S 12-039 - DTU Byg - Danmarks Tekniske Universitet

Transcription

Fugt- og varmetransport gennem
varmeisolering med kombineret
fugt- og temperaturgradient
Thor Hansen
Kandidatspeciale
Institut for Byggeri og Anlæg
2012
DTU Byggeteknologi
Oktober 2012
Resumé
Der er en udbredt diskussion om, hvorvidt en temperaturgradient har indflydelse på fugttransporten gennem
porøse materialer. Den almindelige opfattelse er, at det er en potentialeforskel i damptryk, dampindhold eller
vandindhold, der driver fugttransporten. Det er således interessant at foretage undersøgelser, som kan
bidrage til diskussionen om en temperaturgradients eventuelle effekt på fugttransporten.
Til undersøgelse af problemstillingen er der udført målinger med en temperaturgradient over et prøvelegeme
på 10 °C, og en fastholdt relativ fugtighed på den kolde side af prøvelegemet. Oven over prøvelegemet har
der været et tæt lukket luftrum på 20 mm, hvor kun temperaturen er blevet styret. Over tid indstiller der sig
en relativ fugtighed over prøvelegemet, og ud fra måling af dette samt temperaturen i det lukkede luftrum er
det muligt at beregne damptrykket og dampindholdet på hver side af prøvelegemet. Ved sammenligning af
de beregnede damptryk henholdsvis dampindhold på hver side af prøvelegemet, undersøges om den ene af
disse to parametre har været i stand til at udligne sig til samme værdi på begge sider. Et potentiale med denne
egenskab vil være det fremherskende. Såfremt der ikke opnås ens potentialer, må der være en anden effekt
som driver fugttransporten, fx temperaturen. Målinger er blevet udført på to fiberbaserede materialer, et
hygroskopisk (Gutex) og et ikke-hygroskopisk materiale (Rockwool).
Til udførelse af disse målinger anvendes en stor ”kop” - Megacup, hvori det er muligt at konditionere luften
til forskellige temperaturer og relativ fugtighedsniveauer. Et givet prøvelegeme anbringes som låg, hvormed
det er muligt at skabe en kold side på prøvelegemet mod Megacuppen og en varm side mod det omgivende
klimastyrede rum. Der vil i nærværende projekt opretholdes 12 °C og 85 % RF på prøvelegemets side mod
Megacuppen, mens der over prøvelegemet er 22 °C.
Det har imidlertid været nødvendigt at foretage en del uforudsete udbygninger af Megacuppen for at kunne
udføre målingerne tilstrækkeligt præcist. Dette har betydet, at det ikke har været muligt at indsamle
tilstrækkeligt med data til at kunne fremkomme med en endelig konklusion. Det har dog ud fra de 3 forsøg
og specielt det sidste forsøg, som er udført med tre sensorer på hver side af prøvelegemet, været muligt at
opnå visse indikationer.
Ved det sidste forsøg, som er udført med tre sensorer på hver side af prøvelegemet og på det ikkehygroskopiske materiale, opnås ved at regne fra varm side mod kold side en lille procentvis ændring af
damptrykket på 0,43 %, mens ændringen er større for dampindholdet med -2,92 %. Dette giver indikation af,
at det er damptrykket der er drivende potentiale for det ikke-hygroskopiske materiale. Da det ikke er nået at
udføre præcis det samme forsøg med det hygroskopiske materiale, er det ikke muligt at komme med en klar
indikation for dette. Ved de to første forsøg med Megacuppen anvendtes kun én sensor på hver side af
prøvelegemet, hvilket gav en mindre nøjagtighed på resultaterne. Dog viste forsøget med det hygroskopiske
en procentvis ændring af damptrykket på 1,61 % og -1,73 % for dampindholdet, hvilket peger i retning af, at
det her ikke alene er damptrykket, som er det drivende potentiale, men en kombination af damptrykket og
dampindholdet. Dette indikerer altså, at der eksisterer en anden fugttransport gennem prøvelegemet, som er
forårsaget af andet end damptrykket. Det vurderes, at dette kan være en form for væsketransport der sker i
materialets porestruktur, fra den kolde side mod den varme side. Formodningen bestyrkes af de sideløbende
forsøg, der er blevet udført under isoterme forhold. Her måles en stigende fugttransport gennem det
hygroskopiske prøvelegeme, når damptryksforskellen holdes konstant, mens dampindhold forøges. Det skal
bemærkes, at resultaterne fra de sideløbende forsøg er baseret på ukorrigerede værdier. Alligevel vurderes de
relevante i forhold til at kunne identificere tendenser.
Side i
Abstract
There is a general discussion of whether a temperature gradient has influence on the moisture transport
through a porous material. The general view is that a potential difference in the vapour pressure, vapour
content or water content is the driving force on the moisture transport. In this perspective it is interesting to
carry out experiments which can contribute to the discussion whether a temperature gradient has an effect on
moisture transport.
To study this issue experiments have been carried out with a temperature gradient of 10 °C over a test
specimen and a constant relative humidity at the cold side of the test specimens. Above the test specimens
there has been a sealed air space of 20 mm, where only the temperature was managed. A relative humidity
will settle above the specimen with time, and on the basis of the measurement of this and the temperature in
the sealed air space, it is possible to calculate the vapour pressure and vapour content on each side of the test
specimen. By comparison of the calculated vapour pressure and the vapour content, respectively on each side
of the test specimen, it is investigated whether one of these two parameters have been able to equalize values
on both sides. The potential which reaches the same value will be the predominant. If none of the potentials
are of the same value, there must be another effect on the moisture transport, for example temperature. The
experiments have been performed on two fiber-based materials, a hygroscopic material (Gutex) and a nonhygroscopic material (Rockwool).
The measurements are carried out with a large "cup" - Megacup in which it is possible to condition the air to
different temperatures and relative humidity levels. A given test specimen is placed as a lid, on which it is
possible to establish a cold side of the test specimen against the Megacup and a warm side to the surrounding
climate-controlled room. The present project maintains 12 °C and 85 % RH on the test specimen side facing
the Megacup, while 22 °C is maintained above the test specimen.
It has been necessary to make some unforeseen adaptions to the Megacup to secure that sufficiently reliable
measurements of the experiments could be carried out. This has caused that it has not been possible to collect
enough data to make a definitive conclusion. It has, however, from the 3 experiments, and especially the last
one carried out with three sensors on each side of the test specimen, been possible to obtain some
indications.
From the final experiment, which is carried out with three sensors on each side of the test specimen and with
non-hygroscopic material, results are obtained with a small percentage change in vapour pressure of 0.43 %,
while the change is larger for the vapour content; -2.92 %. This indicates that the vapour pressure is the
driving potential for the non-hygroscopic material. Due to time limits the same experiment with the
hygroscopic material was not performed, why it is not possible to give a clear indication for this material.
The first two experiments with the Megacup only one sensor was used on each side of the test specimen,
resulting in a lower accuracy of the measurements. However, by looking at the experiment carried out on the
hygroscopic material a percentage change in vapour pressure of 1.61 % and -1.73 % for the vapour content
was obtained, which indicates that it is not only the vapour pressure, which is the driving potential, but a
combination of the vapour pressure and vapour content. This indicates, therefore, that there is another
transport of moisture through the test specimen, which is caused by another factor than the vapour pressure.
