thermal conductivity adalah ukuran kemampuan material dalam menghantarkan panas dan umumnya dinyatakan dalam W/m·K.
Untuk material insulasi, nilai thermal conductivity yang lebih rendah biasanya menunjukkan kemampuan lebih baik dalam memperlambat perpindahan panas pada ketebalan serta kondisi pengujian yang sama.
Namun, pemilihan insulasi tidak cukup dilakukan berdasarkan satu angka. Ketebalan, R-value, temperatur kerja, density, kuat tekan, penyerapan air, ketahanan api, dan kualitas pemasangan harus dianalisis secara bersamaan.
Sekawan Kaya Nusantara menyediakan pilihan polyurethane, XPS Foam Board, rockwool, dan material insulasi untuk kebutuhan bangunan, cold storage, perpipaan, serta proyek industri.
Sampaikan temperatur kerja, ukuran area, ketebalan, dan kondisi aplikasi agar spesifikasi material dapat disesuaikan dengan kebutuhan proyek.
