Innhold
Elektronisk måling av dynamisk U-verdi
Hukseflux
Vi har valg å jobbe med sensorene fra www.Hukseflux.com, Heat flux plate HFP01. De måler varme fluksen gjennom veggen ved å ha en plate på utsiden og en plate på innsiden.
Informasjon
All informasjon her er generell informasjon fra HFP01 manualen. Informasjonen som fremkommer på denne siden trenger ikke ha noe med vårt prosjekt å gjøre.
Sensor HFP01 fra Hukseflux
HFP01 er en varmefluks-sensorplate som festes på veggen for å måle varmefluksen gjennom veggen.
Sensoren i HFP01 er et termoelement. Termoelementet måler temperaturforskjellen over den keramiske plastkomposittkroppen til HFP01 sensoren. Et termoelement er en passiv sensor, den krever ikke strøm. Varmefluksen, Φ (W/m²) kalkulerer du ved å dele HFP01 utgangen (U), med følsomheten(S). Følsomheten står i kalibreringssertifikatet som følger med HFP01 sensoren.
Φ=U/S (formel 2.0)
Måledata | Varmefluks |
|---|---|
utgangs måledata | Varmefluks |
Standard kabel lengde | 5 m |
IP beskyttelse klassen | IP67 |
Kabeldiameter | 4 x 10-3 m |
Nominelt driftstemperaturområde | -30 to +70 °C |
Følsomhet (nominell) | 60 x 10-6 V/(W/m)2 |
Måleområde | -2000 to +2000 W/m2 |
Usikkerhet om kalibrering/ feilmargin | ± 3 % (k = 2) |
sensor tykkelse | 5.4 x 10-3 m |
Options | longer cable length (10, 15, 20, 30, 40 m) |
Sensor termisk motstand | 71 x 10-4 K/(W/m2) |
Vaktbredde til størrelsesforhold | 5 m/m (as required by ISO 9869 D.3.1) |
Målområde | 8x10-4 (m2) |
1.sensor område, 2.keramisk beskyttelse, 3.kabel
På innsiden av sensoren finnes det mange små termoelementer koblet i serie. Hver spiss danner et enkeltelement og har to forskjellige metaller på hver sin side (1 og 2.). Det enkelte termoelementet genererer en spenning som er proporsjonal i forhold til temperaturforskjellen mellom varm og kald side. Når elementene er seriekoblet forsterkes signalet. I denne sensoren så ser du varm og kald side som nr. 4 og 5. Gjennomstrømningen (6) er linjer i forhold til temperaturforskjellen gjennom sensoren og den gjennomsnittlige temperaturkonduktiviteten til sensorens kropp, (3). Hele termoelementsensoren genererer en spenning proporsjonal i forhold til varmefluksen gjennom sensoren. Nøyaktigheten til sensoren bestemmes av produsenten gjennom kalibreringen, som du finner på kalibreringssertifikatet.
HFP01 opp i mot ISO 9869, med formler
Hukseflux bruker ISO 9869 som standard for hvordan sensorene er bygd opp og hvordan de skal avleses og omregnes. Varmeflukssensoren blir i ISO standarden nevnt som varmestrømsmåler (heat flow meter(HFM)).
ISO 9869 skiller mellom :
-
Varmemotstand R fra overflate til overflate gjennom ledning (varmeledningsmotstand), kalkulert gjennom varmefluks og overflatetemperaturdifferanse (eller den inverse verdien: Λ(lambda)-verdien eller varmekonduktansen)
-
Varmemotstand RT fra miljø(luft miljø) til miljø(luft miljø) gjennom konveksjon pluss ledning, kalkulert med varmefluks og omgivende lufttemperaturforskjell (eller den inverse verdi: U-verdi, eller varme transmisjon).
Hukseflux måler normalt varmeledningskonduktansen gjennom overflatetemperaturen på veggen:
2.1
Λ-verdi = 1/R.termisk,A = Φ/(T.overflate,innendørs-T.overflate,utendørs) (Formel 2.1)
Varmemotstanden R.termisk,A
for en gammel isolert vegg er 2,5K/(W/m²),
moderne vegg ligger rundt 6,7 K/(W/m²).