It is considered that this may be a type of liquid transport which is taking place in the pore structure of the
material, from the cold side to the warm side. The presumption is amplified by the parallel experiments that
have been carried out under isothermal conditions. From the experiment there is an increasing moisture
transport through the hygroscopic material when the vapour pressure difference is kept constant, while the
vapour content increases. It should however be noted that the results of the parallel experiments are based on
uncorrected values. Nevertheless they are considered as relevant for comparison of trends.
Side iii
Forord
Denne rapport er udført som et 35 ECTS points afgangsprojekt for kandidatuddannelsen ved sektionen for
Byggematerialer samt sektionen for Bygningsfysik og Installationer på DTU Byg ved Danmarks Teknisk
Universitet. Projektet er udarbejdet i perioden ultimo februar til medio oktober 2012.
Vejledere på projektet har været Kurt Kielsgaard Hansen og Carsten Rode, som takkes for uundværlig
vejledning og hjælp.
Derudover skal der lyde en stor tak til Tim Padfield, der har ydet stor hjælp til den komplicerede
omprogrammering af alle de nye forbedringer på Megacuppen. Tim takkes ligeledes for sit store engagement
og gode diskussioner omkring dette emne.
Endvidere en stor tak til Klaus Myndal, der har tiltrådt med håndværksmæssig ekspertise og vejledning, samt
deltaget under udførelsen af diverse ombygninger af Megacuppen, samt andet udstyr der er anvendt i
nærværende projekt. Der skal også lyde en tak til de øvrige medarbejdere på værkstedet. Ebba Cederberg
Schnell takkes ligeledes for hjælp og godt humør.
Sidst men ikke mindst, takkes Christel Konnerup samt Lise Juel-Hansen for korrekturlæsning og
kommentarer til projektet.
Danmarks Tekniske Universitet, oktober 2012
Thor Hansen
Side v
Indholdsfortegnelse
1.
2.
3.
4.
5.
Indledning .................................................................................................................................................. 1
1.1.
Baggrund ........................................................................................................................................... 1
1.2.
Problemformulering .......................................................................................................................... 3
1.3.
Afgrænsning og projektforløb ........................................................................................................... 4
1.4.
Materialer, metode og metodevalg .................................................................................................... 5
Teori ........................................................................................................................................................... 7
2.1.
Damptryk og dampindhold ................................................................................................................ 7
2.2.
Fugtbinding...................................................................................................................................... 10
2.3.
Fugttransport.................................................................................................................................... 11
2.4.
Varmetransport ................................................................................................................................ 12
2.5.
Bestemmelse af vanddamppermeabilitetskoefficient ...................................................................... 13
2.6.
Usikkerhedsberegning ..................................................................................................................... 14
Anvendt udstyr og materialer ................................................................................................................... 17
3.1.
Klimaskab ........................................................................................................................................ 17
3.2.
Justering af Rotronic sensor ............................................................................................................ 18
3.3.
Hygroskopisk materiale ................................................................................................................... 19
3.4.
Ikke-hygroskopisk materiale ........................................................................................................... 20
Beskrivelse af Megacup ved begyndelse af projektet .............................................................................. 21
4.1.
Temperatur- og fugtighedskontrol ................................................................................................... 22
4.2.
Låg til Megacup ............................................................................................................................... 24
Indledende forsøg og ny forsøgsopstilling med Megacup ....................................................................... 25
5.1.
6.
Forslag til ændringer af Megacup og nye forsøgsopstillinger ......................................................... 25
Udbygning af Megacup ............................................................................................................................ 31
6.1.
Automatisk tilførsel eller fjernelse af vand i vandreservoiret.......................................................... 31
6.2.
Beskrivelse af det nye låg ................................................................................................................ 32
7.
Forsøgsbeskrivelse og -forløb .................................................................................................................. 35
8.
Fejlkilder .................................................................................................................................................. 37
9.
Resultater.................................................................................................................................................. 39
9.1.
Kriterier for udvælgelse af måledata ............................................................................................... 40
9.2.
Megacup-undersøgelser ................................................................................................................... 44
Side vii
9.3.
Samlet resultat for Megacup- undersøgelser ................................................................................... 52
9.4.
Vanddamppermeabilitetskoefficienter ved forskellige fugtgradienter ............................................ 55
9.5.
Fugttransport for porebeton ved forskellige temperaturniveauer .................................................... 57
9.6.
Sorptionsisotermer ........................................................................................................................... 59
10.
Diskussion ........................................................................................................................................... 61
10.1.
Megacup-undersøgelser ................................................................................................................... 61
10.2.
Vanddamppermeabilitetskoefficienter ved forskellige fugtgradienter ............................................ 63
10.3.
Fugttransport for porebeton ved forskellige temperaturniveauer .................................................... 64
10.4.
Sorptionsisotermer ........................................................................................................................... 64
10.5.
Sammenfattende diskussion ............................................................................................................ 65
11.
Konklusion .......................................................................................................................................... 67
12.
Perspektivering .................................................................................................................................... 69
Litteraturliste ................................................................................................................................................... 71
Appendiks A ....................................................................................................................................................... I
1.
Indledende forsøg med Gutex ..................................................................................................................... I
Appendiks B ......................................................................................................................................................X
1.
Ikke korrigeret måledata for forsøg udført med Megacup .........................................................................X
Appendiks C ..................................................................................................................................................XIII
1.
Korrektionsligninger for Rotronic sensor til Megacup forsøg ...............................................................XIII
Appendiks D ................................................................................................................................................. XVI
1.
Detaljeret resultater ............................................................................................................................... XVI
Appendiks E ............................................................................................................................................ XXVIII
1.
Eksempel på usikkerhedsberegning ................................................................................................. XXVIII
Appendiks F................................................................................................................................................. XXX
1.
Eksempel på kalibreringskorrektion..................................................................................................... XXX
Side viii
Kapitel 1. Indledning
1.
Indledning
Der har gennem en årrække været diskussion om, hvilket drivende potentiale, der er mest betydende for
fugttransport. Den gængse opfattelse er, at det er potentialeforskelle i enten damptryk, dampindhold eller
vandindhold, der er den drivende kraft for fugttransporten. Der er dog indikationer af, at der er andre forhold,
som kan have indvirkning på fugttransporten. Dette kan være kapillarsugning, den relative fugtighed, samt
temperaturen. Det er primært omdiskuteret, om temperaturen kan tilskrives en signifikant betydning på
fugttransporten.
Indledningsvis gennemgås kort i det følgende afsnit de seneste artikler om emnet.
Det vil i dette eksamensprojekt blive forsøgt undersøgt, om temperaturen har en betydning på fugttransporten.
Dette gøres ved undersøgelse af damptrykket og dampindholdet som muligt drivende potentialer, som er styret
af temperaturen og den relative fugtighed. Der vil således blive udført eksperimenter primært under ikkeisoterme forhold.
1.1.
Baggrund
Fugt- og varmetransport drives af potentialeforskelle. En transport vil forekomme, når der er en fugt- eller
temperaturgradient gennem materialet, og denne transport vil foregå fra det høje til det lave potentiale.
