
استاندارد «EN ISO 8990 عایق حرارتی - تعیین خواص رسانایی حرارتی حالت پایدار - جعبه داغ کالیبره شده و محافظت شده»، که اساس آن یک استاندارد اروپایی است و بعداً توسط سازمان بینالمللی استانداردسازی (ISO) منتشر شد، اصول طراحی دستگاه و حداقل الزاماتی را که باید برای تعیین خواص رسانایی حرارتی حالت پایدار آزمایشگاهی اجزای ساختمانی و اجزای مشابه برای مصارف صنعتی رعایت شوند، شرح میدهد. با این حال، طراحی خاصی را مشخص نمیکند، زیرا الزامات، به ویژه از نظر اندازه و همچنین تا حد کمتری از نظر شرایط عملیاتی، متفاوت هستند.

این استاندارد همچنین دستگاه، تکنیک اندازهگیری و گزارش دادههای مورد نیاز را شرح میدهد. اجزای خاص، مانند پنجرهها، به رویههای اضافی نیاز دارند که در این استاندارد لحاظ نشده است. همچنین اندازهگیریهای مربوط به تأثیر انتقال یا توزیع مجدد رطوبت بر جریان گرما مستثنی هستند، اما تأثیر احتمالی انتقال رطوبت بر دقت و مرتبط بودن نتایج آزمایش باید در طراحی و عملکرد تجهیزات در نظر گرفته شود. خواصی که میتوان اندازهگیری کرد رسانایی گرمایی و مقاومت گرمایی هستند.
این استاندارد شامل دو روش جایگزین است: روش جعبه داغ کالیبره شده و روش جعبه داغ محافظت شده. هر دو روش برای نمونههای عمودی مانند دیوارها و نمونههای افقی مانند سقفها و کفها مناسب هستند. این دستگاه میتواند به اندازه کافی بزرگ باشد تا اجزای کامل را بررسی کند. این روشها در درجه اول برای اندازهگیریهای آزمایشگاهی نمونههای بزرگ و ناهمگن طراحی شدهاند، اما نمونههای همگن نیز میتوانند آزمایش شوند و برای کالیبراسیون و اعتبارسنجی مورد نیاز هستند.
هنگام آزمایش نمونههای همگن مطابق با این استاندارد، تجربه نشان داده است که عموماً میتوان به دقتی در حدود مثبت/منفی ۵ درصد دست یافت. با این حال، دقت هر دستگاه با ارجاع به نمونههای همگن با رسانایی حرارتی فراتر از محدوده اندازهگیری شده با استفاده از دستگاه، تخمین زده میشود. تخمین دقت برای نمونههای ناهمگن پیچیدهتر است و شامل تجزیه و تحلیل مکانیسم جریان گرما در نوع خاص نمونه ناهمگن مورد آزمایش میشود. چنین تحلیلهایی خارج از دامنه کاربرد این استاندارد هستند.
این استاندارد، دستورالعملهایی برای اندازهگیریهای مربوط به انتقال جرم از نمونه در طول آزمایش ارائه نمیدهد.
برای اهداف این استاندارد، تعاریف زیر اعمال می شود:
هر دو نوع دستگاه، یعنی جعبه داغ محافظ و جعبه داغ کالیبره شده، عموماً برای بازتولید شرایط مرزی مرسوم یک نمونه بین دو سیال اتمسفری، که هر کدام دمای یکنواختی دارند، طراحی شدهاند. نمونه بین یک محفظه گرم و یک محفظه سرد با دمای محیط مشخص قرار میگیرد. اندازهگیریها در حالت پایدار دمای هوا و سطح و توان تحویلی به محفظه سمت گرم انجام میشوند. از این اندازهگیریها، خواص انتقال حرارتی نمونه محاسبه میشود. تبادل گرما روی سطوح اجزای نمونه آزمایش هم به صورت همرفتی و هم به صورت تابشی انجام میشود. اولی به دمای هوا و سرعت هوا بستگی دارد و دومی به دمای سطوح نمونه و سطوحی که توسط سطح نمونه آزمایش دیده میشوند و به کل ضریب گسیلندگی نیمکره بستگی دارد. اثرات انتقال حرارت از طریق همرفت و تابش در مفهوم دمای محیط و ضریب انتقال حرارت سطحی ترکیب میشوند.
