Pendahuluan
Kinerja termal bahan bangunan yang kaku dan memiliki Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal yang lebih tinggi (resistansi termal yang lebih rendah) seperti kayu, papan gipsum, beton, batu, dan produk pasangan bata lainnya dapat diukur dengan menggunakan instrumen HFM dan GHP (gambar 1 dan 2). Metode-metode ini merupakan teknik pengujian standar dan aplikasinya (isolasi dan bahan bangunan) sangat terkait dengan, misalnya, standar-standar berikut ini:
- ISO 8301: 1991: Insulasi termal - Penentuan tahanan termal kondisi tunak dan sifat terkait - Alat pengukur aliran panas.
- ISO 8302: 1991: Insulasi termal - Penentuan ketahanan termal kondisi-mapan dan sifat terkait - Peralatan pelat panas yang dilindungi.
- ASTM C518: Metode uji standar untuk pengukuran fluks panas kondisi tunak dan sifat transmisi termal melalui alat pengukur aliran panas.
- ASTM C177: Metode uji standar untuk pengukuran fluks panas kondisi tunak dan sifat transmisi termal dengan menggunakan peralatan pelat panas berpelindung.
- DIN EN 12667/12939: 2001: Kinerja termal bahan dan produk bangunan - Penentuan ketahanan termal dengan menggunakan metode pelat panas berpelindung dan pengukur aliran panas - produk (tebal) dengan ketahanan termal tinggi dan medium.
- DIN EN 13163:2001: Produk insulasi termal untuk bangunan - Produk buatan pabrik dari polistiren yang diperluas (EPS) - Spesifikasi.
Dengan metode GHP absolut, akurasi ±2% dapat dicapai. Metode HFM memerlukan kalibrasi instrumen. Bergantung pada bahan referensi, akurasi ±2% juga dapat diperoleh.
Cara Menangani Sampel Kaku dengan Permukaan Kasar
Namun, kedua metode tersebut mungkin memerlukan persiapan sampel yang cermat dan teknik khusus untuk pengukuran suhu permukaan yang akurat. Bahan yang disebutkan di atas (misalnya, beton) dapat memiliki permukaan yang kasar dan persiapan permukaan yang sangat panas dan permukaan yang sejajar dapat berbeda. Akibatnya, resistansi termal antarmuka yang signifikan (penurunan suhu) dapat terjadi pada celah udara antara pelat instrumen dan permukaan sampel. Jika resistansi termal ini menjadi signifikan dibandingkan dengan resistansi termal sampel, sensor suhu yang dipasang di permukaan pelat tidak lagi dapat digunakan untuk mengukur perbedaan suhu di seluruh sampel. Salah satu tekniknya adalah dengan memasang termokopel berdiameter small tambahan pada permukaan sampel dan menempatkan lembar antarmuka yang sesuai seperti karet silikon di antara pelat dan permukaan sampel seperti yang ditunjukkan pada gambar 3 di bawah ini.
Parameter Pengukuran
Untuk penelitian ini, tiga pasang sampel beton (305 mm kali 305 mm dengan ketebalan sekitar 50 mm) diuji menggunakan metode GHP (dua sisi), dan kemudian masing-masing dari enam sampel diuji menggunakan metode HFM. Untuk setiap metode, digunakan termokopel yang dipasang di permukaan sampel dan lembaran antarmuka karet silikon dengan ketebalan sekitar 2 mm. HFM 436 dikalibrasi menggunakan papan fiberglass NIST 1450b (Standard Reference Material®) dengan ketebalan 25 mm. Pengukuran suhu dilakukan dengan mencolokkan termokopel sampel ke saluran akuisisi data yang digunakan untuk termokopel pelat dan kemudian penyesuaian off set otomatis dalam perangkat lunak dapat menyesuaikan suhu pelat selama pengujian untuk mendapatkan perbedaan suhu sampel yang ditentukan. Parameter kesetimbangan diatur ke 1% (kasar) dan 0,1% (halus). Pengujian dilakukan pada suhu kamar (suhu sampel rata-rata, lihat tabel 1). Perbedaan suhu antara dua pelat GHP adalah sekitar 26 K dengan perbedaan suhu 12 K di seluruh sampel. Untuk HFM, perbedaan suhu pelat sekitar 18 K dengan 8 K di seluruh sampel.
Hasil Tes
Hasilnya disajikan pada Tabel 1. Konduktivitas termal 1,8 W/(m.K) untuk sampel beton dengan KepadatanDensitas massa didefinisikan sebagai rasio antara massa dan volume. kepadatan yang lebih tinggi, yaitu C, secara signifikan lebih tinggi dibandingkan dengan 1,2 - 1,3 W/(m.K) untuk A dan B, seperti yang diharapkan. Kesepakatan antara kedua metode ini cukup baik, terutama mengingat rendahnya ketahanan termal sampel dan permukaan yang tidak sempurna. Rata-rata Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal yang diukur oleh HFM untuk masing-masing sampel berkisar antara 4,1% lebih rendah hingga 2,4% lebih tinggi dibandingkan dengan pengukuran GHP dari kedua sampel.
Tabel 1: Pengukuran Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal beton dengan GHP dan HFM
Sampel | Ketebalan (mm) | KepadatanDensitas massa didefinisikan sebagai rasio antara massa dan volume. Kepadatan (Kg/m3) | Rata-rata suhu (°C) | Termal konduktivitas (W/(m.K)) | Termal resistensi (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 (rata-rata, HFM) | 52.6 | 1896 | 23.9 | 1.31 | 0.0404 |
| Variasi | -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 (rata-rata, HFM) | 51.1 | 1909 | 24.0 | 1.22 | 0.0419 |
| Variasi | -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 (rata-rata, HFM) | 51.4 | 2297 | 23.6 | 1.80 | 0.0286 |
| Variasi | 2.4% | ||||
Kesimpulan
Keduanya, GHP absolut dan metode HFM relatif, memenuhi syarat untuk menentukan Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal dan ketahanan termal bahan bangunan yang kaku dan memiliki Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal yang lebih tinggi (>1 W/(m.K)) - bahkan dengan permukaan yang kasar. Hal ini menunjukkan bahwa pengukuran suhu permukaan yang akurat dapat dicapai dengan menggunakan termokopel tambahan dan lembaran yang sesuai antara pelat dan sampel. Penyimpangan small antara hasil pengujian GHP dan HFM sudah menunjukkan kemampuan kinerja yang tinggi dari kedua metode tersebut.