Der er publiceret en del artikler i forskellige tidsskrifter vedrørende temperaturens betydning for fugttransport
gennem materialer. En forfatter (Janssen, 2011) har for nyligt udgivet en oversigtsartikel, som sammenligner 8
af de mest relevante artikler med kritisk gennemgang af resultater og konklusioner. Af disse artikler hævdes
det i de 5 ( (Kumaran, 1987), (Dahl, et al., 1996) (Galbraith, et al., 1998), (Stephenson, 2003), (Peuhkuri, et
al., 2008)), at temperaturen er eller kan vise sig at være en afgørende faktor i fugttransporten, mens de 4 andre
( (Galbraith, et al., 1998), (Thomas, 1999), (Glass, 2007), (Baker, et al., 2009)) angiver, at der ikke er nogen
signifikant indvirkning af temperaturen på fugttransporten.
Der vil i det følgende kort beskrives, hvordan studiernes forsøg er gennemført, samt hvad der konkluderes i
hver af artiklerne. Først gennemgås de artikler, hvor det menes, at temperaturen har en indvirkning på
fugttransporten, og herefter dem, der ikke finder en signifikant indvirkning af temperaturen på
fugttransporten.
I forsøg af (Kumaran, 1987) blev der anvendt et varmestrømningsapparat til at måle dampdiffusion i
isoleringsmaterialet glasuld. Dette skete ved at prøvelegemet blev befugtet på den ene overflade, og derefter
forseglet med en plastfolie. Prøvelegemet anbragtes så med den befugtede side på varmepladen, hvilket fik
væsken til at fordampe og diffundere til den kolde side, hvor den kondenserede igen. Dette gør det muligt at
bestemme diffusionsstrømningen ved at måle skjulte varmestrømme under og efter fordampning. Kumaran
foreslår en forenklet gengivelse af faseændring og diffusionsproces til at omsætte varmestrøm til
diffusionsstrøm, hvorved der med lineær regression af de opnåede dampstrømme med de indførte
damptryksforskelle fås en positiv ikke-nulpunktsskæring. Med dette menes at der forekommer en positiv
fugttransport, selvom at der ikke er en damptryksforskel. Dette indikerer, at der selv uden en
damptryksgradient måske vil kunne forekomme en fugttransport. Eller som han skriver i sin diskussion:”In
other words a driving force other than ∆P is also responsible for the moisture transport. The obvious choice
for the second potential in the present experimental investigation is ∆T.”
(Dahl, et al., 1996) præsenterer forsøg udført for at validere nogle matematiske modeller af isoterme og ikkeisoterme fugttransport. Der blev undersøgt OSB-plader og polystyrenisolering, og disse anvendtes i et tokammer set-up med et lodret prøvelegeme imellem. Fugtigheden blev styret med saltopløsninger og med
temperaturer fra 7 °C til 32 °C, hvor der ved de ikke-isoterme undersøgelser har været en temperaturgradient
på maksimalt 10 °C. Det egentlige formål med forsøget var at sammenligne andre fugttransportmodeller med
Side 1
den opstillede model og ikke decideret at undersøge termisk betinget diffusion. Ved sammenligning af de
numeriske og eksperimentelle resultater mht. den isoterme fugttransport var der god overensstemmelse, mens
der imidlertid ved sammenligning med den ikke-isoterme fugttransport forelå en lavere grad af
overensstemmelse med resultaterne. Dette bevirkede, at han forslog yderligere udvikling inden for de ikkeisoterme modeller.
I artiklen af (Galbraith, et al., 1998) anvendes to forskellige tilgange til målinger af fugttransport, som giver
modsat rettede resultater. Den ene beskrives i det følgende, mens den anden metode gennemgås senere.
Målinger blev foretaget for ikke-isoterm dampdiffusion på gipsplader og polystyrenisolering. Man anvendte
den traditionelle kopmetode, hvor der anbragtes en fugtighedsregulator inde i koppen, hvorefter koppen
placeredes i et klimaskab ved en anden fugtighed. For at opnå en temperaturgradient stod koppen nede i et
termostatisk vandbad ved 15 °C, mens klimaskabet blev holdt ved 25 °C. Med henblik på at opnå en endnu
højere temperaturgradient blev der endvidere anbragt en ”varmemåtte” over prøvelegemet, så
temperaturdifferencen blev omkring 20 °C. Opvarmningen af prøvelegemets overflader skete dermed via
stråling og konvektion. ”Varmemåtten” blev benyttet til målinger ved tre forskellige temperaturer. Ud fra
disse målinger konkluderedes tydeligt en relation mellem fugttransporten og temperaturgradienten. Dog
nævnes det, at pga. vanskeligheder i forbindelser med målingerne samt en relativt lille datamængde, er
pålideligheden af de udregnede termiske diffusionskoefficienter begrænset.
I artiklen af (Stephenson, 2003) bruges resultatdata fra (Kumaran, 1987) ved hjælp af yderligere analyse ved
simulering til bestemmelse af en termisk betinget diffusionskoefficient for glasuld isolering. Herpå
konkluderes, at (Kumaran, 1987)’s udtalelse ”It may be possible to formulate a test method based on these
experiments, applicable to wet glassfiber insulation in which all the moisture is initially at the hot surface” er
begrundet. Men han skriver også, at resultaterne skal analyseres ved korrekte algoritmer for at beregne de
forskellige delelementer af den samlede energitransport. Ligeledes skal varmestrømmen måles ved begge
grænser af prøven, ligesom det er nødvendigt at måle prøvelegemets ledningsevne af vanddamp.
(Peuhkuri, et al., 2008) anvender resultater fra forfatterens tidligere Ph.D-projekt fra DTU Byg (Peuhkuri,
2003) med titlen ”Dynamisk fugttransport i bygningers klimaskærme”. I projektet benyttes et specielt
konstrueret udstyr kaldet en Megacup, hvor der kan placeres et prøvelegeme horisontalt som låg. Klimaet kan
styres uafhængigt inde i Megacuppen og i det omgivende rum. Der er foretaget målinger ved en række
forskellige set-up af klimaet. Det set-up, der havde til hensigt at vurdere, om der var andre drivende
potentialer på fugttransporten end damptrykket, var fastholdelse af en konstant vægt af vandet i
fugtighedskontrolenheden inde i Megacuppen, idet dette set-up vil det svare til at have en nul-flux gennem
prøvelegemet. Der kan i (Peuhkuri, 2003) læses i sammenfatningen for kapitel 6, at: ”Resultaterne viser, at
der i alle de analyserede materialer eksisterer en slags ’anden’ fugttransport, udover den der drives af
forskelle i damptrykket.” De analyserede materialer er både hygroskopiske og ikke-hygroskopiske, som er
blevet undersøgt med en temperaturforskel på 10 °C og en given fugtighedsgradient. Det noteres desuden i
sammenfatningen for kapitel 6, at: ”Hypotesen om at relativ fugtighed allerede i det hygroskopiske område
skulle være et drivende potentiale for ikke-isotermisk fugttransport kan ikke bekræftes. Derimod giver
resultaterne indikationer af, at temperaturgradienten i sig selv driver fugt fra den varme til den kolde side af
materialerne.” Disse forsøg peger altså i retning af, at en temperaturgradient kan betegnes som et potentiale
på linje med f.eks. damptryk.
