FI123614B

FI123614B - Method and apparatus for measuring the heat flow through structures

Info

Publication number: FI123614B
Application number: FI20115275A
Authority: FI
Inventors: Mikael Paronen; Kim Skoen
Original assignee: Stiftelsen Arcada
Priority date: 2011-03-22
Filing date: 2011-03-22
Publication date: 2013-08-15
Also published as: FI20115275A0; FI20115275A

Description

Förfarande och anordning för mätning av värmeflödet genom konstruktioner Föreliggande uppfinning avser ett förfarande enligt ingressen till krav 1 för mätning av värmeflödet genom tredimensionella föremäl, säsom byggnadskonstruktioner och liknande 5 strukturer.The present invention relates to a method according to the preamble of claim 1 for measuring the heat flow through three-dimensional objects, such as building structures and similar structures.

Enligt ett förfarande av föreliggande slag placerar man ätminstone tvä temperaturgivare mot ytan av den konstruktion som skall undersökas. En första temperaturgivare isoleras termiskt frän en andra temperaturgivare, sä att den temperatur hos konstruktionen som 10 avkänns av den termiskt isolerade första givaren päverkas av värmeflödet genom konstruktionen i större utsträckning än den temperatur som avkänns av den andra temperaturgivaren. Temperaturskillnaden mellan den första och den andra givaren bestäms. Genom att därefter tillföra värme tili den första temperaturgivaren, eller genom att avleda värme frän denna, kan den uppmätta temperaturskillnaden utjämnas och av det 15 tillförda eller avledda värmets mängd kan värmeflödet genom konstruktionen bestämmas.According to a method of the present kind, at least two temperature sensors are placed against the surface of the structure to be examined. A first temperature sensor is thermally insulated from a second temperature sensor, such that the temperature of the structure sensed by the thermally insulated first sensor is affected by the heat flow through the structure to a greater extent than the temperature sensed by the second temperature sensor. The temperature difference between the first and second sensors is determined. By then applying heat to the first temperature sensor, or by diverting heat from it, the measured temperature difference can be offset and by the amount of heat supplied or derived the heat flow through the structure can be determined.

Uppfmningen avser vidare en anordning enligt ingressen tili krav 13.The invention further relates to a device according to the preamble of claim 13.

Apparater för mätning av värmeflöden genom fasta föremäl är kända frän tidigare t.ex.Apparatus for measuring heat flows through solid objects is known from the prior art, e.g.

20 genom DE 27 24 846, JP0533285 och CN 2476020.By DE 27 24 846, JP0533285 and CN 2476020.

JP0533285 avser en anordning och ett förfarande för mätning av värmeflöden genom material. Enligt den kända lösningen anordnar man en första givare pä det material som undersöks och en andra pä ett skilt isolerskikt; själva mätprincipen och tillhörande o 25 elektronik bygger pä Wheatstone-bryggan.JP0533285 relates to an apparatus and method for measuring heat flows through materials. According to the known solution, a first sensor is arranged on the material being tested and a second on a separate insulating layer; the measuring principle itself and associated electronics are based on the Wheatstone bridge.

i m o i CN 2476020 beskriver en anordning för testning av koefficienten för värmeöverföring. Anordningen utgörs av en läda (box) som kan placeras pä husväggens insida för att mätä Q_ ^ väggens värmeflöde. Boxen är fylld av luft och en termosensor och ett värmemotständ är 30 placerade inne i denna. Effektförbrukningen är ca 130-150 W. Boxen är konstruerad för q mätning av väggar med ett U-värde pä 0,5 W/m2 K. Eftersom det är fräga om en läda medin CN 2476020 discloses a device for testing the coefficient of heat transfer. The device consists of a box (box) which can be placed on the inside of the housing wall to measure the heat flow of the wall. The box is filled with air and a thermosensor and a heat resistor is placed inside it. The power consumption is about 130-150 W. The box is designed for q measuring walls with a U-value of 0.5 W / m2 K. Since it is a matter of a drawer with

CVJCVJ

Stora dimensioner pä närmare en halv tili en kvadratmeter, vilket gör att anordningen inte är lämpad för mätning av värmeflöden i t ex höm eller över köldbryggor med begränsad fysisk storlek i byggnadskonstruktioner. Därtill bör noteras att värmeövergängsmotständet 2 för gränsskiktet luft/väggyta päverkas av själva boxen, eftersom luften i boxen inte cirkulerar som vid en Fri väggyta.Large dimensions of almost half to one square meter, which means that the device is not suitable for measuring heat fluxes in, for example, homes or over cold bridges with limited physical size in building structures. In addition, it should be noted that the heat transfer resistance 2 for the air / wall surface boundary layer is affected by the box itself, since the air in the box does not circulate as at a Free wall surface.

Avsikten med föreliggande uppfinning är att tillhandahälla ett nytt förfarande och en 5 anordning som passar för mätning av värmeflöden genom fasta, tredimensionella föremäl, säsom byggnadskonstruktioner, inkluderande väggar, tak och golv och liknande, typiskt skivformiga strukturer, vilka med ett övergripande begrepp kan kallas för en byggnads ’’klimatskärm”.The object of the present invention is to provide a new method and apparatus suitable for measuring heat flows through solid, three-dimensional objects, such as building structures, including walls, ceilings and floors and the like, typically slab-shaped structures, which with an overall concept can be called a building's climate screen.

10 Enligt en aspekt är avsikten att tillhandahälla en ny teknisk lösning som gör det möjligt att bedöma och mätä värmeffödet ocksä genom avgränsade delar av tredimensionella föremäl.In one aspect, the intention is to provide a new technical solution that makes it possible to assess and measure the heat supply also by defining parts of three-dimensional objects.

