Bevezetés
A HFM és GHP műszerekkel (1. és 2. ábra) a merev és a nagyobb Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képességű (kisebb hőellenállású) építőanyagok, például fűrészáru, gipszkarton, beton, kő és egyéb falazott termékek hőteljesítménye mérhető. Ezek a módszerek szabványosított vizsgálati technikák, és alkalmazásuk (szigetelő- és építőanyagok) szorosan kapcsolódik pl. az alábbi szabványokhoz:
- ISO 8301:1991: Hőszigetelés - Az állandósult hőellenállás és a kapcsolódó tulajdonságok meghatározása - Hőáramlásmérő készülék.
- ISO 8302:1991: Hőszigetelés - Az állandósult hőellenállás és kapcsolódó tulajdonságok meghatározása - Védett meleglemezes készülék.
- ASTM C518: Szabványos vizsgálati módszer az állandósult állapotú hőáram mérésére és a hőátbocsátási tulajdonságok mérésére hőáramlásmérő készülékkel.
- ASTM C177: Szabványos vizsgálati módszer az állandósult hőáram mérésére és a hőátbocsátási tulajdonságok mérésére védett meleglemezes készülékkel.
- DIN EN 12667/12939:2001: Építőanyagok és termékek hőteljesítménye - A hőellenállás meghatározása védett meleglemezes és hőáramlásmérő módszerekkel - (Vastag), nagy és medium hőellenállású termékek.
- DIN EN 13163:2001: Épületek hőszigetelő termékei - Gyári gyártású termékek expandált polisztirolból (EPS) - Előírás.
Az abszolút GHP-módszerrel ±2%-os pontosság érhető el. A HFM-módszer a műszer kalibrálását igényli. A referenciaanyagtól függően ±2%-os pontosság is elérhető.
Hogyan kezeljük a durva felületű merev mintákat?
Mindkét módszer azonban gondos mintaelőkészítést és speciális technikákat igényelhet a pontos felületi hőmérsékletméréshez. A fent említett anyagok (pl. beton) felülete érdes lehet, és a hőálló és párhuzamos felületek előkészítése nehézségekbe ütközhet. Ennek eredményeképpen a műszerlemezek és a mintafelületek közötti légrésekben jelentős határfelületi hőellenállás (hőmérséklet-csökkenés) alakulhat ki. Ha ez a hőellenállás a minta hőellenállásához képest jelentőssé válik, a lemez felületére szerelt hőmérséklet-érzékelők már nem használhatók a minta hőmérsékletkülönbségének mérésére. Az egyik technika az, hogy további small átmérőjű termoelemeket szerelünk a mintafelületekre, és a lemezek és a mintafelületek közé egy rugalmas határfelületi lapot, például szilikongumit helyezünk, ahogyan az az alábbi 3. ábrán látható.
Mérési paraméterek
E vizsgálathoz három pár betonmintát (305 mm x 305 mm x kb. 50 mm vastagságban) vizsgáltak a GHP módszerrel (kétoldalasan), majd a hat minta mindegyikét a HFM módszerrel vizsgálták. Mindegyik módszerhez a minták felületére szerelt hőelemeket és körülbelül 2 mm vastagságú szilikongumi határfelületi lapokat használtak. A HFM 436-ot a NIST 1450b (Standard Reference Material®) 25 mm vastagságú üvegszálas táblával kalibrálták. A hőmérsékletmérés úgy történt, hogy a minta hőelemeit a lemez hőelemek számára használt adatgyűjtő csatornákba csatlakoztattuk, majd a szoftver automatikus off set beállítása a vizsgálat során a lemez hőmérsékletét úgy tudta beállítani, hogy a megadott mintahőmérséklet-különbséget kapjuk. Az egyensúlyi paramétereket 1%-ra (durva) és 0,1%-ra (finom) állítottuk be. A vizsgálatokat szobahőmérsékleten végeztük (átlagos mintahőmérséklet, lásd az 1. táblázatot). A két GHP lemez közötti hőmérsékletkülönbség körülbelül 26 K volt, 12 K hőmérsékletkülönbséggel a minta egészén. A HFM esetében a lemezek hőmérsékletkülönbsége körülbelül 18 K volt, 8 K a minta keresztmetszetében.
Teszteredmények
Az eredményeket az 1. táblázat mutatja be. A nagyobb SűrűségA tömegsűrűséget a tömeg és a térfogat arányaként határozzák meg. sűrűségű C betonminta 1,8 W/(m.K) hővezetési tényezője a várakozásoknak megfelelően jelentősen magasabb, mint az A és B minta 1,2-1,3 W/(m.K) értéke. A módszerek közötti egyezés meglehetősen jó, különösen a minták alacsony hőellenállását és a tökéletlen felületeket figyelembe véve. A HFM-mel mért hővezetési tényező átlaga az egyes minták esetében 4,1%-kal alacsonyabb és 2,4%-kal magasabb, mint a két minta GHP-mérése.
1. táblázat: A beton Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képességének mérése GHP és HFM segítségével
Minta | Vastagság (mm) | SűrűségA tömegsűrűséget a tömeg és a térfogat arányaként határozzák meg. Sűrűség (kg/m3) | Átlagos hőmérséklet (°C) | Termikus vezetőképesség (W/(m.K)) | Termikus ellenállás (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 (átlag, HFM) | 52.6 | 1896 | 23.9 | 1.31 | 0.0404 |
| Változás | -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 (átlag, HFM) | 51.1 | 1909 | 24.0 | 1.22 | 0.0419 |
| Változás | -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 (átlag, HFM) | 51.4 | 2297 | 23.6 | 1.80 | 0.0286 |
| Változás | 2.4% | ||||
Következtetés
Mind az abszolút GHP, mind a relatív HFM módszer alkalmas a merev és a nagyobb Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képességű (>1 W/(m.K)) építőanyagok Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képességének és hőellenállásának meghatározására - még érdes felület esetén is. Kimutatták, hogy a lemezek és a minta között további hőelemek és rugalmas lemezek alkalmazásával pontos felületi hőmérsékletmérések érhetők el. A GHP és a HFM vizsgálati eredmények közötti small eltérés már jelzi a két módszer nagy teljesítményű képességét.