Stałe urządzenia pomiarowe są niezbędne do tego, żeby móc wyznaczyć współczynnik przenikania ciepła przez materiały. Ważne jest, żeby próbki do badań były w odpowiednim kształcie geometrycznym (egzamin ustny uprawnienia budowlane – pytania).
Aparat Poensgena służy do pomiaru przewodnictwa cieplnego. Aby móc dokonać pomiaru, należy wykonać dwie płyty o wymiarach 57×57 cm i grubości 3-6 cm. Powinny one być wykonane z tego samego materiału oraz w taki sam sposób, w jaki wykonano by je na budowie. Ważne jest to, żeby ich powierzchnie były równoległe oraz dokładnie oszlifowane. Różnica ciężaru badanych płyt nie może przekraczać 5%, a wilgotność objętościowo 5%.
Aparat Poensgena zbudowany jest z:
– kwadratowej płyty grzejnej o powierzchni 25×25 cm,
– grzejnika wyrównawczego,
– ramy o wymiarach wewnętrznych 57x57x cm,
– dwóch chłodnic wodnych.
Pomiar przewodnictwa cieplnego
Uzwojenie płyt grzejnych jest równomiernie rozłożone. Równomierny rozkład temperatur i odprowadzenie ciepła jest możliwe dzięki wężownicom rurowym z przeciwbieżnie i równolegle ułożonymi rurkami dla wody dopływającej i odpływającej. W otworze grzejnika wyrównawczego znajduje się właściwy grzejnik. Układa się go w ten sposób, żeby dookoła była pusta szczelina o szerokości 1 cm. Powyższe elementy znajdują się w drewnianej skrzyni, której ściany są wyłożone izolacją z korka o grubości 5 cm. Aparat ten powinien znajdować się w pomieszczeniu, w którym jest stała temperatura.
Działanie aparatu
Strumień cieplny przebiega prostopadle do powierzchni materiału, który poddaje się badaniu (uprawnienia budowlane). Dzięki grzejnikowi wyrównawczemu nie dochodzi do strat cieplnych po bokach. Temperaturę na płytach mierzy się przy wykorzystaniu termoelementów. Termoelementy wykonuje się z konstantanu lub miedzi z konstantanem. Są one w kształcie płaskich krążków, których średnica wynosi 2-3 mm. Termoelementy są wycechowane na średnie temperatury pomieszczenia.
Do ogrzewania wykorzystuje się prąd stały, który charakteryzuje się napięciem 20-50 V. Pomiar energii, która przepływa mierzy się woltomierzem i amperomierzem. Należy to wykonać z dokładnością do 0,01 V i 0,01 A. Napięcie na płycie grzejnika mierzy się w miejscu, w którym doprowadza się prąd do płyty. Na chłodnicy dolnej zakłada się 4-6 termoelementów. Z kolei na badanej płycie powinno znaleźć się 8 termoelementów: 4 na grzejniku właściwym i 4 na grzejniku wyrównawczym.
Aby pomiary były dokładne, należy spełnić następujący warunek (testy 2021 uprawnienia). Płyty badanego materiału powinny ściśle przylegać. Dodatkowo należy je dociskać do elementów grzejnych i chłodnic.
Badanie przewodnictwa cieplnego
Badanie przewodnictwa cieplnego należy przeprowadzić dla trzech dowolnych temperatur, w których badany materiał będzie stosowany w praktyce. Odczyty temperatur po obu stronach płyty nie powinny się różnić od siebie więcej niż o 0,5°C. W sytuacji, kiedy temperatura nie będzie ulegać wahaniom większym niż 0,5°C na płycie grzejnej i chłodnicy, to należy dokonać końcowego pomiaru.
Podczas pomiarów należy przechodzić od niższych do wyższych temperatur. W końcowym okresie badania różnica temperatury grzejnej i chłodzącej nie powinna różnić się więcej niż o 10°C. Wodę obiegową powinno się czerpać ze zbiorników, w których się ją ochładza i ogrzewa. Temperaturę mierzy się przy wykorzystaniu termoelementów. W tym samym momencie należy zmierzyć miernikami elektrycznymi natężenie prądu i jego napięcie.
Dzięki różnym temperaturom wody chłodzącej, można otrzymać dowolne różnice temperatur (akty zgodnie z wykazem Izby Inżynierów). W sytuacji, kiedy konieczne jest przeprowadzenie pomiaru przewodności ciepła przy wyższych temperaturach, to zewnętrzne płyty chłodzące zamienia się w płyty grzejne o temperaturze 5-10°C.
Aparat Bock’a
Aparat Bock’a wykonuje się praktycznie na tej samej zasadzie co aparat Poensgena. Dzięki niemu można wyznaczyć współczynnik przewodności cieplnej o wartości 0,025-1,7 kcal/mhoC. Urządzenie grzejne można łączyć z siecią prądu zmiennego 220 V, chłodzące zaś z siecią wodociągową do 4 atm. Pomiar można wykonywać przy temperaturze pokojowej (20-25oC). Maksymalną temperaturą jest 80o C. Może wystąpić błąd w pomiarach na poziomie 3%.
Płyta betonu lub zaprawy powinna mieć wymiary 16×16 cm i 25×25 cm. Należy je umieścić pomiędzy dwiema metalowymi płytami. Płyta górna jest płytą grzejną, dolna płytą chłodzącą. Woda chłodząca przechodzi przez dwa termostaty.
Urządzenie Bock’a ma kształt biurka. Urządzenie sterujące znajduje się na płycie pionowej. Znajduje się w nim zespół płyt: grzejna, próbki i płyty chłodzącej. Termostaty znajdują się w środku biurka.
Należy pamiętać o tym, że określenie współczynnika przewodności cieplnej przy wykorzystaniu urządzeń Poensgena bądź Bock’a wiąże się z wykorzystaniem dużej ilości czasu. Jednocześnie są to metody, które nie są przydatne w przypadku wilgotnych materiałów.