Uppfinningen är baserad pä den tanken att man använder en mätanordning som har en stomme med en insida, som ätminstone väsentligen är plan och som kan placeras mot 15 strukturens yta, samt en utsida pä vilken ett isolerskikt som täcker stommen är anordnat. Anordningen uppvisar vidare en första temperaturgivare pä insidan av stommen och en andra temperaturgivare anordnad pä ett avständ frän den första temperaturgivaren och frän isolerskiktet, sä att isolerskiktet inte täcker den andra givaren. Under isolerskiktet, väsentligen täckt av detta har anordningen en värmeöverföringsyta som vid användningen 20 av anordningen trycks mot strukturens yta. Den första temperaturgivaren är inrättad att avkänna en yttemperatur hos konstruktionen som i större utsträckning päverkas av värmeffödet genom konstruktionen än den andra temperaturgivaren.The invention is based on the idea of using a measuring device having a body having an interior which is at least substantially flat and which can be placed against the surface of the structure, and an outside on which an insulating layer covering the body is arranged. The device further comprises a first temperature sensor on the inside of the body and a second temperature sensor arranged at a distance from the first temperature sensor and from the insulating layer, so that the insulating layer does not cover the second sensor. Under the insulating layer, substantially covered by this, the device has a heat transfer surface which, when using the device, is pressed against the surface of the structure. The first temperature sensor is arranged to sense a surface temperature of the structure which is influenced to a greater extent by the heat supply through the structure than the second temperature sensor.

För att hälla den täckta väggytans temperatur pä samma nivä som den omgivande o 25 väggytans tillförs värmeöverföringsytan energi som därmed indirekt överförs tili den första g temperaturgivaren. Den per tidsenhet inmatade energin är vid jämvikt lika med i cj värmeffödet genom den väggyta anordningen täcker. Utifrän detta värmeflöde samt den g varma och kalla sidans temperatur kan väggens värmeläckage bestämmas.In order to keep the temperature of the covered wall surface at the same level as the surrounding and the wall surface, the heat transfer surface is supplied with energy which is thus indirectly transferred to the first g of the temperature sensor. The energy input per unit time is at equilibrium with the cj heat supply through the wall surface of the device covering. Based on this heat flow and the temperature of the hot and cold side, the heat leakage of the wall can be determined.

CLCL

m 30 Närmare bestämt kännetecknas förfarandet enligt uppfinningen av det som är angivet i den q kännetecknande delen av krav 1.More particularly, the method according to the invention is characterized by that which is defined in the characterizing part of claim 1.

c\jc \ j

Anordningen enligt uppfinningen kännetecknas i sin tur av det som är angivet i den kännetecknande delen av krav 13.The device according to the invention is in turn characterized by that which is stated in the characterizing part of claim 13.

33

Medelst uppfinningen uppnäs betydande fördelar. Som exemplen nedan visar uppnär man med hjälp av en enkel mätapparat, som tili konstruktionen är enkel och framställnings-tekniskt billig, mätningsresultat för U-värdena som redan okorrigerade väl svarar mot de teoretiska värdena. Vid behov kan naturligt korrigeringskoefficienter användas för att 5 ytterligare anpassa mätvärdena tili överensstämmelse med teoretiska värden.By the invention, significant advantages are obtained. As the examples below show, with the aid of a simple measuring apparatus, which for the construction is simple and technically inexpensive, measurement results for the U values which already uncorrected well correspond to the theoretical values. If necessary, natural correction coefficients can be used to further adjust the measurement values to conform to theoretical values.

Mätningen är rimligt snabb och resultatet reproducerbart. Mätinstrumentet är föga skrymmande och kan användas för att mätä avgränsade partier av väggar, tak och golv.The measurement is reasonably fast and the result reproducible. The measuring instrument is not bulky and can be used to measure bounded areas of walls, ceilings and floors.

Den gör det därför möjligt att utföra in situ -mätningar i existerande konstruktioner utan att 10 man behöver öppna dem. Eftersom mätningama kan upprepas ett godtyckligt antal ganger kan man snabbt och utan onödigt dröjsmäl pä en byggnadsplats (t.ex. ett renoveringsställe) bestämma i vilka konstruktioner och - därtill dessutom var i dessa - de huvudsakliga värmeförlustema är belägna.It therefore makes it possible to carry out in situ measurements in existing constructions without having to open them. Since the measurements can be repeated an arbitrary number of times, it is possible to quickly and without unnecessary delay at a building site (eg a renovation site) determine in which constructions and - in addition, were in these - the main heat losses are located.

15 I det följande granskas uppfmningen närmare med hänvisning tili bifogade ritningar.In the following, the invention is examined in more detail with reference to the accompanying drawings.

Figur 1 visar i sidovy en principskiss av mätapparatens konstruktion,Figure 1 shows in side view a principle sketch of the design of the measuring apparatus,

Figur 2 visar korrelationen mellan uppmätta och teoretiska U-värden för en första serie mätningar, 20 Figur 3 visar korrelationen mellan uppmätta och teoretiska U-värden för en andra serie mätningar ochFigure 2 shows the correlation between measured and theoretical U values for a first series of measurements, Figure 3 shows the correlation between measured and theoretical U values for a second series of measurements and

Figur 4 visar i grafisk form temperaturen för de tvä temperaturgivama som en funktion av tiden. I samma figur visas ocksä effektförbrukningen hos värmemotständet som en _ funktion av tiden.Figure 4 shows in graphical form the temperature of the two temperature sensors as a function of time. The same figure also shows the power consumption of the heat resistor as a function of time.

