Inleiding
De HFM 446 Lambda is een waardevol instrument voor het onderzoek naar de Thermische geleidbaarheidThermische geleidbaarheid (λ met de eenheid W/(m-K)) beschrijft het transport van energie - in de vorm van warmte - door een massa-lichaam als gevolg van een temperatuurgradiënt (zie fig. 1). Volgens de tweede wet van de thermodynamica stroomt warmte altijd in de richting van de lagere temperatuur.thermische geleidbaarheid van isolatiematerialen, die bijvoorbeeld worden gebruikt voor de thermische isolatie van gebouwen. Een betere thermische isolatie van gebouwen leidt tot een lager energieverbruik voor verwarming in de winter en koeling in de zomer, en dus uiteindelijk tot een kleinereCO2-voetafdruk.
Als ontwikkelaar en fabrikant van thermoanalytische instrumenten houdt NETZSCH ook rekening met deCO2-voetafdruk van zijn meetapparatuur. Eén aspect hiervan is de energie die nodig is voor de werking van een HFM 446 Lambda bij de klant. Het energieverbruik van de HFM 446 Lambda Eco-Line is aanzienlijk verminderd in vergelijking met dat van oudere modellen dankzij kortere meettijden enerzijds en energiebesparing tijdens het gebruik in de zogenaamde Eco-modus anderzijds. Oudere modellen kunnen natuurlijk volledig worden opgewaardeerd naar de Eco-Line.
Energieverbruik tijdens een meting
Tabel 1 geeft een overzicht van het stroomverbruik van de drie HFM 446 Lambda instrumenten (Small, Medium en Large) tijdens een typische meting op een NIST SRM 1450d vezelplaat over het gehele temperatuurbereik van de HFM 446. Het opgenomen vermogen werd gemeten en geregistreerd met een wattmeter.
Tabel 1: Gemiddeld stroomverbruik van de HFM 446 (meetunit en koeler) tijdens een meting op NIST SRM 1450d tussen 80 °C en -10 °C gemiddelde monstertemperatuur (10 instelpunten, ΔT=20 K).
| Small | Medium | Large | |
|---|---|---|---|
| Meeteenheid [kW] | 0.2 | 0.3 | 0.2 |
| Koelmachine [kW] | 0.5 | 0.8 | 0.8 |
Het totale stroomverbruik van de HFM 446 Small is ongeveer 0,7 kW en dat van de HFM 446 Medium en Large elk ongeveer 1,0 kW. Het totale jaarlijkse energieverbruik kan worden berekend door het stroomverbruik te vermenigvuldigen met de meettijd (zie onderstaand hoofdstuk) en het aantal metingen.
Kortere meettijden
Een van de belangrijkste voordelen van de HFM 446 Lambda Eco-Line is een kortere meettijd dan de oudere HFM 446 modellen, maar met dezelfde nauwkeurigheid van de resultaten. De kortere meettijden worden bereikt door een betere regeling van de plaattemperatuur, een betere filtering van de warmtestroomsignalen en meer verfijnde stabiliteitscriteria. De kortere meettijd wordt geïllustreerd in figuur 2 die een vergelijking laat zien van de gemiddelde temperatuurcurves van een HFM 446 Lambda Small Eco-Line vs. oudere modellen tijdens een thermische geleidbaarheidsmeting op NIST SRM 1450d tussen gemiddelde monstertemperaturen van 80°C en -10°C (10 instelpunten, ΔT=20 K). Met de Eco-Line versie duurt de hele meting in dit geval ongeveer 370 minuten, wat ongeveer 200 minuten of 35% sneller is dan de oudere modellen.
In het algemeen hangt de meettijd natuurlijk af van de eigenschappen van het monster, de meetomstandigheden en de grootte van het HFM-instrument (Small, Medium of Large). Tabel 2 toont de gemiddelde relatieve verkorting van de meettijd voor elk instrumenttype in de HFM 446 Eco-Line voor enkele voorbeeldmonsters.
