DD152422A1 - Verfahren und messgeraet zur bestimmung der waermeeindringfaehigkeit bzw.des waermeeindringwiderstandes - Google Patents

Abstract

Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches, zerstoerungsfreies arbeitendes Messverfahren zu schaffen, das ohne grossen zeitlichen und geraetetechnischen Aufwand die Bestimmung der mittleren Waermeeindringfaehigkeit mehrschichtiger plattenfoermiger Koerper, der Waermeeindringfaehigkeit einer durch eine Deckschicht nicht direkt zugaenglichen ebenen Unterschicht und das Waermeeindringwiderstandes beliebiger Fussbodenkonstruktiunen erlaubt. Erfindungsgemaess wird der Pruefling mit einer ebenen am Messgeraet fixierten Heizflaeche in Kontakt gebracht und die mittels Thermoelementen registrierte Beruehrungstemperatur ausgewertet.

Description

a) Titel der Erfindung

Verfahren und Meßgerät zur Bestimmung der \Siarmeeindring« fähigkeit bzw© des ^ärmeeindringwiderstandes·

b) Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren einschließlich des dazugehörigen Meßgerätes zur zerstörungsfreien'Bestimm mung der Wärmeeindringfähigkeiten zweischichtiger plat« tanförmiger Körper sowie der mittleren Wärmeeindring«» fähigkeit bzw» des Wärroeeindringwiderstandes für einen bestimmton Zeitraum zwei« und mehrschichtiger platten«* förmiger Körper« Es eignet sich sowohl fürvLaborunter«» suchungen als auch für Messungen an Objekten im Nutzungszustand^ wie ZeB* zur Kontrolle der Fußwärme«» ableitung mehrschichtiger FuBbodenkonstruktionen im Bauwesen«.

2 22 88 8

c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Messung der Wärmeeindringfähigkeit b eines Stoffes geht auf das Kurzzeitverfahren nach KRISCHER und ESDORN, beschrieben im VDI « Heft 450, 1954, zurück* Eine ebene mit konstanter Leistung gespeiste Heizfläche wird zwischen zwei plattenförmige Körper des Prüflings gebracht und der Aufheizvorgang in der Kontaktfläche registriert. Durch den Versuchsaufbau bleibt die Methode auf Labor« Untersuchungen beschränkt· Die Messung des b«Wertes z.B. .von einem Bauwerksteil im Nutzungszustand ist nicht möglich« Außerdem ist die Bestimmung der Wärmeeindring« fähigkeiten mehrschichtiger Körper nicht möglich« Zur meßtechnischen Erfassung der in der Arbeits«* und Kommu» nalhygiene interessierenden Fußwärmeableitung von Fuß« bodenkonstruktionen existieren eine Reihe sogenannter "Künstlicher Füße", deren Aufbau und Wirkungsweise von SCHÖLE bereits in "Berichte aus der Bauforschung" Heft 40, Berlin 1964 umfassend dargestellt worden ist. Ein auf konstante Temperatur erwärmter Festkörper oder Wasserbe» hälter wird auf den Boden aufgesetzt und der Wärmestrom bzwe die Abkühlung in der Kontaktfläche gemessen· Eine Messung der für die Fußwärmeableitung maßgeblichen · mittleren VÜärmeeindringfähigkeit oder des Wärmeeindringwiderstandes, der ζ.Β· nach TGL 35424/07 rechnerisch nachgewiesen werden muß, ist nicht möglich·

d) Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein zerstörungsfrei arbeitendes Meßverfahren einschließlich der erforderlichen Meßgeräte zu entwickeln, daß erlaubt, nicht nur homogene Körper sondern auch die in der Praxis häufig anzutreffenden schichtenförmigen Stoffanordnungen bezüglich ihrer Wärmeeindringwerte meßtechnisch zu erfassen und die für die Fußwärmeableitung vorgeschriebene Kenngröße direkt meßbar zu machen.