COCO

8 25 g Föreliggande mätapparat och -förfarande är framförallt avsett för mätning av byggnads- i delars värmeisoleringsförmäga. En byggnadsdels värmeisolerande förmäga eller värmemotständ betecknas med storheten R [m2K/W]. Omvänt används för att beskriva8 25 g The present measuring apparatus and method are primarily intended for measuring the thermal insulation capacity of building components. The thermal insulating ability or heat resistance of a building part is denoted by the quantity R [m2K / W]. Reverse is used to describe

CLCL

värmeläckagets storlek en sä kallad värmegenomgängskoefficient eller U-värde r". 2 30 [W/ (m K)]. U-värdet är inversen av värmemotständet, dvs. U=l/R. Som exempel kan 5 anföras att en vägg som har U-värdet 1 W/m2K leder eller läcker 1 Watt pä en 1 m2 stor ytaThe size of the heat leakage is a so-called heat throughput coefficient or U-value r ". 2 [W / (m K)]. The U-value is the inverse of the heat resistance, ie U = 1 / R. As an example, a wall having The U value 1 W / m2K leads or leaks 1 Watt on a 1 m2 surface

CvJCVJ

om temperaturskillnaden mellan insidan och utsidan är 1 grader K.if the temperature difference between the inside and the outside is 1 degree K.

44

Generellt är uppfinningen applicerbar för olika slags ’’konstruktioner” eller ’’strukturer”, vanned här allmänt avses tredimensionella kroppar som har en första yta med en första yt-temperatur, och en andra yta som är belägen pä motsatt sida, eller väsentligen motsatt sida, av konstruktionen eller strukturen i förhällande till den första ytan och som har en andra 5 yttemperatur. För att mätningsapparaten och -förfarandet skall kurnia användas bör den tredimensionella kroppen vara anordnad pä ett sädant sätt att den första yttemperaturen är olik den andra yttemperaturen, sä att en temperaturdifferens räder mellan den första och den andra ytans temperatur respektive sä att en temperaturgradient räder tvärs genom konstruktionens tjocklek mellan den första och den andra ytan.In general, the invention is applicable to various kinds of "structures" or "structures", as used herein generally refers to three-dimensional bodies having a first surface having a first surface temperature, and a second surface located on the opposite side, or substantially opposite side. , of the structure or structure relative to the first surface and having a second surface temperature. For the measuring apparatus and method to be used, the three-dimensional body should be arranged in such a way that the first surface temperature is different from the second surface temperature, such that a temperature difference rises between the first and second surface temperatures and so that a temperature gradient travels across the thickness of the structure between the first and second surfaces.

10 I det följande kommer uppfinningen att beskrivas med hänvisning till mätningen av värmeflödet genom en struktur (typiskt vägg, golv eller tak) som typiskt pä insidan är varm (varma sidan) och pä utsidan kali (kalla sidan). Men det är klart att den lämpar sig lika väl för mätning av konstruktioner vars utsida är varmare än insidan, dvs. tili exempel 15 byggnadskonstruktioner i länder med ett hett kiimat, där konstruktionens förmäga att isolera mot hetta är den egenskap som är av synnerligt intresse. I dylika fall avleder man värme frän mätytan genom avkylning snarare än tillför genom uppvärmning.In the following, the invention will be described with reference to the measurement of heat flow through a structure (typically wall, floor or ceiling) typically hot on the inside (hot side) and on the outside potassium (cold side). But it is clear that it is equally suitable for measuring structures whose outside is warmer than the inside, ie. For example, in building structures in countries with a hot chimney, where the ability of the structure to insulate against heat is the property of particular interest. In such cases, heat is dissipated from the measuring surface by cooling rather than by heating.

Som exempel pä typiska konstruktioner eller strukturer som kan utvärderas med hjälp av 20 föreliggande uppfinning mä nämnas ytter- och innerväggar, ytter- och innertak samt golv. Uppfinningen kan även användas pä t.ex. fönsters glasdelar och dörrar.Examples of typical structures or structures that can be evaluated by the present invention are mentioned exterior and interior walls, exterior and ceiling and floors. The invention can also be used in e.g. window glass parts and doors.

För att tillförlitliga resultat skall näs, bör anordningen appliceras sä tätt mot ytan att väsentliga värmeförluster inte uppstär mellan värmeöverföringsytan och strukturens yta. I o 25 de fiesta fall är mätytan (den varma sidan) strukturen, t.ex. väggen, taket, golvet, fönstret g eller dörren, tillräckligt järnn för att göra mätningen möjlig. Vid behov kan dock bottenplattan förses med ett ytskikt som tillhandahäller en tät anpassning mot ytan. g Ytskiktet kan t.ex. utgöras av ett elastiskt eller flexibelt materialskikt som leder värme.For reliable results to be nosy, the device should be applied so close to the surface that significant heat losses do not occur between the heat transfer surface and the surface of the structure. In most cases, the measuring surface (hot side) is the structure, e.g. the wall, the ceiling, the floor, the window g or the door, enough iron to make the measurement possible. However, if required, the base plate may be provided with a surface layer which provides a tight fit to the surface. g The surface layer can e.g. consists of an elastic or flexible material layer that conducts heat.