Tabel 2: Gemiddelde relatieve vermindering in meettijden met de nieuwe HFM 446 Lambda Eco-Line
| Small | Medium | Large | |
|---|---|---|---|
| NIST SRM 1540d | -35% | -21% | -31% |
| IRMM440 | n.v.t. | -18% | -30% |
| Pyrex met instrumentenpakket | -21% | -34% | n.b. |
| VIP | -26% | -36% | -5% |
| Specifieke warmtecapaciteit (cp)Warmtecapaciteit is een materiaalspecifieke fysische grootheid, bepaald door de hoeveelheid warmte die aan een proefstuk wordt toegevoerd, gedeeld door de resulterende temperatuurstijging. De specifieke warmtecapaciteit is gerelateerd aan een massa-eenheid van het proefstuk.cp: vaste polymeren | -27% | -36% | n.b. |
Voor standaard isolatiematerialen zoals 1450d en IRMM440 glasvezelplaten is de tijdsbesparing tussen 20 en 35%. Metingen zijn tot een derde sneller op monsters met een hogere warmtegeleiding, zoals Pyrex borosilicaatglas, of op producten met een zeer lage warmtegeleiding, zoals vacuüm isolatiepanelen (VIP). Bij het meten van de Specifieke warmtecapaciteit (cp)Warmtecapaciteit is een materiaalspecifieke fysische grootheid, bepaald door de hoeveelheid warmte die aan een proefstuk wordt toegevoerd, gedeeld door de resulterende temperatuurstijging. De specifieke warmtecapaciteit is gerelateerd aan een massa-eenheid van het proefstuk.specifieke warmtecapaciteit op vaste polymeren zoals PE-HD of POM-C kan de verkorting van de meettijd oplopen tot 30%.
De getallen in tabel 2 geven direct de energie en kosten weer die voor elk van deze HFM-metingen bespaard kunnen worden.
Een directe vergelijking van de meettijden zelf is echter niet het enige aspect dat in aanmerking moet worden genomen. Met oudere modellen van de HFM 446 was het bijvoorbeeld mogelijk om één monster per werkdag te meten, omdat een meting met 10 instelpunten in sommige gevallen van 's ochtends tot 's avonds duurde. Aan het einde van zo'n meting is de operator meestal niet meer in het laboratorium en kan hij het volgende monster niet inbrengen; er kan dus geen nieuwe meting worden gestart waarmee de resterende uren van de dag en nacht kunnen worden benut. Met de snellere HFM 446 Eco-Line is dezelfde meting waarschijnlijk al in de middag klaar en kan het volgende monster meteen worden gemeten. In dit voorbeeld kunnen met de HFM 446 Eco-Line niet één, maar twee preparaten per dag worden onderzocht, wat leidt tot een 100% hogere efficiëntie voor dergelijke uitgebreide langdurige metingen.
Modus stationair en Eco
Als er geen meting wordt uitgevoerd (stand-bymodus), kan de HFM Eco-Line in de Idle- of Eco-modus staan.
- In Idle Mode worden de plaattemperaturen van de HFM op vooraf gedefinieerde waarden gehouden, zodat snel een nieuwe meting op die plaattemperaturen kan worden gestart. De koeler draait ook in Idle Mode, met een stroomverbruik tussen 0,5 en 1,0 kW.
- In de nieuwe Eco Mode zijn de HFM plaattemperatuurregeling en de koelmachine uitgeschakeld. Daarom is het energieverbruik van het hele systeem in de Eco Mode bijna nul.
De software SmartMode biedt een door de gebruiker te definiëren tijdschema zoals getoond in afbeelding 3 om de Idle of Eco Mode te activeren. Als er 's nachts of in het weekend geen metingen worden uitgevoerd, zijn de energiebesparingen in Eco Mode aanzienlijk. Opgemerkt moet worden dat het uitschakelen van de koelmachine via de software, zoals de Eco-Line instrumenten doen in Eco Mode, niet mogelijk was met oudere modellen van de HFM 446 Lambda.
Samenvatting
Metingen met de HFM 446 Lambda Eco-Line kunnen tot 40% sneller verlopen dan met oudere modellen van de HFM 446. Daarnaast maakt de zogenaamde Eco Mode het mogelijk om de koelmachine uit te schakelen volgens een door de gebruiker gedefinieerd tijdschema wanneer er geen meting wordt uitgevoerd. Afhankelijk van de meetvolgorde kunnen de twee verbeteringen resulteren in een 100% hogere efficiëntie in combinatie met een lager elektriciteitsverbruik. Dit laatste komt niet alleen overeen met besparingen op operationele kosten en - last but not least - draagt het bij aan een vermindering van deCO2-uitstoot.
Oudere modellen kunnen natuurlijk volledig worden opgewaardeerd naar de Eco-lijn. Vraag uw lokale vertegenwoordiger naar een upgrade van uw HFM.