Termisk transmisjon regnes ut:
2.2
U-verdi = 1/Rtermisk A,B (Formel 2.2)
U-verdien inkluderer R.omgivelse,innendørs og R.omgivelse, utendørs transmisjonsgrenselag pluss stråletransmisjonsresistansen.
2.3
R.termisk A,B=R.termisk,A+R.omgivelse,inne+R.omgivelse,utendørs (Formel 2.3)
En typisk antagelse for en ikke ventilert vegg, med bruk av tallene fra formel 2.6 for to overflater.
2.4
Romgivelse,inne+ Romgivelse,ute=0,25K / (W/m2) (Formel 2.4)
Konveksjonstransporten av varmen fra veggen til luften, Φ, er en funksjon av konveksjonsvarmeoverføringskoeffisienten, hc, og temperaturforskjellen mellom luft og sensor.
2.5
Φ =hc(T.omgivelse-T.object) = 1/R.omgivelse (Formel 2.5)
Det er forventet en lufthastighet under 1 m/s innendørs i bygninger. I arbeidsareal vil typisk lufthastighet ligge under 0,5 m/s. Utendørs så kan lufthastigheten komme opp i 15 m/s under normale forhold og komme opp i 60 m/s ved kraftig storm.
En tilnærming av varmeoverføringskoeffisienten ved en enkelt overflate med moderat lufthastighet, V, og 5 W/(M²*K) for strålingsoverføringskoeffisienten er gitt ved:
2.6
h=hr+Hc=5+4V (Formel 2.6)
I henhold til ISO 9869, A.3.1, er det definert en felles verdi for varmeoverføringskoeffisienten ved konveksjon, hc, for en enkelt overflate til 3,0 W / (m² * k). I likningen ovenfor vil dette representere en vindhastighet på 0,75 m/s. den totale varmeoverføringskoeffisienten h for en overflate da er 8W/(m²*K). For to flater, Romgivelse,inne+Romgivelse,ute vil da bli 0,25 ved likning 2.4 stråle varmeoverføringskoeffisienten på 5W / (m²*K) ifølge Stefan-Bolzmann-loven, linearisert rundt 20°C.
Ved måling av termisk motstand av et bygningselement, skal testens varighet i følge standarden være minst 96 timer (ISO 9869 nr.7.2.3). Brukeren bør verifisere området med et termisk kamera for å kontrollere at området er representativt. Installasjonen bør ikke være i nærheten av potensielle kilder til feil, som termiske broer, sprekker, varme- eller kjøleinnretninger og vifter. Sensoren skal ikke bli utsatt for regn, snø eller direkte solstråling.
Installasjonen er beskrevet i ISO 9869 avsnitt 6.1.2. Standarden anbefaler bruk av termisk pasta og en passiv beskyttelsesring med en bredde til tykkelsesforhold på >5. Hukseflux fraråder bruk av termisk pasta fordi den har en tendens til å tørke ut. Silikonlim og dobbeltsidig tape er mer pålitelig.
I enkelte tilfeller kan vi inkludere kun nattdataene i analysen. Ved slutten av en test skal den oppnådde R-verdien ikke avvike med mer enn ± 5% fra verdien oppnådd 24 timer før.
I kapittel 7 og 8 i ISO-standarden blir det beskrevet korreksjoner for lagringseffekter (endringer i gjennomsnittlig veggtemperatur), tilsatt termisk motstand av varmeflukssensoren, som vi kallar motstands feilen, og feil forårsaket av de endelige dimensjoner av sensoren. Vi bruker termen om bøyningsfeil, mens ISO bruker begrepet operativ feil. ISO 9869 kapittel 9 viser eksempler på usikkerhetsvurderinger, som ankommer ved typiske usikkerheter i størrelsesorden ± 20% av målinger gjort på stedet av varmemotstander (mellom 14% og 28%).
Sensorer for måling av temperaturforskjell skal kalibreres til en nøyaktighet på ±0,1 ° C, se avsnitt 5.2 vedlegg D.3.2 sier at “bredden på beskyttelsesringen skal være minst 5 ganger tykkelsen av varmemengdemåleren”.
ASTM C 1155 og ASTM 1046 fokuserer på måling av termisk motstand R (fra
overflate til overflate). Dette er Rtherma, A i formel 2.1.