انتقال حرارت بین دو دمای محیط تعریف میشود و بنابراین اندازهگیریهای دمایی مناسب برای تعیین آن مورد نیاز است. این امر به ویژه برای نمونههای آزمایشی با مقاومت حرارتی پایین، که در آنها ضرایب سطحی انتقال حرارت بخش قابل توجهی از مقاومت کل را تشکیل میدهند، اهمیت دارد. در مورد نمونههای آزمایشی با مقاومت حرارتی متوسط تا زیاد، ثبت فقط دمای هوا در طول آزمایش میتواند کافی باشد، اگر بتوان نشان داد که اختلاف بین دمای هوا و دمای تابشی در هر دو طرف نمونه آزمایشی به اندازه کافی کوچک است تا الزامات دقت را برآورده کند.
یک مورد خاص زمانی اتفاق میافتد که جعبه داغ دارای یک پنل تابشی در نزدیکی سمت داغ نمونه به عنوان منبع گرما باشد. در این حالت، مؤلفه تابشی در انتقال حرارت به سطح نمونه غالبتر میشود. این روش با یک پنل تابشی میتواند برای اندازهگیری مقاومت حرارتی نمونه استفاده شود، اما برای اندازهگیری مستقیم انتقال حرارتی در ضرایب سطحی مرسوم مناسب نیست.
در جعبه داغ محافظتشده، جعبه اندازهگیری توسط یک جعبه محافظ احاطه شده است که در آن محیط کنترل میشود تا جریان گرمای جانبی به نمونه و جریان گرما از طریق دیوارههای جعبه اندازهگیری به حداقل برسد. در حالت ایدهآل، وقتی یک نمونه همگن در دستگاه نصب شده باشد و دماها هم در داخل و هم در خارج از جعبه اندازهگیری یکنواخت باشند، و همچنین وقتی دماهای سمت سرد و ضرایب انتقال حرارت سطح یکنواخت باشند، تعادل دما برای هوای داخل و خارج از جعبه اندازهگیری به معنای تعادل در سطح نمونه و برعکس است. کل شار حرارتی عبوری از نمونه برابر با گرمای ورودی به جعبه اندازهگیری است.
جعبه داغ کالیبره شده توسط یک ناحیه کنترل دما احاطه شده است که دمای آن با دمای هوای داخل جعبه اندازهگیری یکسان نیست. با استفاده از ساختاری با مقاومت حرارتی بالا، اتلاف گرما از طریق دیوارههای جعبه پایین نگه داشته میشود. کل توان ورودی باید برای تلفات دیواره و تلفات جانبی اصلاح شود. مسیر جریان گرمای جانبی در شکل نشان داده شده است که جزئیات نمونه و قاب نمونه را با دیوارههای جعبه جانبی گرم و سرد مجاور نشان میدهد. تصحیح تلفات دیواره جعبه و تلفات جانبی با آزمایش روی نمونههای کالیبراسیون با مقاومت حرارتی شناخته شده تعیین میشود. برای کالیبراسیون تلفات جانبی، نمونههای کالیبراسیون باید ضخامت و محدوده مقاومت حرارتی یکسانی با نمونههای مورد اندازهگیری و محدوده دمایی مورد استفاده داشته باشند.
سازمان ما که سالهاست با طیف گستردهای از مطالعات آزمایش، اندازهگیری، تحلیل و ارزیابی که انجام میدهد، سعی در حمایت از کسبوکارها از هر بخشی دارد، دارای کارکنانی قوی است که از نزدیک تحولات جهان در زمینه علم و فناوری را دنبال میکنند و دائماً خود را بهبود میبخشند. در این زمینه، خدمات آزمایش نیز مطابق با استاندارد «EN ISO 8990 عایق حرارتی - تعیین خواص انتقال حرارت در حالت پایدار - جعبه داغ کالیبره شده و محافظت شده» به مشاغل ارائه میشود.
