Bestimmung des Emissionsgrades von Oberflächen aus Messungen im Zweiplattenapparat

Transkript

1 Bestimmung des Emissionsgrades von Oberflächen aus Messungen im Zweiplattenapparat Roland Schreiner

2 Inhalt Bedeutung des Emissionsgrades Bestimmung des Emissionsgrades Durchführung von Messungen Unsicherheitsbetrachtung Weiterentwicklung der Messmethode

3 Bedeutung des Emissionsgrades

4 Bedeutung des Emissionsgrades Definition Jeder Körper, dessen Temperatur über dem absoluten Nullpunkt liegt, sendet Wärmestrahlung aus. Der Emissionsgrad eines Körpers gibt an, wie viel Strahlung er im Vergleich zu einem idealen Wärmestrahler, einem schwarzen Körper, abgibt (0 < ε < 1) Berührungslose Temperaturmessung von Oberflächen (IR-Kameras) Probleme Verschmutzung Alterung Bei Ummantelungen von Technischen Dämmungen, Einfluss auf Oberflächentemperatur, sinkt bei höherem ε Energieverluste, steigen bei höherem ε

5 Einfluss des Emissionsgrades der Ummantelung

6 Bestimmung des Emissionsgrades

7 Bestimmung des Emissionsgrades Bestimmung Richtwerte aus Fachliteratur Thermographie Kontaktthermometer Schwarze Fläche als Referenzemissionsgrad Spektrometer schwarzer Strahler und ein Probenofen Ulbricht-Kugel Indirekt gemäß EN :1999 Anhang A (Vorteil große Probenfläche) Wärmetechnisches Verhalten von Bauprodukten und Bauteilen Technische Kriterien zur Begutachtung von Laboratorien bei der Durchführung der Messungen von Wärmeübertragungseigenschaften Teil 2: Messung nach Verfahren mit dem Plattengerät Anhang A (normativ) - Bestimmung des Emissionsgrades des Gerätes

8 Zweiplattengerät mit 2 Dämmstoffproben Obere Platte (Kaltseite) Q Dämmstoff Oberer Probekörper Q ges Messplatte (Warmseite) Q Dämmstoff Unterer Probekörper Untere Platte (Kaltseite) Schutzzone Messzone

9 Zweiplattengerät mit Emissionsproben Obere Platte (Kaltseite) Q ges Oberes Blech Unteres Blech Q Referenz-Dämmstoff Q Spalt Oberer Probekörper mit bekannter Wärmeleitfähigkeit Messplatte (Warmseite) Unterer Probekörper (Luftspalt) Untere Platte (Kaltseite) Schutzzone Messzone

10 Voraussetzungen Keine Konvektion in unterer Probe durch Warmseite oben Geringe Spaltdicke von ca. 10 mm Nur Strahlung und Leitung Bekannte Wärmeleitfähigkeit der oberen Probe Luft Rückrechnung auf Wärmestrom durch Strahlung im Luftspalt Beide Flächen haben den gleichen Emissionsgrad Hemisphärischer Gesamt-Emissionsgrad

11 Berechnung Q Spalt = Q ges Q Referenz-Dämmstoff Q Spalt = Q Luft-Leitung + Q Strahlung Q Strahlung = Q ges Q Referenz-Dämmstoff Q Luft-Leitung Q Strahlung = f ( Mitteltemperatur Temperaturdifferenz Messfläche Emissionsgrad)

12 Messergebnisse

13 Unsicherheitsbetrachtung

14 Unsicherheiten der Messgrößen Messgröße Unsicherheit Q ges = U I 0,3 % Q Dämmstoff ± 3 % Temperatur (IEC Typ N, ummantelt) ± 1,5 K Fläche A Mess 0,00001 m² Spaltbreite s Luft m Erweiterte Messunsicherheit (Faktor 2) Niedriger Emissionsgrad ± 0,03 Hoher Emissionsgrad ± 0,07

15 Weiterentwicklung der Messmethode

16 Weiterentwicklung der Messmethode Messung der Temperaturdifferenz mit geringerer Unsicherheit Höhere Temperaturdifferenz Kalibrierte Thermoelemente Thermokette Verminderung des Kontaktwiderstandes zwischen Blech und Prüfplatten Zweiplattenverfahren als Einplattenverfahren verwenden Wärmestrom über Referenzdämmstoff entfällt Spaltabstand erhöhen um Strahlungsanteil am Wärmestrom erhöhen Luftdichtheit im Prüfspalt Akzeptable Methode zur Bestimmung von temperaturabhängigen Emissionsgraden von technischen Oberflächen

17 Kontakt Roland Schreiner Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. München Prüfung und Überwachung (Technische Dämmung) Lochhamer Schlag 4, DE Gräfelfing Tel: , Fax: muenchen.de muenchen.de Kurzvita: Nach dem Abschluss des Studiums der Lebensmitteltechnologie an der Technischen Universität München als Diplom-Ingenieur wissenschaftliche Tätigkeit im FIW München. Verantwortlich für die Prüflabore von technischen Dämmungen sowie die Betreuung von wärmeschutztechnischen Berechnungen. Autor von mehreren Veröffentlichungen in branchenspezifischen Zeitschriften. Leitung von und Mitarbeit in nationalen und europäischen Gremien mit dem Fokus der Qualifizierung von Dämmstoffen und Dämmsystemen für technische Anwendungen.