ASTM 1155 definerer en varmestrømningssensor eller varmestrømsomformer (HFT). Paragraf 5.8 angir at i løpet av testen innetemperaturen endrer seg mindre enn 3 ° C, og spesifiserer at tettheten av byggematerialet er <440 kg / m3. Områder med høy sideveis varmestrøm bør unngås. Tidskonstanter skal estimeres i henhold til ASTM 1046. Varigheten av testen er minst 24 timer, og en konvergerende test kan brukes til å bestemme total nødvendig tidsperiode
Bruksområde
-
Bygningens varmefluks
-
U-verdi og R-verdi målinger
-
Jordvarmefluks
Installasjon av HFP01
(Utdrag fra manual side 22,23)
Plassering:
Sensorene bør ikke utsettes for sol, regn, etc. Sensorene bør plasseres slik at de ikke utsettes for trekk/vind.
Bør ikke monteres i nærheten av termiske broer, sprekker, oppvarming/ kjøle-enheter eller vifter.
Skjerm sensoren ved å trekke for vinduene med gardiner eller persienner, slå av belysning som kan påvirke sensoren med varme fra lyskilden.
For detaljanalyse av et bygningselement kan sensoren plasseres innvendig og utvendig. Ved å måle begge sider får man en mer detaljert analyse av den termiske responstiden.
Orientering/
montering:
Sensorsidene er ekvivalente.
Anbefalt montering er med den røde siden pekende innover (varmside) og den blå siden utover (kaldside)(hvis sensoren er montert inne, anbefales det at den røde siden peker utover i rommet og den blå siden inn mot veggen.
Rød side mot varmt, blå side mot kaldt. Da er det et positvt utgangssignal når varmefluxsretningen er innendørs til utendørs. Reversering av sensorretningen vil forandre fortegnet på spenningsutgangen. Dette kan kompenseres ved å snu ledningene der sensoren er tilkoblet, eller gi verdiene negativt fortegn når man behandler dataen.
Utføre en
representativ
måling:
Det anbefales at det brukes > sensorer pr. måleplassering (vegg). Dette skaper redundans som forbedrer vurderingen av målenøyaktigheten.
Lage temperatur-
differanse:
For måling av termisk motstand av vegger, er det best å ha konstant høyt nivå av varmefluks; sterkt nedkjølt eller oppvarmet rom er ideelt. Varmeovner eller klimaanlegg for gi gode forhold for måling er anbefalt.
Mekanisk
montering:
Unngå luftgap mellom sensor og vegg. Luft termisk konduktiviteten er i område 0,02 W/(m*K), mens vanlig lim har en termisk konduktivitet på rundt 0,2 W/(m*K). Et luftgap på 0,1x10-3m øker den effektive termiske resistansen på sensoren med 60%.
Det anbefales bruk av dobbeltsidig tape til montering av sensorene når målingene ikke skal stå over lengre tid. Ved langvarig installasjon og for fylling av store sprekker, bruk silikon eller lim. Under herdingen må sensoren få hjelp til å holde seg på plass.
Det anbefaler ikke å bruke termisk pasta fordi det har en tendens til å tørke ut. Silikon eller dobbeltsidig tape er mer stabilt.
Montere
temperatur-
sensorer:
For Λ-verdi (lambda): temperatursensorene bør måle veggoverflatetemperatur. De er typisk montert rett ved flukssensorene på begge sidene av veggen.
For R-verdi (overgangsmotstand): temperatursensorene bør måle omgivelsesluftstemperatur. De er som regel plassert nær flukssensorene på begge sidene av veggen, men ikke i kontakt med veggen. Omgivelseslufttemperatursensorene bør skjermes fra solstråling.
Unngå
spektral feil:
I tilfeller sensorene eksponeres for solstråling eller kunstig lyspåvirkning, så må den spektrale egenskapen til sensoroverflata endres så den samsvarer med overflata til veggen. Dette kan oppnås ved å dekke sensoren med maling eller tynt materiale av samme farge som veggen.
Signal
forsterkning:
Se paragraf om elektrisk tilkobling i Huksefluxmanualen. I tilfeller med lav varmefluks og signal som er for svakt, vurder bruk av flere sensorer i serie eller modell HFP03.
