ISO 8301 Wärmedämmung – Bestimmung des stationären Wärmewiderstands und verwandter Eigenschaften – Wärmestrommesser

Die von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) herausgegebene Norm ISO 8301 „Wärmedämmung – Bestimmung des stationären Wärmewiderstands und verwandter Eigenschaften – Wärmestrommessgerät“ beschreibt die Anwendung des Wärmestrommessgeräts zur Messung des stationären Wärmeübergangs durch ebene Plattenproben und zur Berechnung der Wärmeleitfähigkeit. Es handelt sich um ein sekundäres oder relatives Verfahren, bei dem das Verhältnis des Wärmewiderstands der Probe(n) zum Wärmewiderstand einer oder mehrerer Standardproben gemessen wird.

Berichte, die diesem Standardprüfverfahren entsprechen, sollten sich auf Proben mit einem Wärmewiderstand von mehr als 0,1 m²·K/W beziehen, sofern die hier angegebenen Dickengrenzen nicht überschritten werden. Die Proben müssen:

• Wenn die Probe die in Abschnitt 1.8.1 genannten Anforderungen erfüllt, sind die erhaltenen Eigenschaften als Wärmeleitfähigkeit und Wärmewiderstand der Probe zu definieren.
• Wenn die Probe die in Abschnitt 1.8.2 genannten Anforderungen erfüllt, sind die ermittelten Eigenschaften als die durchschnittliche Wärmeleitfähigkeit der untersuchten Probe zu definieren.
• Wenn es die in Abschnitt 1.8.3 genannten Anforderungen erfüllt, kann die resultierende Eigenschaft als Wärmeleitfähigkeit oder Durchlässigkeit des zu bewertenden Materials definiert werden.

Die Wärmeleitfähigkeitseigenschaften einer Materialprobe können aus verschiedenen Gründen variieren. Diese Variationen hängen von der Zusammensetzung des Materials bzw. der Probe ab.

• Es kann von der Luftfeuchtigkeit oder anderen Faktoren beeinflusst werden.
• Das kann sich im Laufe der Zeit ändern.
• Dies kann je nach Durchschnittstemperatur variieren.
• Das kann von der vorherigen thermischen Vorgeschichte abhängen.

Daher muss die Auswahl eines typischen Wärmeleitfähigkeitswertes, der ein Material in einer bestimmten Anwendung repräsentiert, auf der Berücksichtigung dieser Faktoren basieren und ist möglicherweise nicht ohne Anpassung auf alle Betriebsbedingungen anwendbar.

Diese Methode schreibt beispielsweise vor, dass die Wärmeübertragungseigenschaften an getrockneten Proben ermittelt werden müssen, doch diese Bedingungen sind im Betrieb möglicherweise nicht gegeben. Grundsätzlich hängen die Wärmeübertragungseigenschaften von Variablen wie der mittleren Temperatur und der Temperaturdifferenz ab. Diese Abhängigkeit muss unter typischen Betriebsbedingungen gemessen oder geprüft werden.

Um die Wärmeleitfähigkeit eines Materials als repräsentativ zu beurteilen, sind ausreichende Informationen erforderlich. Die Wärmeleitfähigkeit eines Materials lässt sich nur dann durch eine Einzelmessung bestimmen, wenn sowohl die Probe als auch die anderen Proben typisch für das Material sind. Das Verfahren zur Probenentnahme sollte üblicherweise in der Materialspezifikation festgelegt sein. Die Probenentnahme kann teilweise in der Materialspezifikation beschrieben werden. Da die Probenahme nicht Gegenstand dieser Methode ist, sollten bei fehlender Regelung in der Materialspezifikation die relevanten Normen herangezogen werden.

Die Norm ISO 8301 beschreibt ein Wärmestrommessverfahren zur Bestimmung der stationären thermischen Eigenschaften von Flachplattenproben, insbesondere von Dämmstoffen. Es handelt sich um ein sekundäres (relatives) Messverfahren: Dabei wird der Wärmedurchgang durch die Prüfprobe mit dem Wärmedurchgang durch eine kalibrierte Referenzprobe (Standardprobe) unter kontrollierten Bedingungen verglichen.

Die Hauptanwendungen sind:

• Zur Bestimmung des Wärmewiderstands (R-Wert) und der Wärmeleitfähigkeit der Proben.
• Berechnung der durchschnittlichen Wärmeleitfähigkeit (oft auch als scheinbare oder effektive Wärmeleitfähigkeit bezeichnet) unter bestimmten Bedingungen.
• Zur Bewertung von Dämmstoffen, die im Hochbau, in industriellen Prozessen, in der Kühlung und in energieeffizienten Produkten eingesetzt werden.

