Introduktion
Den termiske ydeevne for stive byggematerialer med højere Termisk ledningsevneVarmeledningsevne (λ med enheden W/(m-K)) beskriver transporten af energi - i form af varme - gennem et masselegeme som følge af en temperaturgradient (se fig. 1). Ifølge termodynamikkens anden lov strømmer varmen altid i retning af den laveste temperatur.varmeledningsevne (lavere termisk modstand) som f.eks. tømmer, gipsplader, beton, sten og andre murværksprodukter kan måles ved hjælp af HFM- og GHP-instrumenterne (figur 1 og 2). Disse metoder er standardiserede testteknikker, og anvendelsen (isolerings- og byggematerialer) er stærkt forbundet med f.eks. følgende standarder:
- ISO 8301:1991: Termisk isolering - Bestemmelse af steady-state termisk modstand og relaterede egenskaber - Varmestrømningsmålerapperat.
- ISO 8302:1991: Termisk isolering - Bestemmelse af steady-state termisk modstand og relaterede egenskaber - Beskyttet varmepladeapparat.
- ASTM C518: Standard testmetode til måling af varmeflux i stabil tilstand og termiske transmissionsegenskaber ved hjælp af varmestrømsmålerapparatet.
- ASTM C177: Standardtestmetode til måling af varmeflux og varmetransmissionsegenskaber ved hjælp af et apparat med beskyttet varmeplade.
- DIN EN 12667/12939:2001: Byggematerialers og -produkters termiske ydeevne - Bestemmelse af termisk modstand ved hjælp af metoder med afskærmet varmeplade og varmestrømningsmåler - (tykke) produkter med høj og medium termisk modstand.
- DIN EN 13163:2001: Termiske isoleringsprodukter til bygninger - Fabriksfremstillede produkter af ekspanderet polystyren (EPS) - Specifikation.
Med den absolutte GHP-metode kan der opnås en nøjagtighed på ±2 %. HFM-metoden kræver en kalibrering af instrumentet. Afhængigt af referencematerialet kan der også opnås en nøjagtighed på ±2 %.
Sådan håndterer du stive prøver med ru overflader
Begge metoder kan dog kræve omhyggelig prøveforberedelse og særlige teknikker til nøjagtige målinger af overfladetemperaturen. De ovennævnte materialer (f.eks. beton) kan have ru overflader, og det kan være svært at forberede termiske og parallelle overflader. Som følge heraf kan der være en betydelig termisk modstand (temperaturfald) i eventuelle luftspalter mellem instrumentpladerne og prøveoverfladerne. Hvis denne termiske modstand bliver betydelig i forhold til prøvens termiske modstand, kan temperatursensorer monteret i pladens overflade ikke længere bruges til at måle temperaturforskellen på tværs af prøven. En teknik er at montere yderligere termoelementer med en diameter på small på prøveoverfladerne og placere et eftergivende interface-ark som f.eks. silikonegummi mellem pladerne og prøveoverfladerne som vist i figur 3 nedenfor.
Måleparametre
I denne undersøgelse blev tre par betonprøver (305 mm x 305 mm x ca. 50 mm tykkelse) testet ved hjælp af GHP-metoden (dobbeltsidet), og derefter blev hver af de seks prøver testet ved hjælp af HFM-metoden. Til hver metode blev der brugt overflademonterede termoelementer og ca. 2 mm tykke silikonegummiplader. HFM 436 blev kalibreret ved hjælp af NIST 1450b (Standard Reference Material®) glasfiberplade med en tykkelse på 25 mm. Temperaturmålingen blev opnået ved at tilslutte prøvens termoelementer til de dataindsamlingskanaler, der blev brugt til pladetermoelementerne, og derefter kunne den automatiske off set-justering i softwaren justere pladetemperaturerne under testen for at få den specificerede prøvetemperaturforskel. Ligevægtsparametrene blev indstillet til 1 % (grov) og 0,1 % (fin). Testene blev udført ved stuetemperatur (gennemsnitlig prøvetemperatur, se tabel 1). Temperaturforskellen mellem de to GHP-plader var ca. 26 K med en temperaturforskel på 12 K på tværs af prøven. For HFM var pladetemperaturforskellen ca. 18 K med 8 K på tværs af prøven.
Testresultater
Resultaterne er præsenteret i tabel 1. Varmeledningsevnen på 1,8 W/(m.K) for betonprøve C med højere densitet er betydeligt højere sammenlignet med 1,2 - 1,3 W/(m.K) for A og B, som forventet. Overensstemmelsen mellem metoderne er ret god, især i betragtning af prøvernes lave termiske modstand og ufuldkomne overflader. Gennemsnittet af varmeledningsevnen målt med HFM for de enkelte prøver varierer fra 4,1 % lavere til 2,4 % højere sammenlignet med GHP-målingen af begge prøver.
Tabel 1: Målinger af Termisk ledningsevneVarmeledningsevne (λ med enheden W/(m-K)) beskriver transporten af energi - i form af varme - gennem et masselegeme som følge af en temperaturgradient (se fig. 1). Ifølge termodynamikkens anden lov strømmer varmen altid i retning af den laveste temperatur.varmeledningsevne i beton med GHP og HFM
Prøve | Tykkelse (mm) | Densitet (Kg/m3) | Gennemsnitlig temperatur (°C) | Termisk ledningsevne (W/(m.K)) | Termisk modstand (m.K/W) |
|---|---|---|---|---|---|
| A1, A2 (GHP) | 52.6 | 1896 | 24.1 | 1.36 | 0.0387 |
| A1 (HFM) | 53.6 | 1897 | 23.9 | 1.38 | 0.0387 |
| A2 (HFM) | 51.6 | 1895 | 23.9 | 1.23 | 0.0421 |
| A1, A2 (gns., HFM) | 52.6 | 1896 | 23.9 | 1.31 | 0.0404 |
| Variation | -4.0% | ||||
| B1, B2 (GHP) | 51.1 | 1909 | 25.0 | 1.27 | 0.0402 |
| B1 (HFM) | 51.1 | 1935 | 23.9 | 1.23 | 0.0416 |
| B2 (HFM) | 51.0 | 1882 | 24.1 | 1.21 | 0.0423 |
| B1, B2 (gns., HFM) | 51.1 | 1909 | 24.0 | 1.22 | 0.0419 |
| Variation | -4.1% | ||||
| C1, C2 (GHP) | 51.4 | 2297 | 25.2 | 1.76 | 0.0292 |
| C1 (HFM) | 51.7 | 2298 | 23.4 | 1.92 | 0.0269 |
| C2 (HFM) | 51.1 | 2296 | 23.8 | 1.69 | 0.0303 |
| C1, C2 (gns., HFM) | 51.4 | 2297 | 23.6 | 1.80 | 0.0286 |
| Variation | 2.4% | ||||
Konklusion
Både den absolutte GHP og den relative HFM-metode er kvalificeret til at bestemme varmeledningsevnen og den termiske modstand i stive byggematerialer med høj Termisk ledningsevneVarmeledningsevne (λ med enheden W/(m-K)) beskriver transporten af energi - i form af varme - gennem et masselegeme som følge af en temperaturgradient (se fig. 1). Ifølge termodynamikkens anden lov strømmer varmen altid i retning af den laveste temperatur.varmeledningsevne (>1 W/(m.K)) - selv med ru overflader. Det blev vist, at der kan opnås nøjagtige målinger af overfladetemperaturen ved at bruge ekstra termoelementer og eftergivende plader mellem pladerne og prøven. Afvigelsen på small mellem GHP- og HFM-testresultaterne indikerer allerede begge metoders høje ydeevne.