CLCL

Dylika kan tillhandahällas av polymermaterial, som innehäller ledande partiklar eller r^- 30 ledande polymerer. Vid behov kan polymermaterialets inverkan pä mätresultatet beaktas q med en korrigeringskoefficient.Such may be provided by polymeric materials containing conductive particles or R 2 conductive polymers. If necessary, the influence of the polymer material on the measurement result can be taken into account q with a correction coefficient.

c\jc \ j

Enligt en föredragen utföringsform bestämmer man U-värdet för tredimensionella material, säsom skivformiga material, som kan användas i väggar, tak, golv, fönster eller dörrar.According to a preferred embodiment, the U-value for three-dimensional materials, such as disc-shaped materials, which can be used in walls, ceilings, floors, windows or doors is determined.

5 I figur 1 visas i sidovy en mätanordning enligt uppfmningen placerad mot en vägg vars U-värde skall bestämmas.Figure 1 shows a side view of a measuring device according to the invention positioned against a wall whose U-value is to be determined.

5 Med hänvisning till bildens referenstecken kan man därmed konstatera att med uppfmningen mäter man värmeflödet J genom en konstruktion K med en tjocklek D.With reference to the reference characters of the image, it can thus be stated that the invention measures the heat flow J through a construction K of a thickness D.

Konstruktionen, som forutom bildens lodräta vägg, kan vara en vägrät eller lutande yta, t.ex. ett tak eller ett golv i en byggnad eller en separat, till exempel fristäende skiva eller ett 10 vägg-, tak- eller golvelement, omfattar - en första yta S1 som star i kontakt med insidans luft och - en andra yta S2 som star i kontakt med uteluften.The structure, which in addition to the vertical wall of the image, may be a horizontal or inclined surface, e.g. a roof or floor in a building or a separate, for example, stand-alone slab or wall, ceiling or floor element, comprises - a first surface S1 which contacts the inside air and - a second surface S2 which contacts with the outdoor air.

Det räder en temperaturskillnad mellan den första SI och den andra ytan S2 när uteluftens 15 (den kalla sidans) temperatur och insidans (den varma sidans) temperatur är olika stora. Temperaturen T1 vid den första ytan SI är därmed olik temperaturen T2 vid den andra ytan S2, i föreliggande fall är Tl > T2. Därmed uppstär en värmeskillnad tvärs genom konstruktionen.There is a temperature difference between the first S1 and the second surface S2 when the temperature of the outside air (the cold side) and the inside (the hot side) temperature are different. The temperature T1 at the first surface S1 is thus different from the temperature T2 at the second surface S2, in the present case T1 is> T2. Thus, a heat difference across the structure builds up.

20 Det bör observeras att vid föreliggande förfarande temperaturen T2 inte behöver mätäs, utan den mätningsprocess som beskrivs nedan är inriktad pä yttemperaturen Tl pä insidan av konstruktionen. Vid uträkningen av U-värdet utnyttjas emellertid därtill uppgifter om den varma sidans (inte att förväxla med inneväggens yttemperatur) resp. uteluftens temperatur. Den senare bestäms pä ett avständ frän ytterväggen, företrädesvis pä > 1 cm, o 25 gäma bör avständet inte överskrida ca 1 m.It should be noted that in the present method, the temperature T2 need not be measured, but the measurement process described below is directed to the surface temperature T1 on the inside of the structure. However, in calculating the U-value, information is also used on the hot side (not to be confused with the inside temperature of the interior wall) or the outdoor air temperature. The latter is determined at a distance from the outer wall, preferably at> 1 cm, and the gap should not exceed about 1 m.

i m 0 ii m 0 i

Innan apparaten är applicerad pä väggen är ΤΓ = Tl” = innerväggytans temperatur. 1Before the appliance is applied to the wall, ΤΓ = T1 = the temperature of the interior wall surface. 1

CCCC

CLCL

Som ocksä framgär av den schematiska bilden i figur 1 bestär mätinstrumentet i en 30 utföringsform av en stomme S, ett värmeelement V, tvä temperaturgivare Gl, G2, isolering g I samt ackumulator och elektronik (icke-avbildade). Temperaturgivaren Gl sombefinnerAs also shown by the schematic illustration in Figure 1, the measuring instrument in one embodiment comprises a frame S, a heating element V, two temperature sensors G1, G2, insulation g I and accumulator and electronics (non-imaged). The temperature sensor Gl located

CMCM

sig under isolationen I tillsammans med värmeelementet V blir isolerad frän rummets luft och blir kallare jämfört med temperaturgivaren G2 (referensen) som befinner sig vid sidan om instrumentet pä väggen. Tl är den temperatur väggytan normalt har.during the insulation I together with the heating element V becomes insulated from the room's air and becomes colder compared to the temperature sensor G2 (the reference) which is beside the instrument on the wall. Tl is the temperature the wall surface normally has.

66

Enligt en föredragen utioringsform utgörs stommen S av en skiva, som har en minsta utsträckning transversellt mot stommens insida av ätminstone 2 cm, i synnerhet ätminstone 3 cm. Stommen (S) utgörs t.ex. av en väsentligen kvadratisk eller cirkulär skiva som 5 ätminstone tili största delen är täckt av ett isolerskikt. En lämplig storlek för stommen är ca 10 - 1000 cm1 2, företrädesvis ca 20 - 500 cm2, typiskt ca 30 - 250 cm2. Enligt en utioringsform är storleken pä den platta som förs i kontakt med den konstruktion som skall undersökas ca 100 cm2 ± 20 %. Det är m.a.o. fräga om en relativt liten konstruktion som gör det möjligt att mätä mindre p artier av konstruktionen.According to a preferred embodiment, the body S is constituted by a disc having a minimum extent transverse to the inside of the body of at least 2 cm, in particular at least 3 cm. The body (S) is e.g. of a substantially square or circular sheet which at least to a large extent is covered by an insulating layer. A suitable size for the body is about 10 - 1000 cm 2, preferably about 20 - 500 cm 2, typically about 30 - 250 cm 2. According to one embodiment, the size of the plate brought into contact with the structure to be examined is about 100 cm2 ± 20%. It is m.a.o. ask about a relatively small structure that makes it possible to measure smaller parts of the structure.