Dieses Verfahren eignet sich besonders für Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. Schäume, Faserisolierungen (z. B. Mineralwolle, Glasfaser), Zellkunststoffe und andere poröse oder niedrigdichte Dämmstoffe, bei denen die Wärmeübertragung durch Wärmeleitung, Strahlung und manchmal geringe Mengen an Konvektion oder Gaseffekten erfolgt.

Es ist wichtig zu beachten, dass die gemessene Wärmeleitfähigkeit nicht immer eine intrinsische Materialeigenschaft darstellt; sie ist üblicherweise ein Übertragungsfaktor, der von der Probendicke, der Temperaturdifferenz, der mittleren Temperatur, dem Feuchtigkeitsgehalt und dem Emissionsgrad der Oberfläche (aufgrund von Strahlungseffekten) abhängen kann. Diese Norm betont die Notwendigkeit einer sorgfältigen Ergebnisdokumentation, um Fehlinterpretationen zu vermeiden.

Die bei diesen Tests verwendete Ausrüstung besteht aus Folgendem:

• Zwei temperierte Platten (eine heiße und eine kalte) umgeben die Probe.
• Zwischen den Platten und der Probe werden ein oder mehrere Wärmeflussaufnehmer (Wärmeflussmesser) platziert, um die Wärmeflussrate durch die Probe direkt zu messen.
• Temperatursensoren werden verwendet, um Temperaturunterschiede über die Dicke der Probe zu messen.
• Unter stationären Bedingungen (konstanter Wärmestrom und konstante Temperatur) berechnet sich der Wärmewiderstand nach der in der Norm angegebenen Formel: Wärmewiderstand (m²·K/W) = Messfläche (m²) × Temperaturdifferenz über die Probe (K) / Wärmestrom durch die Messfläche (W). Die Wärmeleitfähigkeit ergibt sich dann aus: Probendicke / Wärmewiderstand.

Diese Methode beruht auf der Kalibrierung mit Referenzmaterialien, deren Wärmebeständigkeit bekannt ist, um gerätespezifische Faktoren zu berücksichtigen.

Die grundlegenden Anforderungen und Bedingungen sind wie folgt:

• Beispielform: Flache Platten mit parallelen Seiten.
• Anwendbarer Wärmewiderstand: Typischerweise mindestens 0,1 m²·K/W (um eine ausreichende Genauigkeit zu gewährleisten).
• Dickenbegrenzungen: Diese werden festgelegt, um Randeffekte zu vermeiden und einen eindimensionalen Wärmefluss zu gewährleisten.
• Temperaturbereich: Im Allgemeinen moderat (z. B. von Raumtemperatur bis ca. 100-200 Grad Celsius, je nach Gerät), die durchschnittliche Testtemperatur wird kontrolliert.
• Besondere Überlegungen: Dieser Standard behandelt die Wärmeübertragung durch Strahlung, Randverluste, Kontaktwiderstand, Feuchtigkeitseinflüsse und die Gerätekonstruktion zur Minimierung von Fehlern.
• Kalibrierung: Das Gerät muss mit zertifizierten Referenzproben kalibriert werden (typischerweise in Verbindung mit primären Methoden wie der geschützten Heizplatte gemäß ISO 8302).

Diese Methode bezieht sich auf die folgenden Normen:

• ISO 8302-Norm: Verwendet eine geschützte Heizplatte (primäres Verfahren, im Allgemeinen genauer bei homogenen Materialien).
• Der ASTM C518-Standard ist dem ISO 8301-Standard sehr ähnlich; die Wärmestrommessmethode ist zwischen beiden praktisch kompatibel, und viele Geräte entsprechen beiden.

Die Norm ISO 8301 wird weltweit aktiv in Laboren, Zertifizierungsstellen und der Qualitätskontrolle von Dämmstoffen eingesetzt. Sie spielt eine entscheidende Rolle bei der Bereitstellung einheitlicher, zuverlässiger und vergleichbarer Daten zur Wärmeleistung von Dämmstoffen. Dies ist unerlässlich für Energieeffizienzrichtlinien, Bauvorschriften, Produktkennzeichnungen (z. B. U-Werte oder Lambda-Werte) und die Forschung im Bereich nachhaltiges Bauen.

Zusammenfassend lassen sich die Hauptziele der Norm ISO 8301 wie folgt darstellen:

• Messung der Wärmeleitfähigkeit
• Messung des Hitzewiderstands
• Zur Bewertung der Wärmedämmleistung von Materialien.
• Um standardisierte und reproduzierbare Messbedingungen zu gewährleisten.

Seit vielen Jahren versteht unser Unternehmen mit seinem kompetenten und erfahrenen Team die Bedürfnisse seiner Kunden, bietet ihnen die benötigten fortschrittlichen Prüfdienstleistungen und unterstützt sie beim Aufbau, der Implementierung und der Verbesserung von Managementsystemen. In diesem Rahmen bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm ISO 8301 an.