Wärmeflusssensor

Ein Wärmeflusssensor nutzt den Seebeck-Effekt um ein elektrisches Signal proportional zum Wärmestrom durch seine Fläche zu generieren. Um diese Messungen ohne Wissen der thermischen Leifähigkeit/ des thermischen Widerstandes durchführen zu können, müssen die Wärmeflusssensoren nach der Produktion kalibriert werden. Die Wärmestromdichte ergibt sich aus dem gemessenen Wärmestrom pro Fläche des Sensors. Verschiedene Arten von Wärmeübertragung, wie Konvektion, Wärmeleitung und Strahlung können so gemessen werden. Die SI-Einheit des Wärmestroms oder Wärmeflusses ist Watt, die der Wärmestromdichte ist Watt pro Quadratmeter.

Wärmeflusssensoren können für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden. Vielversprechende Bereiche sind Qualitätsanalysen von Gebäudeisolierungen oder die Bestimmung thermischer Eigenschaften von Textilien mit Hilfe des Wärmedurchgangskoeffizienten. Andere mögliche Anwendungen umfassen Messungen von Strömungen in Flüssigkeiten^[1] , Temperaturmessung anhand nicht invasiven Methoden^[2] und das Messen der Laserleistung.^[3]

Jeden Tag werden große Mengen Energie zum Heizen und Kühlen von Gebäuden verbraucht, von denen viele thermisch ungenügend isoliert sind und nicht den modernen Standards entsprechen. In dieser Hinsicht ist es wichtig, mit Hilfe eines Wärmeflusssensors, die Qualität der Wärmedämmung von Gebäuden und den Wärmedurchgangskoeffizienten zu bestimmen^[4] .

Nach dem Gesetz der Wärmeübertragung ist der Wärmestrom durch eine Oberfläche, z.B. die einer Gebäudewand, direkt proportional zur Differenz der inneren und äußeren Oberflächentemperatur des Objektes (oder auch Umgebungstemperatur). Dieser Proportionalitätsfaktor wird Wärmedurchgangskoeffizient oder U-Wert genannt. Je kleiner der U-Wert desto besser ist die thermische Isolierung.^[5]

Der Wärmefluss ist ein wichtiger Parameter bei der Entwicklung von Textilien mit speziellen thermischen Eigenschaften, wie zum Beispiel Sportbekleidung oder Brandschutzkleidung. Durch das Verwenden eines Wärmeflusssensors kann der thermische Durchgangskoeffizient bestimmt werden. Er stellt eine Verarbeitungs- und Materialeigenschaft dar^[6] .

1. ↑ ZhengYu Hu: "CLEAN" HEAT FLUX SENSOR FOR ASH FOULING MONITORING. (PDF) Abgerufen am 23. Juni 2016. 
2. ↑ Reto Niedermann et al.: Prediction of human core body temperature using non-invasive measurement methods. In: International Journal of Biometeorology. Band 58, Nr. 1, 13. Juni 2013, ISSN 0020-7128 , S. 7–15, doi:10.1007/s00484-013-0687-2 (springer.com [abgerufen am 22. Juni 2016]). 
3. ↑ High-precision thermal sensors for laser power detection and heat flux measurements. In: www.waldytech.com. Abgerufen am 22. Juni 2016. 
4. ↑ U-Value Measurement instead of U-Value Calculation. In: U-Value and Building Physics. Abgerufen am 22. Juni 2016. 
5. ↑ greenTEG AG Switzerland: Thermal Sensing & Energy Harvesting: U-Value Measurements with greenTEG's U-Value Kit. 1. Dezember 2015, abgerufen am 22. Juni 2016. 
6. ↑ Zeinab S. Abdel-Rehim et al.: TEXTILE FABRICS AS THERMAL INSULATORS, Vol. 6, Nr. 3. (PDF) Autex Research Journal, September 2006, abgerufen am 23. Juni 2016. 

• Messgerät

• Wikipedia:Qualitätssicherung Physik