I de følgende nævnte artikler er det ikke fundet, at temperaturen har nogen målelig drivende effekt på
fugttransporten.
Som nævnt oven for har (Galbraith, et al., 1998) anvendt den traditionelle kopmetode til undersøgelse af ikkeisoterm dampdiffusion. I den første række af forsøg benyttedes træfiberplade i stedet for gipsplade og kun en
Side 2
temperaturgradient på 10 °C uden brug af den førnævnte ”varmemåtte”. Under disse betingelser kunne der
ikke opnås væsentlige beviser for en signifikant termisk betinget diffusionseffekt.
(Thomas, 1999) udførte målinger på OSB-plader, hvor han brugte en to-kammer opsætning. Prøvelegemet
blev anbragt horisontalt mellem disse kamre, som begge ved hjælp af et klimaanlæg blev holdt ved en bestemt
temperatur og relativ fugtighed. Det var hans hensigt at påvise det sande eller afgørende potentiale for
dampdiffusion ud fra den teori, at når der var opnået en nul dampstrøm gennem materialet, måtte dette
potentiale have nået samme værdi i begge kamre.
Der blev anvendt forskellige betingelser med temperaturer i området 5 °C til 35 °C, dog med en maksimal
gradient på ca. 10 °C. Ud fra målingerne kunne han konkludere, at diffusion under ikke-isotermiske
betingelser er underlagt damptrykgradienter. Denne iagttagelse er baseret på det kriterium, at fugttransporten
vil stoppe, hvis den drivende diffusion er den samme på begge sider af prøvelegemet. Han konkluderer ud fra
resultaterne, at dampdiffusion under ikke-isoterme forhold er proportional med damptryksgradient.
(Glass, 2007) har ligeledes udført målinger ved en to-kammer opsætning. Her var prøvelegemet krydsfiner og
var placeret vertikalt mellem de to kamre. Den relative fugtighed i kamrene var opnået med mættede
saltopløsninger, og kamrene var holdt ved en temperatur på hhv. 21 °C og 27 °C. Der blev gennemført
målinger med tre forskellige fugtighedsbetingelser. Kombinationerne af temperatur og relativ fugtighed
fastsattes, så forskellen i damptrykket kamrene imellem måtte anses for minimal. Han fandt, at
eksperimenterne med betingelser af næsten konstant damptryk, men med en temperaturgradient, viste små
fugtstrømme fra den kolde side til den varme side. Disse fugtstrømme vurderes som en påregnelig følge af den
lille damptryksgradient inkluderet i de eksperimentelle omstændigheder. Det konkluderes desuden til sidst, at
det er nødvendigt med flere målinger, før det endeligt kan bestemmes, at en temperaturgradient eventuelt har
signifikant indflydelse på fugttransporten.
(Baker, et al., 2009) udførte ligesom (Thomas, 1999) og (Glass, 2007) målinger ved en to-kammer opsætning,
og der blev udført målinger på 9 forskellige materialer, som alle var placeret vertikalt mellem kamrene. Begge
kamre var styret af et klimaanlæg. Målet med målingerne var at opnå et nul-damptryksgradient over
prøvelegemet. Med en nul-damptryksgradient menes, at der ikke er nogen forskel i damptrykket. Der blev
anvendt temperaturer fra 12 °C til 29 °C. Grundet manglende sammenhæng af klimastyringen, var det kun
muligt at opnå en tilnærmet nul-damptryksgradient. Der blev målt en masse strømninger ved mindre
damptryksforskelle (op til 300 Pa), hvor de forventede nul-damptryksgradienter blev udledt ved lineær
regression. For alle de undersøgte materialer blev det vist, at nul-damptryksgradienter ikke afviger væsentlig
fra nul-fugtstrøm. Ud fra observationerne konkluderedes det, at termisk betinget diffusion ikke har nogen
målbar betydning på dampdiffusion.
(Janssen, 2011) afslutter sin artikel med at konkludere, at der er tale om mangelfulde eller fejlbehæftede
undersøgelser i de tilfælde, hvor det udledes, at der forekommer termisk betinget diffusion. Dette konkluderes
på baggrund af sin egen analyse af samtlige ovennævnte artikler. Forfatteren mener således ikke, at der er
basis for understøttelse af påstanden om, at temperaturen har en drivende effekt på fugttransporten.
1.2.
Problemformulering
Der er altså fortsat uenighed om, hvorvidt temperaturen har effekt på fugttransporten eller ej. Herunder om der
foregår en termisk betinget diffusion, som har afgørende betydning for dampdiffusionen. Det er således
relevant at foretage nye undersøgelser med en modificeret forsøgsopstilling i forhold til, hvad der ellers har
været undersøgt. Der er ud fra tidligere forsøg ved DTU Byg fundet indikationer på, at en temperaturgradient
kan bidrage til fugttransporten. Med henblik på at nå klarere resultater vil det samme udstyr blive benyttet,
dog først efter en ombygning og ændring af forsøgsopstillingen.
Side 3
Formålet med nærværende projekt er således at få klarlagt, om en temperaturgradient kan defineres som et
drivende potentiale i forhold til fugttransporten, samt hvorvidt der er forskel på, om der anvendes et
hygroskopisk eller et ikke-hygroskopisk materiale. Et andet formål er at undersøge, om der sker en ændring af
fugttransporten ved fastholdelse af damptryksgradienten, men ved ændring af den relative fugtighed på
prøvelegemets to sider. Ud fra forsøg ønskes følgende besvaret:
Har temperaturen en effekt på fugttransporten, når der undersøges for damptryk og dampindhold, som
drivende potentialer?
Varierer en eventuel betydning i forhold til, om der er tale om et hygroskopisk eller et ikke-hygroskopisk
materiale?
Er der under isoterme forhold forskel på fugttransporten ved samme damptryksforskel, men ved forskellig
relativ fugtighed på prøvelegemets to sider?
1.3.
Afgrænsning og projektforløb
Nærværende projekt havde sin start ultimo februar og sluttede medio oktober, hvor der forinden havde været
udført et specielt tilpasset forprojekt. Her blev det relevante udstyr opstartet og afprøvet i mindre omfang. Der
blev også foretaget et mindre litteraturstudium, hvor relevante artikler blev nærstuderet. Endvidere opstartedes
forsøg til bestemmelse af sorptionsisotermen, da det var forventet, at disse målinger ville tage lang tid.
Det besluttedes, at for at kunne udlede de mest nøjagtige resultater ved undersøgelser med Megacuppen,
skulle der foretages kalibrering af de anvendte Sensirion sensorer inden forsøgets start og efter forsøget. Den
kalibrering, som lå tættest på de analyserede måledata, ville så blive anvendt.