e) Darlegung des Wesens der Erfindung

Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird, besteht darin» bei vorzugsweise zweischichtigen, plattenförmigen Körpern.die Wärmeeindringfähigkeiten b₁ und bp und bei zwei» und mehrschichtigen Platten die •mittlere Wärmeeindringfähigkeit b bzw« den mittleren liVärmeeindringwiderstand R_£ für einen Zeitraum t an Prüf« körpern und im Nutzungszustand zerstörungsfrei zu bestim» men.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem man einen quaderförmigen Meßkörper, an dessen Unterseite eine ebene Heizfolie, die gegebenenfalls von einem be«. heizbaren Schutzring umgeben ist, und eine Thermosäule befestigt sind, mit der Oberfläche des Prüflings kor.« taktiert«. Dabei wird der zeitliche Verlauf der Kontakt» temperatur ^^>i<(^t) oder die Kontakttemperatur zu einer bestimmten Zeit ^VCt₀)- ^^{ei Zu}^^{unr e}i^r>^e'~ konstanten Heizleistung registriert«

Fließt eine konstante Wärmestromdichte q eindimensional in einen zweischichtigen Prüfkörper mit den Wärmeeindringfähigkeiten b (Deckschicht) und bp (Unterschicht) ergibt sich für den Aufheizvorgang in der Heizfläche folgende Beziehung

(W

/ V A J. -ρ / O₁1 J

wenn nur s.

Dicke der Deckschicht Dicke der Unterschicht Temperatur des Materials und des Meßkörpers vor dem Heizen

Temperaturleitfähigkeit der Deckschxchta

2 22896

Die Zeitableitung von (1) lautet

2Σ

(1-1-

chi

.2

Für Zeiten t ^ 1 bleibt der zweite Summand in der

^ai

Klammer klein gegen i und es gilt

dt (2)

(3)

H dfT (4)

Daraus folgt

d-ΓΤ (5)

Für Zeiten t

(z.B· t > 4|i für < ^ < 4) ^D2

geht (2) über in

dt (6)

dl t

2q

dfT"

kann bestimmt werden«

ζ ζ ζ b y 6

Trägt man (1) über f~F auf, ergibt der Anstieg zu Beginn der Messung den Wert b. und am Ende der Messung den Wert bp der nicht direkt zugänglichen Unterschicht»

Sinngemäß kann gezeigt werden, daß bei Benutzung der Zeitableitung zur Meßwertgewinnung der Einfluß des Wärmeüber«» gangswiderstandes zwischen Meßkörper und Prüfling nach kur zer Meßzeit herausfällt, und deshalb in der Regel keine ' streng reproduzierbare Ankopplung des Meßgerätes an den Prüfling erforderlich ist«

Die mittlere Wärmeeindringfähigkeit b bzw_e der mittlere Wärmeeindringwiderstand R_£ für den Zeitraum t eines mehr« s«hich-tigen Prü*fling*s läßt sich aus einem Temperaturwert υ i>(t«) bestimmen.

Für (1) kann geschrieben werden*

r_e « «™^ . (10)

Dabei gilt näherungsweise

^S1 ^b1 ^S1 2

R . --A-(I - -i) für t >.(-A-.)^ (12)

^E ^l ^b2 T?

und bei einem n«»schichtigen Prüfling

^bn ^bn

^si

2 2 289 6 -.6 -

b bzw* Rg werden beispielsweise als Kenngrößen zur Be» Schreibung der Fußwärmeableitung ein» und mehrschichtiger Fußbodenkonstruktionen benutzt und somit erfindungsgemäß einer meßtechnischen Kontrolle direkt zugänglich»

f)Ausführungsbeispiel .

