Introducere
Performanța termică a materialelor de construcție rigide și cu conductivitate termică ridicată (rezistență termică redusă), cum ar fi cheresteaua, plăcile de gips-carton, betonul, piatra și alte produse de zidărie, poate fi măsurată cu ajutorul instrumentelor HFM și GHP (figurile 1 și 2). Aceste metode sunt tehnici de testare standardizate, iar aplicația (materiale izolante și de construcție) este strâns legată, de exemplu, de următoarele standarde:
- ISO 8301:1991: Izolare termică - Determinarea rezistenței termice în regim staționar și a proprietăților aferente - Aparat de măsurare a debitului de căldură.
- ISO 8302:1991: Izolație termică - Determinarea rezistenței termice în regim staționar și a proprietăților aferente - Aparat cu placă fierbinte protejată.
- ASTM C518: Metodă standard de testare pentru măsurarea fluxului de căldură în regim staționar și a proprietăților de transmisie termică cu ajutorul aparatului de măsurare a fluxului de căldură.
- ASTM C177: Metodă standard de testare pentru măsurarea fluxului de căldură în regim staționar și a proprietăților de transmisie termică cu ajutorul aparatului cu placă caldă protejată.
- DIN EN 12667/12939:2001: Performanța termică a materialelor de construcție și a produselor - Determinarea rezistenței termice cu ajutorul metodei plăcii fierbinți păzite și a debitmetrului de căldură - produse (groase) cu rezistență termică ridicată și medium.
- DIN EN 13163:2001: Produse termoizolante pentru clădiri - Produse fabricate din polistiren expandat (EPS) - Specificație.
Cu metoda GHP absolută se poate obține o precizie de ±2%. Metoda HFM necesită o calibrare a instrumentului. În funcție de materialul de referință, se pot obține, de asemenea, precizii de ±2%.
Cum să manipulați eșantioanele rigide cu suprafețe rugoase
Cu toate acestea, ambele metode pot necesita o pregătire atentă a probelor și tehnici speciale pentru măsurarea exactă a temperaturii suprafeței. Materialele menționate mai sus (de exemplu, betonul) pot avea suprafețe rugoase, iar pregătirea unor suprafețe paralele și cu o temperatură ridicată poate fi dificilă. Ca urmare, o rezistență termică de interfață semnificativă (scădere a temperaturii) poate fi prezentă în orice spațiu de aer dintre plăcile instrumentului și suprafețele probei. Dacă această rezistență termică devine semnificativă în comparație cu rezistența termică a probei, senzorii de temperatură montați pe suprafața plăcii nu mai pot fi utilizați pentru a măsura diferența de temperatură pe probă. O tehnică constă în montarea de termocupluri suplimentare cu diametrul de small pe suprafețele probei și plasarea unei foi de interfață elastică, cum ar fi cauciucul siliconic, între plăci și suprafețele probei, după cum se arată în figura 3 de mai jos.
Parametrii de măsurare
Pentru acest studiu, trei perechi de probe de beton (305 mm pe 305 mm cu o grosime de aproximativ 50 mm) au fost testate folosind metoda GHP (față-verso), iar apoi fiecare dintre cele șase probe a fost testată folosind metoda HFM. Pentru fiecare metodă, au fost utilizate termocupluri montate pe suprafața probei și foi de interfață din cauciuc siliconic cu grosimea de aproximativ 2 mm. HFM 436 a fost calibrat folosind placa din fibră de sticlă NIST 1450b (Standard Reference Material®) cu o grosime de 25 mm. Măsurarea temperaturii s-a realizat prin conectarea termocuplurilor eșantionului la canalele de achiziție de date utilizate pentru termocuplurile plăcii, iar apoi reglarea automată a setului de oprire din software a putut ajusta temperaturile plăcii în timpul testului pentru a obține diferența de temperatură specificată pentru eșantion. Parametrii de echilibru au fost setați la 1% (grosier) și 0,1% (fin). Testele au fost efectuate la temperatura camerei (temperatura medie a probei, a se vedea tabelul 1). Diferența de temperatură dintre cele două plăci GHP a fost de aproximativ 26 K, cu o diferență de temperatură de 12 K în întreaga probă. Pentru HFM, diferența de temperatură a plăcilor a fost de aproximativ 18 K, cu 8 K în întreaga probă.
Rezultatele testelor
Rezultatele sunt prezentate în tabelul 1. Conductivitatea termică de 1,8 W/(m.K) pentru proba de beton cu DensitateDensitatea masică este definită ca raportul dintre masă și volum. densitate mai mare C este semnificativ mai mare comparativ cu 1,2 - 1,3 W/(m.K) pentru A și B, așa cum era de așteptat. Acordul dintre metode este destul de bun, în special având în vedere rezistența termică scăzută a probelor și suprafețele imperfecte. Media conductivității termice măsurate prin HFM pentru probele individuale variază de la 4,1% mai mică la 2,4% mai mare în comparație cu măsurarea GHP a ambelor probe.
Tabelul 1: Măsurarea conductivității termice a betonului prin GHP și HFM
Eșantion | Grosime (mm) | DensitateDensitatea masică este definită ca raportul dintre masă și volum. Densitate (Kg/m3) | Temperatura medie medie (°C) | Conductivitate termică conductivității (W/(m.K)) | Rezistența termică rezistență termică (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 (avg., HFM) | 52.6 | 1896 | 23.9 | 1.31 | 0.0404 |
| Variație | -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 (avg., HFM) | 51.1 | 1909 | 24.0 | 1.22 | 0.0419 |
| Variație | -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 (avg., HFM) | 51.4 | 2297 | 23.6 | 1.80 | 0.0286 |
| Variație | 2.4% | ||||
Concluzie
Atât metoda GHP absolută, cât și metoda HFM relativă sunt calificate pentru a determina conductivitatea termică și rezistența termică a materialelor de construcție rigide și cu conductivitate termică ridicată (>1 W/(m.K)), chiar și cu suprafețe rugoase. S-a demonstrat că se pot obține măsurători precise ale temperaturii suprafeței prin utilizarea de termocupluri suplimentare și de foi elastice între plăci și probă. Abaterea small dintre rezultatele testelor GHP și HFM indică deja capacitatea de performanță ridicată a ambelor metode.