Der blev foretaget indledende målinger i Megacuppen fra den primo marts til medio marts, hvor det var
hensigten at opnå en nul-flux gennem prøvelegemet. Det viste sig dog ikke muligt at opnå den tilsigtede nulflux på grund af problemer med styringen af klimaet i rummet, hvor Megacuppen er placeret. Derefter blev
det besluttet at forsegle prøvelegemet med metalplader og igen udsætte det for den samme temperaturgradient,
for at se om der ville ske en fugttransport. Dette udførtes i forlængelse af det samme forsøg og frem til den
ultimo marts, hvor temperaturen i rummet omkring Megacuppen blev hævet med ca. 10 °C. Disse
forsøgsbetingelser bibeholdtes frem til den medio april. Resultaterne ud fra disse forsøg samt fra kalibrering af
sensorerne, blev anvendt til at opstille en række forbedringsforslag til udstyret og til forsøgsopstillingen. Her
blev det overordnet konkluderet, at de anvendte Sensirion sensorer ikke var tilstrækkeligt præcise, idet der
fandtes for store forskelle på kalibreringsresultaterne før og efter forsøget. Ligeledes blev det fundet
nødvendigt at konstruere et nyt låg til Megacuppen, da det eksisterende låg ikke sluttede tilfredsstillende tæt.
En udbygning af Megacuppen, samt udførelse af et nyt låg, blev foretaget i perioden medio april til primo
juni. En videre diskussion omkring selve forsøgsopstillingen gjorde, at der medio juni blev ændret på
forsøgsopstillingen fra en åben overside af prøvelegemet til et lukket luftrum over prøvelegemet. Dette
bevirkede, at der måtte foretages yderligere udbygning af det nye konstruerede låg, hvilket betød, at det første
egentlige forsøg først kunne påbegyndes primo juli, med en Rotronic sensor på hver side af prøvelegemet.
Forsøget varede til ultimo juli, hvorefter der blev igangsat endnu en måling med samme set-up på det andet
materiale, som sluttede primo august.
Ud fra resultaterne fra forsøget løbende over juli måned, blev det besluttet, at der skulle foretages en lille
ændring af set-uppet, således at det blev muligt at anvende 3 Rotronic sensorer i stedet for 1 Rotronic sensor
til måling af klimaet på begge sider af prøvelegemet. Forberedelserne samt de ombygninger, der kunne
foretages, imens Megacuppen var i brug, blev udført fra medio august til ultimo august til det nye set-up. Det
sidste forsøg foretaget med Megacuppen i nærværende projekt kunne foretages fra ultimo august til medio
september, hvor der blev udført måling af klimaet med 3 sensorer på begge sider af prøvelegemet.
Side 4
Til bestemmelse af sorptionsisotermer for de anvendte materialer (Gutex og Rockwool), blev som nævnt
ovenfor startet ultimo januar, hvorefter prøverne anbragtes i klimaskab indtil primo september. Prøverne blev
herefter anbragt til tørring i to uger.
Vanddamppermeabilitetskoefficienten bestemtes ud fra forsøg med Gutex udført i perioden primo april til
ultimo august. Da materialer med meget åben struktur ikke egner sig til kopmetoden med anvendelse af DTU
Bygs’s kopper, blev disse undersøgelser ikke foretaget på Rockwool. Der kunne i stedet have været udført
målinger på Rockwool i et andet set-up med en større dimension, end hvad der bruges ved kopmetoden. Dette
fandtes dog ikke nødvendigt i nærværende projekt.
Medio august til ultimo september udførtes endvidere kopforsøg med porebeton til sammenligning af
fugtstrømmen ved isoterme forhold.
Der udføres således i alt tre forskellige typer af forsøg, hvoraf forsøgene foretaget med Megacuppen er de
primære. Hovedvægten i resultatanalysen vil derfor centrere sig omkring disse.
1.4.
Materialer, metode og metodevalg
I nærværende projekt udføres der primært målinger på to forskellige materialer: Et ikke-hygroskopisk og et
hygroskopisk materiale. Det valgte hygroskopiske materiale er et træfiber-baseret isoleringsmateriale kaldet
Gutex, som f.eks. bliver brugt i Frankrig og Tyskland. Tilsvarende er det ikke-hygroskopiske materiale
stenuldsisolering fra Rockwool, som er et kendt og ofte anvendt isoleringsmateriale i Danmark. Der er lagt
vægt på, at materialerne skulle være repræsentative for, hvad der faktisk anvendes i almindelige
bygningskonstruktioner i de respektive lande samt at de skulle være let tilgængelige på det tidspunkt
forsøgene skulle gennemføres.
Der vil i afsnit 3. Anvendt udstyr og materialer blive vist materialeparametre for hvert af de anvendte
materialer, samt et mikroskopbillede af materialets struktur.
Disse to materialer er udgangspunktet for de målinger, som skal danne grundlag for vurdering af, om
temperaturen kan anses for et drivende potentiale i forhold til fugttransporten. For at undersøge dette, vil der
blive foretaget målinger ved anvendelse af Megacuppen, hvor det er muligt at styre klimaet på begge sider af
et prøvelegeme. Klimaet bliver målt med Rotronic sensorer, som kalibreres såvel inden som efter forsøget.
De optegnede figurer og grafer af de målte data i resultats afsnit vil blive benævnt med ”efter-kor.-RF-T”,
hvilket betyder, at måledata er korrigeret for både relativ fugtighed og temperatur. Et eksempel kunne være, at
en graf er benævnt med ”Damptryk - M.cup - Efter-kor.-RF-T”; her vil den viste graf være det beregnede
damptryk inde i Megacuppen, hvor der har været korrigeret for kalibrering for både relativ fugtighed og
temperatur, der er foretaget efter forsøget er afsluttet.
Ved selve forsøgsopstillingen er det tiltænkt at opnå en nul-flux-situation gennem hvert af de undersøgte
materialer. Dette gøres ved at et materiale anbringes som prøvelegeme vandret i låget til Megacuppen. I dette
låg vil undersiden af prøvelegemet blive udsat for en konstant temperatur og relativ fugtighed, som er styret af
Megacuppen. Siderne af prøvelegemet er omsluttet af en lodret plastikplade, så der kun vil foregå en lodret
fugttransport gennem prøvelegemet. Over prøvelegemet vil der være et tæt lukket luftrum mellem
plastikpladen og en vandret monteret metalplade. I dette luftrum er det kun temperaturen, som styres, mens
den relative fugtighed efter noget tid vil blive konstant. Når der er opnået en konstant relativ fugtighed,
udtages en måleperiode til analyse. Ud fra denne datamængde af måleperioden beregnes damptrykket og
dampindholdet ved hjælp af temperatur og relativ fugtighed på hver side af prøvelegemet. De to beregnede
damptryk og de to beregnede dampindhold sammenlignes.
Da det stærkest drivende potentiale vil indstille sig på samme niveau på begge sider af materialet, kan der
skelnes mellem, om det er damptrykket eller dampindholdet, der er det afgørende drivende potentiale for
Side 5
fugttransporten, hvilket vil give en indikation af, om temperaturen har en effekt på fugttransporten. Såfremt
damptrykket er ens på begge sider, vil temperaturen ikke kunne tilskrives en effekt på fugttransporten,
hvorimod at hvis der er forskel i damptrykket må der være et andet drivende potentiale, som kan være
forårsaget af temperaturen.
