Introduzione
L'HFM 446 Lambda è uno strumento prezioso per l'indagine della Conduttività termicaLa conducibilità termica (λ con unità di misura W/(m-K)) descrive il trasporto di energia - sotto forma di calore - attraverso un corpo di massa come risultato di un gradiente di temperatura (vedi fig. 1). Secondo la seconda legge della termodinamica, il calore fluisce sempre nella direzione della temperatura più bassa.conduttività termica dei materiali isolanti, utilizzati per applicazioni quali l'isolamento termico degli edifici. smallUn migliore isolamento termico degli edifici porta a un minore consumo di energia per il riscaldamento in inverno e il raffreddamento in estate, e quindi, in ultima analisi, a una minore impronta diCO2.
In qualità di sviluppatore e produttore di strumenti termoanalitici, NETZSCH tiene conto anche dell'impronta diCO2 dei suoi dispositivi di misura. Un aspetto di questo aspetto è l'energia richiesta per il funzionamento di un HFM 446 Lambda presso la sede del cliente. Il consumo energetico dell'HFM 446 Lambda Eco-Line è stato significativamente ridotto rispetto a quello dei modelli precedenti, grazie a tempi di misura più brevi e al risparmio energetico durante il funzionamento nella cosiddetta modalità Eco. I modelli più vecchi possono naturalmente essere completamente aggiornati alla linea Eco.
Consumo di energia durante una misurazione
La Tabella 1 riassume il consumo di energia dei tre strumenti HFM 446 Lambda (Small, Medium e Large) durante una misura tipica su un pannello di fibra NIST SRM 1450d per l'intero intervallo di temperatura dell'HFM 446. Il consumo di energia è stato misurato e registrato con un wattmetro.
Tabella 1: Consumo medio di energia dell'HFM 446 (unità di misura e refrigeratore) durante una misurazione sul NIST SRM 1450d tra 80°C e -10°C di temperatura media del campione (10 set point, ΔT=20 K).
| Small | Medium | Large | |
|---|---|---|---|
| Unità di misura [kW] | 0.2 | 0.3 | 0.2 |
| Refrigeratore [kW] | 0.5 | 0.8 | 0.8 |
Il consumo totale di energia dell'HFM 446 Small è di circa 0,7 kW e quello degli HFM 446 Medium e Large di circa 1,0 kW ciascuno. L'intero consumo energetico annuale può essere calcolato trovando il consumo di energia moltiplicato per il tempo di misurazione (vedere la sezione seguente) e il numero di misurazioni.
Tempi di misurazione più brevi
Uno dei principali vantaggi dell'HFM 446 Lambda Eco-Line è la riduzione dei tempi di misura rispetto ai vecchi modelli HFM 446, ma con la stessa accuratezza dei risultati. La riduzione dei tempi di misura è ottenuta grazie a un migliore controllo della temperatura delle piastre, a un migliore filtraggio dei segnali di flusso termico e a criteri di stabilità più sofisticati. La riduzione dei tempi di misura è illustrata nella figura 2, che mostra un confronto delle curve di temperatura media transitoria di un HFM 446 Lambda Small Eco-Line rispetto ai modelli precedenti durante una misura di conducibilità termica su NIST SRM 1450d tra temperature medie del campione di 80°C e -10°C (10 set point, ΔT=20 K). Con la versione Eco-Line, l'intera misurazione richiede circa 370 minuti, ossia circa 200 minuti o il 35% in più rispetto ai modelli precedenti.
In generale, i tempi di misura dipendono ovviamente dalle proprietà del campione, dalle condizioni di misura e dalle dimensioni dello strumento HFM (Small, Medium o Large). La Tabella 2 mostra la riduzione relativa media del tempo di misura per ciascun tipo di strumento della linea HFM 446 Eco-Line per alcuni campioni esemplari.
