Kenevir Yalıtım Dolgu Malzemesinin Termofiziksel Özellikleri

Giriş

Genişletilmiş polipropilen ve taş yünü gibi geleneksel yalıtım malzemeleri genellikle panel şeklinde bulunur. Bununla birlikte, zeminler ve çatılar için üflemeli ve gevşek dolgu yalıtımları da yaygın olarak kullanılmaktadır.

Buna bir örnek, bitümlü kenevir lifi ile üretilen bir yalıtım ve tesviye dolgusudur. Mekanik ve işleme avantajlarının yanı sıra, bir malzemenin termofiziksel özellikleri de performansında belirleyici bir rol oynar. Isı iletkenliği, ısının yalıtım malzemesi içinden ne kadar etkili bir şekilde aktarıldığını veya yalıtım tarafından ne kadar etkili bir şekilde tutulduğunu belirler; bu da enerji verimliliği ve yaşam konforu açısından önemlidir. Ayrıca, özgül ısı kapasitesi, malzemenin zaman içinde ne kadar ısı depolayabileceğini ve salabileceğini gösterir. Bu nedenle, zemin yapısını en uygun şekilde tasarlamak ve yapı fiziği gerekliliklerini güvenilir bir şekilde karşılamak için bu özelliklerin tam olarak anlaşılması şarttır.

Yöntem

Birçok ölçüm sistemi, ısı iletkenliği ve özgül ısı kapasitesi gibi yığın malzemelerin termofiziksel özelliklerini belirlemekte zorluk çeker. Bu zorluklardan biri malzemenin şekli, diğeri ise nispeten yüksek homojen olmama derecesidir.

Yalıtım malzemelerinin ısı iletkenliği, HFM (ısı akış ölçer) yöntemi kullanılarak hızlı ve hassas bir şekilde belirlenebilir. Bu yöntemde, genellikle katı haldeki bir numune, her biri belirli bir sıcaklıkta tutulan sıcak ve soğuk plakalar arasına yerleştirilir. Ortaya çıkan ısı akısı, ısı akısı sensörleri kullanılarak ölçülür. Numunenin kalınlığı ve önceden belirlenmiş kalibrasyon faktörleri ile birlikte, numunenin ısı iletkenliği çeşitli sıcaklık noktalarında belirlenir. Şekil 1, ısı iletkenliğini de içeren tipik bir sıcaklık profilini göstermektedir.

Panel şeklindeki yalıtım malzemeleri gibi, gevşek ve dökme yalıtım malzemeleri de ince tabanlı bir çerçeve içinde ölçülür. Taban o kadar incedir ki, ısıl direnci ihmal edilebilir düzeyde kabul edilebilir. Çerçeve, ölçümü etkilememesi için ölçüm alanının dışında tutulur.

Özgül ısı kapasitesini belirlemek için en yaygın olarak DSC (diferansiyel taramalı kalorimetri) yöntemi kullanılır. Ancak, yalıtım malzemeleri için numune boyutu nispeten küçüktür ( small); çapı yaklaşık 4 mm ve kalınlığı sadece 1 mm'dir. Ayrıca, hassas ölçümler için yüksek bir başlangıç ağırlığı ve numune ile pota arasında iyi bir temas gereklidir. Bu üç faktör, DSC yöntemiyle gevşek dolgu yalıtım malzemelerinin özgül ısı kapasitesinin ölçülmesini pratik olmayan ve zor bir işlem haline getirir. HFM, bu tür numuneler için doğru çözümü sunar. HFM, large hacimde (örneğin, birkaç litre) analiz yapabilir. Bu da ölçümü daha temsil edici hale getirir. Ayrıca, HFM yöntemi kararlı durumdadır. Öz ısı kapasitesi belirlenirken, plakalar ile numune arasındaki temas, DSC ölçümüne kıyasla daha az kritik öneme sahiptir._{Öz ısı} kapasitesi (_{Özgül Isı Kapasitesi (cp)Isı kapasitesi, numuneye verilen ısı miktarının ortaya çıkan sıcaklık artışına bölünmesiyle belirlenen, malzemeye özgü fiziksel bir niceliktir. Özgül ısı kapasitesi, numunenin birim kütlesiyle ilişkilidir.cp)} belirlemesi için, ısı akısı sıfıra düşene kadar her iki plaka da aynı sıcaklıkta (Sıfır ΔT) tutulur. Ardından, her iki plaka için de örneğin 10 K'lik bir sıcaklık artışı başlatılır ve ısı akısı tekrar sıfıra düşene kadar sistemin nihai sıcaklığa ulaşmasına izin verilir. Sıcaklık değiştiğinde eklenen ısı miktarı, numunenin özgül ısı kapasitesini ölçmek için kullanılabilir. Şekil 2, bu ölçümün sıcaklık profilini göstermektedir. Burada,_Qupper üst plakadaki sensörden geçen ısı akısı,_Qlower alt plakadaki sensörden geçen ısı akısı ve_Qtotal ise her iki sensörden gelen ısı akılarının toplamıdır._Qtotal'ın altındaki alan, özgül ısı kapasitesini hesaplamak için kullanılır.