Sideløbende med ovenstående forsøg vil der blive benyttet en anden metode til undersøgelse af
sandsynligheden for, at temperaturen har en drivende effekt. Her sammenlignes fugttransporten gennem
porebeton under isoterme forhold, men med forskelligt damptryk på hver side af prøvelegemet. Disse forsøg
er udført ved dels 20,0 °C, dels 30,2 °C og udvalgte relative fugtigheder som bevirker, at damptrykkene på
begge sider og dermed damptryksforskellen i de to forskellige set-up bliver ens. Ved hjælp af daglige
vejninger kan damptransporten monitoreres og ud fra vægttabet kan fugtstrømmen beregnes.
Grunden til anvendelse af porebeton og ikke et af de andre anvendte materialer til denne undersøgelse er, at
der tidligere er foretaget langt flere forsøg med porebeton og at der dermed er mulighed for at sammenligne
resultaterne med tidligere forsøg. Ligeledes forelå der allerede prøvelegemer, som var klar til at foretage
målinger på.
Der vil for materialet Gutex blive udført målinger til bestemmelse af vanddamppermeabilitetskoefficientens
variation i forhold til den relative fugtighed. Til bestemmelse af dette bruges det traditionelle kopudstyr, der
forefindes på DTU Byg, og der vil blive anvendt klimaskabe, hvor det er muligt at ændre den relative
luftfugtighed. Ved at den relative fugtighed ændres lige meget på begge sider af prøvelegemet medfører det, at
der vil være den samme damptryksforskel over prøvelegemet ved de forskellige relative fugtighedsniveauer.
Der placeres et 20 mm tykt prøvelegeme med en diameter på ca. 77 mm mellem over- og underdelen af en
aluminiumskop, hvorefter delene skrues sammen. I underkoppen anbringes en mættet saltopløsning, som
styrer den ønskede relativ fugtighed. Den samlede kop sættes derefter i et klimaskab, hvor temperaturen og
den relative fugtighed styres. Det er således muligt at skabe en forskel i den relative fugtighed over
prøvelegemet. Målinger udføres, hvor gradienten i den relative fugtighed over prøvelegemet er på enten 10 %
eller 30 %. For hver af disse forskelle vil der blive udført målinger ved 5 forskellige relative
fugtighedsniveauer og for hvert niveau måles på fire ens kopper i samme skab, hvorefter gennemsnittet
udregnes. Ved alle målinger vil den højeste relative fugtighed være inde i koppen, så fugttransporten sker fra
den mættede saltopløsning gennem prøvelegemet og ud til klimaskabet. Inden prøverne anvendes til måling,
opbevares de ved 5 % RF i mindst 11 dage. Denne procedure sikrer, at alle prøverne vil blive udsat for en
opfugtning under målingerne. Gentagne vejninger af prøverne udføres for at registrere vægttabet over tid, som
kan bruges til beregning af fugttransporten gennem prøverne. Den til dette formål udtagne vejeperiode er på
ca. 6 vejninger, der bliver foretaget over ca. 7 dage. Den første anvendte vejning i vejeperioden er 4 dage efter
starten af målingerne, idet det her er sikkert, at der er opnået en stabil fugttransport gennem prøvelegemet.
For Rockwool og Gutex vil der endvidere blive udført målinger til bestemmelse af sorptionsisotermer. Dette
gøres ved anvendelse af et klimaskab, hvor temperaturen fastholdes på 20 °C og den relative fugtighed kan
varieres fra ca. 5 % til 94 %. Der placeres en tilstrækkelig mængde på ca. 5 gram af Gutex og ca. 10 gram
Rockwool i en permeabel pose, hvorefter posen sættes i klimaskabet. Der udføres vejninger af posen, indtil
vægten er konstant ved hvert af de fastsatte stadier af de ønskede relative fugtighedsniveauer. Til sidst udtages
poserne med materialet og tørres i ovn for at bestemme tørmassen af materialet.
Side 6
Kapitel 2. Teori
2.
2.1.
Teori
Damptryk og dampindhold
Når der i fugtmekanisk henseende nævnes fugtig luft, kan man med god tilnærmelse betragte det som en
ideal-blanding af to gasser: Tør luft og vanddamp. I dette ses der altså bort fra, at den tørre luft består af ca.
78 vol-% nitrogen (N), ca. 21 vol-% ilt (O) og ca. 1 vol-% ædelgasser. Totaltrykket er således summen af de
indgående gassers partialtryk. For hver enkelt af gasarterne gælder idealgasligningen:
∙ =
∙∙
(2.1)
hvor
p
er gasartens partialtryk [Pa]
V
er det aktuelle volumen [m3]
m
er gasartens masse [kg]
M
er gasartens molekylmasse (for tør luft = 28,96 [kg/kmol], for vanddamp = 18,015 [kg/kmol])
R
er gaskonstanten (8314,32 [Pa·m3/kmol·K])
T
er den absolutte temperatur [K]
Ved en given kombination af tryk og temperatur kan luften makismalt indeholde en vis mængde vanddamp.
Denne mængde vanddamp kan bestemmes ved omskrivning af (2.1) til ligning (2.2).
==
∙
∙
(2.2)
hvor
c
er vanddampindholdet [kg/m3]
Ud fra ligning (2.2) kan det beregnes, hvad luften maksimalt kan indeholde af vanddamp. Dette kaldes for
mætningsdampindholdet, cs [kg/m3]. Det tilsvarende partialtryk, kaldet mætningstrykket, ps [Pa], kan
ligeledes beregnes. En anden måde at beregne mætningstrykket er ved ligning (2.3), hvor den relevante
temperatur indsættes som absolut temperatur.
= 23,5771 − 4042,9
− 37,58
(2.3)
Ved kendt partialtryk og mætningstryk kan den relative fugtighed (RF) bestemmes ved ligning (2.4).
=
(2.4)
Side 7
Kapitel 2. Teori
Ligeledes kan partialtrykket samt vanddampindholdet beregnes, hvis temperaturen og den relative fugtighed
er kendt.
Ud fra det overstående er der i Tabel 2.1 beregnet og vist, hvor stor en ændring af den relative fugtighed der
vil forekomme, hvis temperaturen ændres med 0,1 °C og vanddamptrykket fastholdes.
Tabel 2.1 – Beregning af relativ fugtighed ved temperaturændring og konstant vanddampstryk.
Temperatur
Relativ fugtighed
Damptryk
[°C]
[%]
[Pa]
Scenarie 1
20,0
40,0
936,0
Scenarie 2
20,1
39,8
936,0
Scenarie 3
20,0
80,0
1872,1
Scenarie 4
20,1
79,5
1872,1
På samme måde kan det i Tabel 2.2 ses, hvor stor en ændring af damptrykket der vil forekomme, hvis den
relative fugtighed ændres med 0,1 %, og temperaturen fastholdes.
Tabel 2.2 – Beregning af vanddamptryk ved ændring af den relative fugtighed og konstant temperatur.
Temperatur
Relativ fugtighed
Damptryk
[°C]
[%]
[Pa]
Scenarie 5
20,0
40,0
936,0
Scenarie 6
20,0
40,1
938,4
Scenarie 7
20,0
80,0
1872,1
Scenarie 8
20,0
80,1
1874,4
Det kan ses ud fra Tabel 2.1 og Tabel 2.2, at det anvendte udstyr i nærværende projekt nødvendigvis skal
kunne holdes ved en forholdsvis konstant temperatur og relativ fugtighed, for at undgå påvirkning af
damptrykket, på grund af svingninger af temperaturen og den relative fugtighed. Dette er afgørende for at
kunne producere et retvisende resultat i forhold til temperaturens eventuelle effekt på fugttransporten samt
angivelse af størrelsesorden.
