Inledning
Den termiska prestandan hos styva byggmaterial med högre Termisk konduktivitetVärmekonduktivitet (λ med enheten W/(m-K)) beskriver transporten av energi - i form av värme - genom en masskropp som ett resultat av en temperaturgradient (se fig. 1). Enligt termodynamikens andra huvudsats strömmar värme alltid i riktning mot den lägre temperaturen.värmeledningsförmåga (lägre värmemotstånd), t.ex. virke, gipsskivor, betong, sten och andra murverksprodukter, kan mätas med HFM- och GHP-instrumenten (fig. 1 och 2). Dessa metoder är standardiserade testtekniker och tillämpningen (isolerings- och byggnadsmaterial) är starkt kopplad till t.ex. följande standarder:
- ISO 8301:1991: Värmeisolering - Bestämning av värmemotstånd vid stationärt tillstånd och relaterade egenskaper - Apparat för värmeflödesmätning.
- ISO 8302:1991: Värmeisolering - Bestämning av värmemotstånd vid stationärt tillstånd och relaterade egenskaper - Apparat med bevakad värmeplatta.
- ASTM C518: Standard testmetod för mätning av värmeflöde i stationärt tillstånd och termiska transmissionsegenskaper med hjälp av värmeflödesmätare.
- ASTM C177: Standardprovningsmetod för mätning av värmeflöde vid stationära förhållanden och termiska transmissionsegenskaper med hjälp av en bevakad värmeplatta.
- DIN EN 12667/12939:2001: Byggmaterials och byggprodukters termiska egenskaper - Bestämning av värmemotstånd med hjälp av metoder med skyddad värmeplatta och värmeflödesmätare - (tjocka) produkter med högt och medium värmemotstånd.
- DIN EN 13163:2001: Värmeisoleringsprodukter för byggnader - Fabrikstillverkade produkter av expanderad polystyren (EPS) - Specifikation.
Med den absoluta GHP-metoden kan en noggrannhet på ±2% uppnås. HFM-metoden kräver en kalibrering av instrumentet. Beroende på referensmaterialet kan noggrannheter på ±2% också uppnås.
Hur man hanterar styva prover med ojämna ytor
Båda metoderna kan dock kräva noggrann provberedning och speciella tekniker för noggranna mätningar av yttemperaturen. De ovan nämnda materialen (t.ex. betong) kan ha skrovliga ytor och det kan vara svårt att förbereda termiskt mycket flacka och parallella ytor. Som ett resultat av detta kan ett betydande termiskt gränssnittsmotstånd (temperaturfall) finnas i eventuella luftspalter mellan instrumentplattorna och provytorna. Om detta värmemotstånd blir betydande jämfört med provets värmemotstånd kan temperaturgivare som är monterade i plattans yta inte längre användas för att mäta temperaturskillnaden över provet. En teknik är att montera ytterligare termoelement med en diameter på small på provytorna och placera ett eftergivligt gränssnittsark, t.ex. silikongummi, mellan plattorna och provytorna enligt figur 3 nedan.
Mätning av parametrar
För denna studie testades tre par betongprover (305 mm x 305 mm x cirka 50 mm tjocklek) med GHP-metoden (dubbelsidig), och sedan testades vart och ett av de sex proverna med HFM-metoden. För varje metod användes ytmonterade termoelement på proverna och gränssnittsark av silikongummi med en tjocklek på cirka 2 mm. HFM 436 kalibrerades med hjälp av NIST 1450b (Standard Reference Material®) glasfiberskiva med en tjocklek på 25 mm. Temperaturmätningen utfördes genom att ansluta provets termoelement till de datainsamlingskanaler som användes för plattans termoelement och sedan kunde den automatiska off set-justering i programvaran justera plattans temperaturer under testet för att få den specificerade temperaturskillnaden för provet. Jämviktsparametrarna var inställda på 1% (grov) och 0,1% (fin). Testerna utfördes vid rumstemperatur (medeltemperatur för provet, se tabell 1). Temperaturskillnaden mellan de två GHP-plattorna var ca 26 K med en temperaturskillnad på 12 K över hela provet. För HFM var temperaturskillnaden mellan plattorna ca 18 K med 8 K över hela provet.
Testresultat
Resultaten presenteras i tabell 1. Värmekonduktiviteten på 1,8 W/(m.K) för betongprovet C med högre TäthetMassdensiteten definieras som förhållandet mellan massa och volym. densitet är betydligt högre jämfört med 1,2 - 1,3 W/(m.K) för A och B, som förväntat. Överensstämmelsen mellan metoderna är ganska god, särskilt med tanke på provernas låga värmemotstånd och ofullständiga ytor. Medelvärdet för värmeledningsförmågan mätt med HFM för de enskilda proverna varierar från 4,1% lägre till 2,4% högre jämfört med GHP-mätningen för båda proverna.
Tabell 1: Mätningar av värmeledningsförmågan hos betong med GHP och HFM
Provbitar | Tjocklek (mm) | Densitet (Kg/m3) | Medelvärde temperatur (°C) | Termisk ledningsförmåga (W/(m.K)) | Termisk motstånd (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 (genomsnitt, HFM) | 52.6 | 1896 | 23.9 | 1.31 | 0.0404 |
| Variation | -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 (genomsnitt, HFM) | 51.1 | 1909 | 24.0 | 1.22 | 0.0419 |
| Variation | -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 (genomsnitt, HFM) | 51.4 | 2297 | 23.6 | 1.80 | 0.0286 |
| Variation | 2.4% | ||||
Slutsats
Både den absoluta GHP- och den relativa HFM-metoden är kvalificerade för att bestämma värmeledningsförmågan och värmemotståndet hos styva och byggmaterial med högre Termisk konduktivitetVärmekonduktivitet (λ med enheten W/(m-K)) beskriver transporten av energi - i form av värme - genom en masskropp som ett resultat av en temperaturgradient (se fig. 1). Enligt termodynamikens andra huvudsats strömmar värme alltid i riktning mot den lägre temperaturen.värmeledningsförmåga (>1 W/(m.K)) - även med skrovliga ytor. Det visades att noggranna mätningar av yttemperaturen kan uppnås genom att använda ytterligare termoelement och eftergivliga skivor mellan plattorna och provet. Avvikelsen på small mellan GHP- och HFM-testresultaten indikerar redan de båda metodernas höga prestanda.