Sonuçlar

Şekil 4’te gösterildiği gibi, sonuçlar, bitümlü kenevir saplarının dolgu malzemesi olarak kullanıldığında sahip olduğu ısı iletkenliğini ve özgül ısı kapasitesini ortaya koymaktadır. Bitümlü kenevir sapı yalıtım dolgusunun ısı iletkenliği, sıcaklığın artmasıyla birlikte hafifçe yükselir; bu durum, yalıtım malzemelerine özgü tipik sıcaklık davranışıyla tutarlıdır. Öz ısı kapasitesi, her iki tekrarlı ölçümde (Test 1 ve Test 2) tutarlı bir şekilde yaklaşık 1.500 ila 1.630 J/(g·K) aralığında kalmakta ve sıcaklığın artmasıyla birlikte hafif bir artış göstermektedir. Bu malzemeler için belirlenen değerler, biyo-bazlı, bitümlü gevşek dolgu yalıtım malzemeleri için tipik ve beklenen aralıkta yer almaktadır. Genel olarak, ölçümler doğal elyaflı gevşek dolgu yalıtım malzemelerine özgü orta düzeyde ısı iletkenliğinin, iyi bir ısı depolama kapasitesiyle birleştiğini doğrulamaktadır.

Özet

Bu ölçümler, söz konusu yöntemin HFM 706 Lambda Medium bitümlü kenevir lifi gibi ölçülmesi zor yalıtım malzemelerinin termofiziksel özelliklerinin hassas ve pratik bir şekilde belirlenmesine olanak sağladığını göstermektedir. small 'in numune boyutu, homojen olmayan dökme malzemeler için uygun değildir; buna karşın, large numune hacmine sahip HFM, özgül ısı kapasitesinin de temsili ve tekrarlanabilir bir şekilde ölçülmesine olanak tanır. Bu kararlı durum ölçüm yöntemi, Termal İletkenlikTermal iletkenlik (W/(m-K) birimiyle λ), sıcaklık gradyanının bir sonucu olarak enerjinin - ısı şeklinde - kütleli bir cisim boyunca taşınmasını tanımlar (bkz. Şekil 1). Termodinamiğin ikinci yasasına göre, ısı her zaman düşük sıcaklık yönünde akar.termal iletkenlik (0,0547 ila 0,0584 W/(m·K)) ve özgül ısı kapasitesi (1.500 ila 1.630 J/(g·K)) için tutarlı sonuçlar sunar; bu değerler, biyo-bazlı yalıtım malzemeleri için beklenen değerlerle iyi bir uyum içindedir. Böylelikle HFM 706, özellikle dökme malzemeler için, yapı fiziği ile ilgili parametreleri güvenilir bir şekilde belirlemek amacıyla geleneksel test yöntemlerine karşı güvenilir bir alternatif olduğunu kanıtlamaktadır.