Figur 1 zeigt den Aufbau eines Meßgerätes mit dem Meßkörper-1· Er besteht aus PUR-Schaumstoff mit einer in der Kontaktfläche Meßkörper/Prüfling angebrachten mäanderförmigen 5 £xi m dicken Heizfolie 2 aus Konstanten/ die von einem separat heizbaren Schutzring 3 umgeben ist, und einer Thermosäule 4, deren Ver« gleichsstelle 5 an einer ungeheizten Stelle der Kontaktfläche untergebracht bzw» außerhalb des Meßkörpers installiert ist» Die konstante Heizleistung von 1 bis IO W wird der Heizfolie von außen durch einen Gleichspannungsregler oder über eine Batterie zugeführte Die Schutzringleistung ist so zu wählen, daß für den gesamten Zeitraym der Messung die Leistungsdichte . . q eindimensional in den Prüfling 6 fließt* Die Thermospannung und damit die Übertemperatur ^P_K(t) « ^P wird für die Be-Stimmung der. mittleren töiärmeeindringfähigkeit b durch ein üb» liches Gleichspannungsmeßgerät extern angezeigt oder für die Bestimmung der Einzelwerte b,,, b₂ registriert. Ist die Wärme« eindringfahigkeit des Meßkörpermaterials bekannt^ arbeitet das Gerät als Absolutmessero Das Verfahren ist u.a. geeignet zur Kontrolle des Wärmeeindringwiderstandes R_£ ein« und mehrschichtiger Fußbodenkonstruktionen im Bauwesen. Entsprechend der hierbei zugrunde gelegten Kontaktseit Fuß/ Fußboden von t = 5 min bleibt die Wärmestromdichte q auch ohne Schutzring 3 bei Abmessungen der Heizfolie 2 von A > 0,15 · Ojl5 m eindimensionale

Claims (1)

1. Erfindunasanspruch

   1· Verfahren zur zerstörungsfreien Bestimmung der Wärmeeindringfähigkeit bzw» des Wärmeeindringwiderstandes gekennzeichnet dadurchp daß über eine ebene Heizfläche, die von einem separat heizbaren Schutzring umgeben ist, für Zei»# ten t>0 eine konstante eindimensionale Wärr».estromdichte q in das zu messende Material der Temperatur ^J¹ einge« speist und der zeitliche Temperaturverlauf in der Kontakt» fläche ausgewertet wird©

   Verfahren nach Punkt 1» gekennzeichnet dadurch, daß bei zweischichtigensplattenförraigen Körpern der Wärmeein«» dringfähigkeiten b₁ und b„ der Temperaturanstieg d ^P. zu Beginn der Messung ©in direktes Maß für b* df~F und am Ende der Messung für b„ ist·

   Verfahren nach Punkt I₉ gekennzeichnet dadurch» daß bei mehrschichtigen plattenförmigen Körpern (z»B« bei einer Fußbodenkonstruktion) die Temperaturerhöhung in der Kon» taktfläche nach der Zeit t

   ein direktes Maß für die mittlere ^ärmeeindringfähigkeit b bzw· für den Wärmeeindringwider3tand R_£ ist·

   Meßgerät zur zerstörungsfreien Bestimmung der Wärrneein«» dringfähigkeit bzw· des Wärmeeindringwiderstandes_e ge« kennzeichnet dadurch, daß ein Dämmstoffquader mit einer als Mäander oder Spirale ausgebildeten Heizfläche einer metallischen Legierung, die gegebenenfalls von einem se« parat heizbaren Schutzring gleichen Materials umgeben ist„und einer Thermosäule in Kontakt mit dem Prüfkörper gebracht wird, und über eine Temperaturmessung die zer«·

   222896 - se

   störungsfreie Bestimmung der Wärmeeindringfähigkeiten b. und bp bei einer Zweischichtenplatte und der mittleren Wärmeeindringfähigkeiten b bzw« des Wärmeeindringwiderstandes R_£ für einen Zeitraum t bei einer Platte mit beliebiger Anzahl pa« ralleler Stoffschichten und damit des Kennwertes für die Fuß«« wärmeableitung einer Fußbodenkonstruktion möglich ist·

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