Echipamente utilizate:
GHP 456 Titan® – Guarded Hot Plate
HFM 446 Lambda Eco-Line / Lambda Medium – Heat Flow Meter
Domeniu de aplicare: Materiale de construcții
Betonul poros este unul dintre cele mai cunoscute și utilizate materiale termoizolante din industria construcțiilor. Una dintre cele mai importante proprietăți ale materialelor izolatoare este conductivitatea termică (λ).
Conductivitatea termică, exprimată în W/(m·K), descrie capacitatea unui material de a transfera energia termică sub acțiunea unui gradient de temperatură. Conform celui de-al doilea principiu al termodinamicii, căldura se transferă întotdeauna din zona cu temperatură mai ridicată către zona cu temperatură mai scăzută.
Pentru caracterizarea termică a materialelor izolatoare sunt utilizate în principal două metode în regim staționar:
- Heat Flow Meter (HFM) – metoda fluxului de căldură;
- Guarded Hot Plate (GHP) – metoda plăcii calde protejate.
Ambele reprezintă metode standardizate pentru determinarea conductivității termice a materialelor termoizolante.
Parametrii măsurătorilor
Conductivitatea termică efectivă a materialelor poroase depinde într-o măsură considerabilă de densitatea acestora.
Densitatea reprezintă raportul dintre masa și volumul unui material.
În cadrul acestui studiu au fost investigate două probe de beton poros cu dimensiunile 300 × 250 × 60 mm (Figura 3), având densități ușor diferite. Determinarea conductivității termice a fost realizată cu echipamentele HFM 446 Lambda Medium (Figura 2) și GHP 456 HT Titan® (Figura 1), în intervalul de temperatură cuprins între 10°C și 75°C.
Metoda HFM 446 Lambda Medium utilizează o metodă relativă, cu o configurație asimetrică, bazată pe calibrarea senzorilor de flux termic cu ajutorul unui material etalon cunoscut. Probele sunt analizate individual.
În schimb, GHP 456 HT Titan® utilizează o metodă absolută, cu o configurație simetrică, în cadrul căreia sunt măsurate simultan două probe similare.
Rezultatele măsurătorilor
În cazul analizat, cele două probe de beton poros au prezentat densități ușor diferite:
Proba 1: aproximativ 516 kg/m³
Proba 2: aproximativ 543 kg/m³
Diferența de densitate dintre cele două probe este de aproximativ 5%.
Figura 4 prezintă valorile conductivității termice determinate pentru cele două probe.
Punctele portocalii reprezintă rezultatele obținute pentru Proba 1 utilizând metoda HFM, iar punctele albastre corespund Probei 2.
Rezultatele arată că Proba 1 prezintă o conductivitate termică cu 6–7% mai mică decât Proba 2, ca urmare a densității sale mai reduse.
Valorile medii calculate pe baza măsurătorilor individuale realizate prin metoda HFM coincid aproape perfect cu valorile obținute prin metoda GHP, în cadrul căreia cele două probe au fost măsurate simultan.
Abaterea dintre cele două metode este mai mică de 0,8%, demonstrând o foarte bună concordanță între rezultate.
Metode de determinare a conductivității termice
Metodele în regim staționar pentru determinarea conductivității termice necesită existența unui flux de căldură constant și unidirecțional prin probă pe întreaga durată a măsurătorii. Acest lucru este realizat prin aplicarea continuă a unei surse și a unui absorbant de căldură la cele două fețe ale probei.
Metode utilizate:
- Heat Flow Meter (HFM)
- Guarded Hot Plate (GHP)
În schimb, în cazul metodelor tranzitorii, energia termică transmisă prin material nu este constantă, iar debitul de căldură variază în timp. Acest comportament este generat, de exemplu, prin aplicarea unui impuls termic de scurtă durată asupra probei.
Metodă reprezentativă:
- Laser Flash Analysis (LFA)
Concluzii
Conductivitatea termică a două probe de beton poros cu densități diferite a fost investigată utilizând două metode standardizate în regim staționar: Heat Flow Meter (HFM) și Guarded Hot Plate (GHP).
Măsurătorile individuale realizate prin metoda HFM au evidențiat influența densității asupra conductivității termice, proba cu densitate mai redusă prezentând valori mai mici ale conductivității.
În același timp, echipamentul GHP poate analiza simultan probe cu proprietăți ușor diferite, furnizând o valoare medie reprezentativă.
Rezultatele obținute prin cele două metode sunt în foarte bună concordanță, diferența dintre valorile determinate fiind sub 0,8%.
Atât HFM, cât și GHP, reprezintă soluții fiabile și precise pentru caracterizarea termică a materialelor termoizolante utilizate în industria construcțiilor.