En given relativ fugtighed kan opnås ved at blande tør og fugtig luft, og dermed opnå den ønskede relative
fugtighed. En anden måde at opnå en given relativ fugtighed er ved anvendelse af mættede saltopløsninger,
da fordampningen fra mættede saltopløsninger er mindre end fra rent vand. Hvilket bevirker, at damptrykket
over den mættede saltopløsning bliver mindre. Denne ændring af vanddamptrykket hænger sammen med det
opløste stofs art og koncentration samt af temperaturen. Der er i Tabel 2.3 listet en række forskellige
mættede saltopløsninger og deres egenskaber, som vil blive anvendt i nærværende projekt.
Side 8
Kapitel 2. Teori
Tabel 2.3 – Relative fugtigheder for mættede saltopløsninger i ligevægt ved 10 til 30 °C, samt den tilhørende usikkerheder.
(Greenspan, 1977)
Relativ fugtighed [%] ved forskellige temperaturer [°C]
Mættet saltopløsning
10
15
20
25
30
MgCl2
RF [%]
33,47 ± 0,24
33,3 ± 0,21
33,07 ± 0,18
32,78 ± 0,16
32,44 ± 0,14
K2CO3
RF [%]
43,14 ± 0,39
43,15 ± 0,33
43,16 ± 0,33
43,16 ± 0,39
43,17 ± 0,50
Mg(NO3)2
RF [%]
57,36 ± 0,33
55,87 ± 0,27
54,38 ± 0,23
52,89 ± 0,22
51,4 ± 0,24
NaBr
RF [%]
62,15 ± 0,60
60,68 ± 0,51
59,14 ± 0,44
57,57 ± 0,40
56,03 ± 0,38
NaCl
RF [%]
75,67 ± 0,22
75,61 ± 0,18
75,47 ± 0,14
75,29 ± 0,12
75,09 ± 0,11
KCl
RF [%]
86,77 ± 0,39
85,92 ± 0,33
85,11 ± 0,29
84,34 ± 0,26
83,62 ± 0,25
KNO3
RF [%]
95,96 ± 1,40
95,41 ± 0,96
94,62 ± 0,66
93,58 ± 0,55
92,31 ± 0,60
Det er ligeledes muligt at tilvejebringe en relativ fugtighed ved anvendelse af ampuller. Der er i Tabel 2.4
vist fire forskellige ampuller og deres temperaturafhængighed. Der er ifølge (Rotronic, 1982) en usikkerhed
på disse ampuller på ± 0,5 % RF.
Tabel 2.4 – Anvendte relativ fugtigheds ampuller.
Relativ fugtighed [%] ved forskellige temperaturer [°C]
Ampul
15
20
23
25
30
35
RF [%]
34,0
34,6
35,0
35,2
35,8
50
RF [%]
49,4
49,8
50,0
50,2
50,5
80
RF [%]
79,8
79,9
80,0
80,0
80,1
95
RF [%]
95,0
95,0
95,0
95,0
95,0
Hvis der skal anvendes værdier af den relative fugtighed fra Tabel 2.3 og Tabel 2.4 som ligger mellem de
angivne temperaturer, foretages dette ved linær interpolation.
Når der fremover i nærværende projekt bliver anvendt udtrykkene damptryk og dampindhold, er det
vanddamp der menes, hvis ikke andet er nævnt.
Side 9
Kapitel 2. Teori
2.2.
Fugtbinding
Vand kan forekomme i materialer i fire forskellige former:
Kemisk bundet som krystalvand, f.eks. i cementpasta og gips.
Fysisk bundet, adsorberet, til de indre overflader i materialets porer.
Fysisk fastholdt, som kapillarvand i porer, revner og huller.
Frit vand, i grove porer og huller samt uden for materialet (på overfladen).
Vandets tilstand bestemmer, hvor stor en energi der skal til at fjerne det. For det kemisk bundne vand i
cementpasta gælder, at det først vil blive fjernet efter glødning ved over 1000 °C, mens det i gips vil blive
frigivet ved temperaturer over 100 °C. Både fysisk bundet og fysisk fastholdt vand kan afgives ved normale
anvendelsestemperaturer. Af praktiske grunde har man valgt at skelne mellem de to bindingsformer kemisk
og fysisk på den måde, at det som kan fjernes ved temperaturer på 105 °C kaldes fysisk bundet, mens det, det
kun kan frigives ved anvendelse af højere temperaturer, kaldes kemisk bundet.
2.2.1. Porer
Materialer kan overordnet opdeles i tre grupper. Den første er de ikke-porøse materialer såsom metaller samt
andre kompakte materialer, som plastik og glas. Disse materialer betegnes som ikke-hygroskopiske, da de
ikke er i stand til at optage fugt af større betydning, idet porøsiteten er tæt på nul. Den anden gruppe er de
meget porøse materialer, eksempelvis mineraluld og plastikskum, hvor den største del af volumenet består af
luft. Grundet den høje porøsitet og den grove porestruktur, som bevirker at vandet let forsvinder uden at
kunne fastholdes, betragtes disse materialer ligeledes som ikke-hygroskopiske. Den sidste gruppe er
materialer, som har en porøsitet, der ligger mellem de to andre grupper. Det kan være tegl, træ, beton og
andre materialer, som i forhold til de tidligere nævnte har en god evne til at optage og afgive fugt fra
omgivelserne, hvorfor de betegnes som hygroskopiske.
2.2.2. Fysisk fugtbinding
Fugtligevægt er den tilstand, når damptrykket i et materiales porer og partialtrykket i den omgivende luft er
ens ved en given temperatur. For alle materialer findes der en sammenhæng mellem luftens relative
fugtighed og vandindholdet ved fugtligevægt.
Ved fugtbinding sætter der sig lag af vandmolekyler på de indre overflader i materialet. Ved en lav relativ
fugtighed på 10 % til 20 % er alle indre overflader dækket af et lag af vandmolekyler. Efterhånden som den
relative fugtighed stiger, bliver der flere og flere lag af vandmolekyler. Antallet af disse lag ved en given
relativ fugtighed og temperatur er afhængigt af materialets overfladestruktur. Når den relative fugtighed er
tilstrækkelig høj, vil lagene af vandmolekylerne ramme hinanden, og der vil dannes en såkaldt menisk.
Grundet det formindskede mætningsdamptryk over menisken vil der ske en kapillarkondensation.
Den beskrevne binding af vandmolekyler fra omgivelserne til de indre overfalder i et materiale kaldes for
adsorption, hvilket er en del af absorption. Absorption beskriver materialets evne til at optage fugt fra
omgivelserne, hvor desorption er materialets evne til at afgive fugt til omgivelserne. Som fælles betegnelse
anvendes ordet sorption.
Ved en given temperatur kan der for et materiale optegnes en ligevægtskurve mellem vandindhold og den
omgivende relative fugtighed for materialet. Denne kan enten være en absorptionsisoterm eller en
desorptionsisoterm. Det er dog ikke altid, at det er nødvendigt at skelne mellem absorption og desorption da
Side 10
Kapitel 2. Teori
de kan være næsten identiske. I disse tilfælde kan der optegnes en mellemliggende kurve, som benævnes en
sorptionsisoterm.