10 Första givaren G1 är anordnad pä insidan av skivan S och den andra givaren G2 är fästad medelst en konsol vid skivan. Avständet mellan givama är typiskt ca 10 - 150 mm, heist ca 15-100 mm. Den andra givaren kan vara fjäderbelastad för att den skall tryckas mot ytan samtidigt som stommen trycks mot den.The first sensor G1 is arranged on the inside of the disk S and the second sensor G2 is attached by means of a bracket to the disk. The distance between the sensors is typically about 10 - 150 mm, heist about 15-100 mm. The second sensor may be spring loaded to be pressed against the surface while the body is pressed against it.

15 Lämpligen utgörs värmeöverföringsytan V av värmemotständsslingor som täcker en väsentlig del av stommens S insida.Conveniently, the heat transfer surface V consists of heat resistance loops which cover a substantial part of the interior of the body S.

en föredragen utföringsform omfattar instrument enligt uppfmningen en temperatur-20 reglerad, isolerad bottenplatta med integrerade värmeslingor som placeras i direkt fysisk kontakt med väggytan. Mellan plattan och väggytan firms väsentligen inget luftlager. Tili skillnad frän tili exempel den kända box-konstruktion som anges i CN 2476020 behöver i föreliggande uppfinning värmeövergängsmotständet frän inneluft tili väggyta inte beaktas eftersom sensom mäter omgivande väggens yttemperatur och bottenskivan reglerar o 25 underliggande väggyta tili samma temperatur som den omgivande väggens.In a preferred embodiment, instruments according to the invention comprise a temperature-controlled, insulated base plate with integrated heating loops placed in direct physical contact with the wall surface. There is essentially no air layer between the plate and the wall surface. In contrast to, for example, the known box design disclosed in CN 2476020, in the present invention, the heat transfer resistance from indoor air to wall surface need not be taken into account as the sensor measures the surrounding wall surface temperature and the bottom plate regulates the underlying wall surface to the same temperature as the surrounding wall.

i m o i oj Mätningen utförs genom att g - man först applicerar ätminstone tvä temperaturgivare G1, G2 mot den första ytan ^ SI, och m ’ oj 30 - ätminstone en av temperaturgivama G1 isoleras termiskt frän en andra g temperaturgivare G2, sä att den temperatur Tl ’ som avkänns av den termiskt cu 2 isolerade givaren G1 päverkas av värmeflödet genom konstruktionen K i större utsträckning än den temperatur Tl” som avkänns av den andra temperaturgivaren G2.The measurement is carried out by first applying at least two temperature sensors G1, G2 to the first surface S1, and at least one of the temperature sensors G1 is thermally insulated from a second g temperature sensor G2, so that the temperature T1 which is sensed by the thermally cu 2 insulated sensor G1 is affected by the heat flow through the construction K to a greater extent than the temperature T1 "sensed by the second temperature sensor G2.

7 T” skall idealt vara helt oberoende av värmeflödet genom konstruktionen K. G2 skall alltsä bara mätä imierväggens yttemperatur som i stationärtillstand bör vara konstant p.g.a. att värmeflödet Iran rummet till innerväggytan är lika stort som värmeflödet frän 5 innerväggytan till ytterväggytan.7 T 'should ideally be completely independent of the heat flow through the construction K. Thus G2 should only measure the surface temperature of the wall of the wall which in the stationary state should be constant due to the that the heat flow from Iran to the interior wall surface is equal to the heat flow from the inner wall surface to the outer wall surface.

Efter att apparaten applicerats pä väggytan startar mätningen. Temperaturskillnaden ΤΓ ΤΓ mellan givaren G2 och den termiskt isolerade givaren G1 bestäms.After the appliance has been applied to the wall surface, the measurement starts. The temperature difference ΤΓ ΤΓ between the sensor G2 and the thermally insulated sensor G1 is determined.

10 Temperaturen Tl ’ börjar sjunka om temperaturen pä yttre sidan är lägre än pä insidan eller stiga om temperaturen pä yttre sidan är högre än pä insidan medan Tl” är i stort sett oförändrad. Av det följer att det absoluta värdet för temperaturskillnaden Τ1”-ΤΓ förändras (dvs. blir olikt 0).The temperature T1 'starts to decrease if the temperature on the outside is lower than on the inside or rise if the temperature on the outer side is higher than on the inside while T1' is largely unchanged. It follows that the absolute value of the temperature difference Τ1 ”-ΤΓ changes (ie becomes different 0).

15 Efter detta kopplas värmeelementet pä för att värma väggen mot vilken temperaturgivaren G1 anligger. Värmeelementet värmer tills man uppnätt samma temperatur som vid referens-temperaturen, dvs. temperaturskillnaden forst sä närä noll som möjligt. Dä ett stabilt tillständ uppnätts antar man att ali efifekt som tillförs leds ut genom väggen. Man kan dä bestämma väggens U-värde genom att beakta tillford effekt, ytan (m2) som 20 instrumentet eller m.a.o. isolationen täcker och temperaturskillnaden mellan den varma sidan (inneluften) och den kalla sidan (uteluften). Plattan regleras elektroniskt tili konsolgivarens temperatur.After this, the heating element is switched on to heat the wall against which the temperature sensor G1 abuts. The heating element heats until the same temperature is reached as at the reference temperature, ie. the temperature difference is as close to zero as possible. Where a stable condition is obtained, it is assumed that all the power supplied is discharged through the wall. It is then possible to determine the U-value of the wall by taking into account the power effect, the area (m2) as the instrument or the other. the insulation covers and the temperature difference between the hot side (indoor air) and the cold side (outdoor air). The plate is controlled electronically to the temperature of the console sensor.