Tabella 2: riduzione media relativa dei tempi di misura con il nuovo HFM 446 Lambda Eco-Line
| Small | Medium | Large | |
|---|---|---|---|
| NIST SRM 1540d | -35% | -21% | -31% |
| IRMM440 | n.d. | -18% | -30% |
| Pyrex con kit di strumentazione | -21% | -34% | n.d. |
| VIP | -26% | -36% | -5% |
| Capacità termica specifica (cp)La capacità termica è una grandezza fisica specifica del materiale, determinata dalla quantità di calore fornita al campione, divisa per l'aumento di temperatura risultante. La capacità termica specifica è correlata all'unità di massa del campione.cp: polimeri solidi | -27% | -36% | n.d. |
Per i materiali isolanti standard, come i pannelli in fibra di vetro 1450d e IRMM440, il risparmio di tempo è compreso tra il 20 e il 35%. Le misure sono più rapide fino a un terzo su campioni con una conducibilità termica più elevata, come il vetro borosilicato Pyrex, o su prodotti con una conducibilità molto bassa, come i pannelli isolanti sottovuoto (VIP). Quando si misura laCapacità termica specifica (cp)La capacità termica è una grandezza fisica specifica del materiale, determinata dalla quantità di calore fornita al campione, divisa per l'aumento di temperatura risultante. La capacità termica specifica è correlata all'unità di massa del campione. capacità termica specifica su polimeri solidi come il PE-HD o il POM-C, la riduzione del tempo di misura può raggiungere il 30%.
I numeri riportati nella tabella 2 riflettono direttamente l'energia e i costi che possono essere risparmiati per ciascuna di queste misure HFM.
Tuttavia, il confronto diretto dei tempi di misurazione non è l'unico aspetto da considerare. Ad esempio, con i vecchi modelli di HFM 446 era possibile misurare un campione per giorno lavorativo, perché una misurazione con 10 set point durava in alcuni casi dalla mattina alla sera. Al termine di tale misurazione, l'operatore di solito non è più in laboratorio e non può inserire il campione successivo; di conseguenza, non è possibile avviare una nuova misurazione con cui sfruttare le ore rimanenti del giorno e della notte. Con il più veloce HFM 446 Eco-Line, è probabile che la stessa misurazione sia già terminata nel pomeriggio e che il campione successivo possa essere misurato immediatamente. In questo esempio, con l'HFM 446 Eco-Line è possibile analizzare non solo uno, ma due campioni al giorno, con un'efficienza superiore del 100% per misure così complete e di lunga durata.
Modalità Idle ed Eco
Quando non è in corso alcuna misurazione (modalità standby), l'HFM Eco-Line può essere in modalità Idle o Eco.
- In modalità Idle, le temperature delle piastre HFM vengono mantenute a valori predefiniti, consentendo l'avvio rapido di una nuova misurazione a tali temperature. Il refrigeratore è in funzione anche durante la modalità Idle, con un consumo energetico compreso tra 0,5 e 1,0 kW.
- Nella nuova modalità Eco, il controllo della temperatura delle piastre HFM e il refrigeratore sono spenti. Pertanto, il consumo energetico dell'intero sistema in modalità Eco è quasi nullo.
Il software SmartMode offre un orario definito dall'utente, come mostrato nella figura 3, per attivare la modalità Idle o Eco. Quando non viene eseguita alcuna misura durante la notte o il fine settimana, il risparmio energetico in modalità Eco è significativo. Va notato che lo spegnimento del refrigeratore tramite il software, come fanno gli strumenti Eco-Line in modalità Eco, non era possibile con i modelli precedenti dell'HFM 446 Lambda.
Sintesi
Le misure con l'HFM 446 Lambda Eco-Line possono essere fino al 40% più veloci rispetto ai modelli precedenti. Inoltre, la cosiddetta modalità Eco consente di spegnere il refrigeratore in base a un orario definito dall'utente quando non è in corso alcuna misura. A seconda delle sequenze di misura, i due miglioramenti possono portare a un aumento del 100% dell'efficienza e a una riduzione del consumo di energia elettrica. Quest'ultimo non corrisponde solo a un risparmio sui costi operativi e, non da ultimo, contribuisce a ridurre le emissioni diCO2.
Va notato che i modelli più vecchi possono essere aggiornati alla linea Eco. Chiedete al vostro rappresentante locale di aggiornare il vostro HFM.