Med hänvisning tili det föregäende kan förfarandet enligt en föredragen utföringsform o 25 sammanfattas som följer:Referring to the foregoing, the method of a preferred embodiment can be summarized as follows:

LOLO

cpcp

Den pä t ex en vägg placerade anordningen isolerar väggen frän inneluften. Därför böijar g temperaturen sjunka i den del av väggen som täcks av anordningen. För att halla den täcktaThe device placed on a wall, for example, insulates the wall from the indoor air. Therefore, the temperature bends to decrease in the part of the wall covered by the device. To keep it covered

CLCL

väggytans temperatur pä samma nivä som den omgivande väggytans värms bottenplattan N- 30 med elenergi. Den per tidsenhet mmatade elenergin är vid jämvikt lika med värmeflödet q genom den väggyta anordningen täcker. Utifrän detta värmeflöde samt den varma och c\j kalla sidans temperatur kan väggens värmeläckage bestämmas.the wall surface temperature at the same level as the surrounding wall surface is heated the base plate N-30 with electrical energy. The electrical energy supplied per unit time equilibrates at equilibrium with the heat flow q through the wall surface of the device. Based on this heat flow as well as the hot and cold side temperature, the wall's heat leakage can be determined.

88

Vid en utföringsform, som enbart bör ses som ett exempel och inte i nägot avseende är begränsande för föreliggande uppfmning, använder man en algoritm som innebär att när skillnadenmellantemperaturemaTT-Tl ’ överstiger ettpä förhand bestämt första differensvärde ΔΤΑ tillförs den termiskt isolerade givaren G1 energi Eq för att minska 5 temperaturskillnaden sä att den underskrider ett pä förhand bestämt andra differensvärde ΔΤβ. Utgäende frän den tillförda effekten bestäms värmeflödet J genom konstruktionen som en funktion av temperaturdifferensen ΔΤ.In one embodiment, which should be considered by way of example only and not in any way limiting the present invention, an algorithm is used which means that when the difference between the temperature TT-T1 'exceeds a predetermined first difference value ΔΤΑ, the thermally isolated sensor G1 is supplied with energy Eq for reducing the temperature difference so that it falls below a predetermined second difference value ΔΤβ. Starting from the input power, the heat flow J is determined by the design as a function of the temperature difference ΔΤ.

Temperaturskillnadema ΔΤΛ och ΔΤ n kan valjas godtyckligt smä för att tilläta en i 10 praktiken kontinuerlig värmetillförsel. Vid en utföringsform ligger ΔΤΑ inom ett intervall av ca 0,1 - 10 grader och ΔΤβ inom ett intervall av ca 0,01 - 5 grader.The temperature differences ΔΤΛ and ΔΤ n can be arbitrarily chosen to allow a continuous heat supply in practice. In one embodiment, ΔΤΑ is within a range of about 0.1 - 10 degrees and ΔΤβ is within a range of about 0.01 - 5 degrees.

Regleringen kan vara en enkel pä-av regiering, PID- regiering eller nägon mer avancerad regleralgoritm. Det viktiga är att de tvä temperaturema följer varandra (följereglering) sä 15 bra som möjligt eftersom mätapparaturen annars kommer att ge felaktiga mätvärden.The control can be a simple on-off control, PID control or some more advanced control algorithm. The important thing is that the two temperatures follow each other (follower control) as closely as possible since the measuring equipment will otherwise give incorrect measurement values.

Det som inte syns pä bilden är en LCD display som är byggt in i instmmentet. Displayen visar temperaturen samt U-värdet när mätaren har nätt termisk jämvikt. Elektronik-komponentema har placerats pä samma kretskort som värmeslingan, men pä andra sidan.What is not visible in the picture is an LCD display built into the instrument. The display shows the temperature and the U-value when the meter has reached a thermal equilibrium. The electronics components have been placed on the same circuit board as the heating coil, but on the other side.

2020

Enligt en föredragen utföringsform är alla elektronikkomponenter ytmonterade för att häl ej kan borras genom kortet pga. värmeslingan. Fördelama med en dylik montering är att instmmentet blir lättare, billigare, simplare och smidigare pga. mindre (främst tunnare) komponenter.According to a preferred embodiment, all electronic components are surface mounted so that heels cannot be drilled through the board due to. heating loop. The advantages of such a mounting are that the instrument becomes lighter, cheaper, simpler and more flexible due to. smaller (mainly thinner) components.

§ 25 g Exempel i§ 25 g Example i

(M(M

C\1 g För att analysera mätinstrumentets funktion och noggrannhet har test utförts pä diverseC \ 1 g To analyze the function and accuracy of the measuring instrument, tests have been performed on various

CLCL

material med välkänd värmeledningsförmäga. Värmeledningsförmägan för respektive r-- 30 material anges vanligen med dess λ - värde som är en materialkonstant. För att fä ut U-q värdet för en viss bit material, divideras λ - värde med materialets tjocklek x.material with well-known thermal conductivity. The thermal conductivity of the respective r materials is usually indicated by its λ value which is a material constant. To obtain the U-q value for a given piece of material, λ - value is divided by the thickness of the material x.

C\1 9 υΛ χ Ätskilliga test har utförts pä en akvarieliknande vattenbehällare. Akvariet är isolerat pä alla sidor förutom en sida där testmaterialet fästs. Akvariet har tvä vattenanslutningar, en för 5 inlopp och en för utlopp. Testema har utförts med ett ständigt inlopp och utlopp sa att vattnet rör sig och byts ut. Man kan anta en ganska identisk och konstant temperatur i hela akvariet inklusive ytan pä glaset mot testmaterialet som är det viktiga.C \ 1 9 υΛ χ Various tests have been performed on an aquarium-like water tank. The aquarium is insulated on all sides except one side where the test material is attached. The aquarium has two water connections, one for 5 inlets and one for outlets. The tests have been carried out with a constant inlet and the outlet said that the water moves and is replaced. One can assume a fairly identical and constant temperature throughout the aquarium including the surface of the glass against the test material which is the most important.

Vattnets temperatur har noterats vid slutet av varje mätning med hjälp av en 10 kvicksilvertermometer i vattnet. En liten avvikelse (max 0,5 °C) har ändä konstaterats i vattnet och därmed har spetsen pä termometem hällits mot glaset bakom testmaterialet och mätinstrumentet (prototypen).The temperature of the water has been recorded at the end of each measurement using a 10 mercury thermometer in the water. A slight deviation (max. 0.5 ° C) has nevertheless been observed in the water and thus the tip of the thermometer has been poured against the glass behind the test material and the measuring instrument (prototype).

Man följer med och bestämmer när mätaren har uppnätt termisk jämvikt (steady state).You monitor and determine when the meter has reached thermal equilibrium (steady state).

15 Efter det räknas U-värdet ut ffän differensen av steady state temperaturen och temperaturen ute samt effekten vid den temperatur som uppnätts vid steady statet.After that, the U-value is calculated from the difference of the steady state temperature and the temperature outside as well as the effect at the temperature reached at the steady state.

För att utvärdera tillförlitligheten hos mätinstrumentet har man utfört mätningar pä material med kända U-värden. I figurema 2 och 3 visas det uppmätta U-värdet som 20 funktion av känt U-värde (teoretiskt U-värde). Det ljusröda strecket som gär diagonalt i bäda grafema demonstrerar de teoretiska U-värde som de olika materialen har. De gröna trianglama (figur 2) samt de bläa punktema (figur 3) i grafema demonstrerar U-värden £2 uppmätta med mätinstrumenten.In order to evaluate the reliability of the measuring instrument, measurements have been made on materials with known U-values. Figures 2 and 3 show the measured U-value as a function of known U-value (theoretical U-value). The bright red line that likes diagonally in both graphs demonstrates the theoretical U values of the different materials. The green triangles (Figure 2) as well as the blue dots (Figure 3) in the graphs demonstrate the U values £ 2 measured with the measuring instruments.

δδ

CvJCVJ

LOLO

9 25 Idealfallet är naturligtvis att punktema infaller pä den diagonala linjen, men redan de9 25 The ideal case, of course, is that the points fall on the diagonal line, but already they are

CvJCVJ

00 resultat som redovisas för i figurema 2 och 3 visar att motsvarigheten blir tämligen bra.00 results reported for in figures 2 and 3 show that the equivalence is quite good.

xx

XX

CLCL

[5 I figur 4 visas en graf som visar effektförbmkningen i mätaren som en funktion av tiden[5 Figure 4 shows a graph showing the power dissipation in the meter as a function of time

CVJCVJ

!£ och givamas temperatur som en funktion av tiden under hela den tid mätaren har värit ° 30 igäng. I grafen visar den röda linjen effekten som mätaren värmer värmeslingan med. Den gröna linjen är temperaturen hos sensom G1 som är under värmeslingan. Den bläa linjen representerar sensom G2 som mäter väggens riktiga temperatur.And the temperature of the sensor as a function of time during the entire time the meter has been in operation. In the graph, the red line shows the effect with which the meter heats the heating coil. The green line is the temperature of the sensor G1 which is below the heating coil. The blue line represents the sensor G2 which measures the actual temperature of the wall.

1010

Av bilden framgär tydligt att temperatursensom G1 som är belägen under värmeslingan börjar kylas ner efter en tid genom inverkan av det värmeflödet som bildas genom väggen. När skillnaden mellan de tvä sensorema G1 och G2 är tillräckligt stor slär mätaren effekten 5 pä och börjar värma upp slingan. Därefter reglerar instrumentet effekten för att sträva efter steady state -läget. Ur grafen kan man läsa att efter ca 110 minuter har steady state uppnätts. Efter det att programmet har beräknat resultatet och den visas pä displayen, avslutas mätningen.It is clear from the picture that the temperature sensor G1 located below the heating coil starts to cool down after some time due to the influence of the heat flow generated through the wall. When the difference between the two sensors G1 and G2 is large enough, the meter turns the power on and begins to heat the loop. Thereafter, the instrument controls the power to aim for the steady state mode. From the graph it can be read that after about 110 minutes steady state has been reached. After the program has calculated the result and it is shown on the display, the measurement ends.

10 co δ c\j i lo o i c\j10 co δ c \ j i lo o i c \ j

CVJCVJ

XX

cccc

CLCL

LOLO

r-- C\1r-- C \ 1

LOLO

δ C\1δ C \ 1

Claims

11

A method for measuring the heat flow (J) through a structure (K) having a thickness (D), comprising a prime surface (SI) having a prime temperature (T1), and a second surface (S2) located on the opposite side of the the structure (K) relative to the first surface (S1), whereby a temperature difference (ΔΤ) is formed transversely through the thickness (D) of the structure between the first (S1) and the second surface (S2), according to which method - two temperature sensors (G1, G2) against the first surface (S1), - at least one first temperature sensor (G1) is thermally insulated from a second temperature sensor (G2), so that the temperature (T1 ') sensed by the thermally insulated sensor (G1) is affected by the heat flow through the structure (K) to a greater extent than the temperature (T1 ") sensed by the second temperature sensor (G2) and the 15. temperature difference (T1" -T1 ') between the second sensor (G2) and the first sensor (G1) is determined, k characterized in that - to reduce the temperature difference, (T1 '-T1') o, the first sensor (G1) is supplied with energy (Eq) by heating the first surface in an area surrounding the first sensor (G1) or o is derived energy (EQ) from the first sensor (G1) by cooling the first surface in an area surrounding the first sensor (G1) and - exiting from the amount of energy (Eq) supplied or derived from the first sensor o (G1), the heat flow ( J) through the design depending on the temperature difference (ΔΤ) over the structure. in C \ J C \ J

Method according to claim 1, characterized in that CL - places a first sensor (G 1) against the first surface (SI), 30. a second sensor (G2) is applied to the first surface (S 1) at a distance (A) from the first sensor, C \ J - one insulates the first sensor (G1) and an area of the first surface adjacent to it from the second sensor (G2) to thermally insulate the first sensor (G1 from the second sensor (G2), 12 - determination of the temperature (T1 'and T1') sensed by the first and of the second sensor (G1, G2), respectively - determination of the difference between temperatures T1 'and T1', respectively - the first sensor (G1) energy (Eq) by heating the first surface in an area surrounding the first sensor (G1) to reduce the temperature difference, and - from the amount of energy supplied (Eq), the heat flow (J) is determined by the disc-shaped structure depending on the heat diff 10

Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the structure is substantially disk-shaped or forms part of a disk-shaped structure and at least the part of the first surface (S1) against which the first temperature sensor (G1) is applied is substantially planar. 15

Method according to any of the preceding claims, characterized in that the first and second sensors (G1, G2) are applied at a distance from each other which is at least about 0.5 cm, preferably about 1 - 50 cm, in particular about 1 cm. - 10 cm.

Method according to any of the preceding claims, characterized in that the area adjacent to the first sensor projects up to about 0.1 - 500 cm 2, in particular about 1 - 250 cm 2, and is square or circular in shape.

Method according to any of the preceding claims, characterized in that the temperature difference (Τ1 "-ΤΓ) between the second sensor (G2) and the thermally insulated sensor (G1) is determined over a period of 1 to 1200 minutes, in particular 5 - 600 LO minutes. 0 in cm C \ l x

Process according to any of the preceding claims, characterized in that T1> T2 CL and the energy (Eq) are supplied in the form of electrical energy or thermal energy.

A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the energy CM (Eq) is supplied through heat loops which abut the area of the first surface adjacent to the first sensor (G1). 13

9. A method according to any of claims 1-8, characterized in that the temperature difference (”1 ”-ΤΓ) is determined continuously.

Method according to any of claims 1-9, characterized in that the heat flow is determined through the wall, ceiling or floor of a building or through one or more windows or one or more doors in a building, the first surface being the wall, ceiling or the inside of the floor or of the window, e.g. the inside of the window glass, or the door.

Method according to any one of claims 1-9, characterized in that the U-value of a disc-shaped material can be used which can be used in wall structures by determining the temperature of the hot side and the outside air, the latter being determined at a distance from the outer wall by 1 cm and not more than 1 m.

Method according to any of claims 1-11, characterized in that when the abso slopes the value of the difference between the temperatures, (T1 '-T1') exceeds a predetermined first difference value (ΔΤΑ), the first sensor (G1) is supplied energy (Eq) by heating the first surface in an area surrounding the first sensor (G1) to reduce the temperature difference so that it falls below a predetermined second difference value (ΔΤΒ), and output from the amount of energy (Eq) supplied in the first sensor (G1), the heat flow (J) is determined by the design depending on the temperature difference (ΔΤ).

Device for measuring the heat flow (J) through a structure (K), according to any of claims 1-12, characterized in that it comprises a body (S), with an inside, which is at least substantially the pane and which is arranged to be affixed to the surface of the structure, and an outer surface located on the opposite side of the body relative to the CL inside, 30. an insulating layer (I) arranged on the outside of the body covering at least one part, cu - a first temperature sensor (G1) arranged on the inside of the body and substantially covered by the insulating layer (I); 14 - a second temperature sensor G2) arranged at the inside of the body at a distance from the first temperature sensor (G1) and from the insulating layer (I), and - a heat transfer surface (V) arranged at the inside of the body and which is substantially covered by the insulating layer, the first temperature sensor (G1) being arranged to sense a surface temperature of the structure which is more strongly influenced by the heat flow (J) through the structure (K) than the other temperature sensor (G2).

Device according to claim 13, characterized in that the body (S) is a disc 10 having a minimum extent transverse to the inside of the body of at least 2 cm, in particular at least 3 cm.

Device according to claim 13 or 14, characterized in that the body (S) consists of a substantially square or circular plate which is covered at least to a large extent by an insulating layer.

Device according to any of claims 13-15, characterized in that the first sensor (G1) is arranged on the inside of the disk and the second sensor (G2) is attached by means of a bracket to the disk. 20

Device according to any of claims 13-16, characterized in that the heat transfer surface (V) consists of heat resistance loops which cover a substantial part of the interior of the body (S). co o 25

Device according to any of claims 12-17, characterized in that g the heat transfer surface (V) surrounds the first sensor (G1) without touching it. CM CM X cc CL m h- CM m δ CM 15