2.3.
Fugttransport
Fugttransport kan både forekomme i form af væske og damp. For at muliggøre en transport af fugt, skal der
være en potentialeforskel. Potentialet kan ifølge teorien være damptryk, dampindhold, vandtryk etc.
Fugttransporten kan generelt beskrives ved Ligning (2.5).
&'"(()*+,-)( = −()*+,-)(.-&&//+( ∙
-(+(/*0&-),.0
)ø!+(2..0,
(2.5)
Fugttransporten kan ofte betragtes som endimensional ved større flader. Er der imidlertid tale om transport
gennem materialer med vinklede kanter eller materialer med små dimensioner, vil fugttransporten være toeller tredimensional. Ved forsøg i nærværende projekt vil fugttransporten blive betragtet som endimensional,
da alle flader på prøvelegemerne forsegles så godt som muligt på nær to de modsatliggende flader der
undersøges.
2.3.1. Fugttransport i dampform
Vanddamp kan transporteres ved diffusion, konvektion eller effusion (Erik Brandt, 2009).
Diffusion forekommer på grund af vandmolekylernes bevægelse. Molekyler kan i gasfasen bevæge sig
uafhængigt af hinanden, med en hastighed der afhænger af temperaturen. I en blanding af luftarter, vil
molekylerne grundet bevægelsen efterhånden fordele sig jævnt. Dette vil sige at der vil ske en bevægelse fra
steder med høj koncentration til steder med lille koncentration. I et luftvolumen, hvor damptrykket ikke er
ens overalt, vil der grundet diffusionen ske en transport fra steder med højt damptryk til steder med lille
damptryk.
Konvektion sker som følge af luftstrømninger. Konvektionen drives af luftstrømning. Denne luftstrømning
forekommer når der er en lufttrykforskel. Denne trykforskel kan ske når der er vindtryk eller ved varierende
temperaturer.
Effusion også benævnt termisk diffusion eller Knudsen Diffusion skyldes særlige former af dampdiffusion
inde i pore i et porøst byggemateriale, hvor i der er temperaturforskelle.
2.3.2. Ficks lov
Som beskrevet ovenfor vil to luftarter med forskellig koncentration efter nogen tid blande sig og danne en
samlet, ensartet koncentration. Dette kan beskrives ved Ficks lov, vist i Ligning (2.6).
"# = −$% ∙
hvor
gv
Dp
!
#
(2.6)
er hastigheden af damptransmissionen [kg/m2·s]
er dampdiffusionskoefficienten [kg/(Pa·m·s)]
er gradienten i dampens partialtryk [Pa/m]
Side 11
Kapitel 2. Teori
2.4.
Varmetransport
Varmetransport gennem et materiale kan opstå når der er en temperaturdifference gennem et materiale.
Denne temperaturdifference er altså det potentiale der driver varmetransporten. Varmetransport forekommer
som en kombination af tre forskellige mekanismer:
Varmeledning
Stråling
Konvektion
Disse tre forskellige mekanismer vil i det følgende kort blive beskrevet.
2.4.1. Varmeledning
Temperaturen af et materiale er et mål for molekylernes og atomernes uordnede bevægelse i materialet.
Hurtige bevægelser modsvarer højere temperatur. En varmeledning fra det ene område til det andet område
inde i et materiale sker ved, at molekyler med høj bevægelsesenergi, høj temperatur, gennem stød overfører
energi til molekyler med lavere bevægelsesenergi, kold temperatur. Denne varmemængde kan udregnes ved
Fourier’s lov ligning (2.7).
5 = −6 ∙
hvor
q
(2.7)
er varmefluxen [W/m2]
er varmeledningsevnen [W/(m·K)]
T
λ
er temperaturen [K]
Temperaturen udgør dermed det drivende potentiale for varmetransport. Det bemærkes, at ligning (2.7) og
ligning (2.6) er tilsvarende. I ligning (2.6) er det dampdiffusionskoefficienten der er en materialekonstant
mens det er varmeledningsevnen i ligning (2.7).
2.4.2. Stråling
Stråling er elektromagnetiske bølger, der kan klassificeres efter deres bølgelængde. For bølgelængder
mellem 10-7 og 10-4 m, forekommer varmestråling. For stråling af synligt lys er bølgelænden fra 4·10-7 til
8·10-7m. Hvor kortere bølgelængde af varmestråling er i det ultraviolette område, hvor længere bølgelængde
forekommer i det infrarøde område. Der vil hele tiden afgives, og modtages varmestråling fra alle overflader.
Denne stråling kan ligeledes forekomme inde i materialet mellem dets porevægge. Styrken af den afgivne
stråling er proportional med overflade temperaturen i fjerde potens.
2.4.3. Konvektion
Når konvektion benævnes som en mekanisme, er det når et strømmende medium transporterer varme mellem
to forskellige temperaturer. Dette medium kan f.eks. være luft eller vand. Når konvektionen er forsaget af
strømmende luft, kan der skelnes mellem naturlig og tvungen konvektion.
Naturlig konvektion forekommer på grund af at varm luft er lettere end kold luft. Dette vil altså medføre at
luften vil cirkulere hvis der forekommer temperaturforskelle. Hvis der kikkes på et vandret luftlag, hvor der
Side 12
Kapitel 2. Teori
er koldt øverst og varmt nederst vil der forekomme en naturlig konvektion i luftlaget. Hvorimod hvis der er
varmt øverst, og koldt nederst, vil der ikke forekomme naturlig konvektion gennem luftlaget.
Tvungen konvektion opstår når luften sættes i bevægelse af en ydre påvirkning. Dette kan f.eks. være vinden
eller en ventilator.
2.5.
Bestemmelse af vanddamppermeabilitetskoefficient
Til undersøgelse af vanddamppermeabilitetskoefficienten af et materiale anvendes kopmetoden, som
beskrevet i (12572, 2001).
2.5.1. Kop metoden
Til bestemmelse af vanddamppermeabilitetskoefficienten er der anvendt kop metoden, der er i Figur 2.1 vist
en skitse af hvordan koppen ser ud. Kopperne er anbragt i et klimaskab, som er placeret på DTU Byg i
bygning 118. I disse klimaskabe kan den relative fugtighed og temperatur omkring koppen styres. Den
relative fugtighed inde i koppen styres ved at der anbringes en mættet saltopløsning, som tilvejebringer den
ønskede relative fugtighed.
Figur 2.1 – Illustration af en kop som anvendes til måling af vanddamppermeabilitetskoefficient. Redigeret version af original
(Thue, 1990)
For at sikre der ikke forekommer vanddampstransport udenom prøvelegemet, er der anbragt en gummiring
mellem prøvelegemet og koppen. For at denne gummiring ikke skal krølle er der placeret en teflon ring
mellem gummiringen og den øverste del af koppen.
Side 13
Kapitel 2. Teori
2.5.2. Beregning af vanddamppermeabilitetskoefficienten
Til bestemmelse af vanddamppermeabilitetskoefficienten anvendes vægttaget af prøvelegemet over tid. Dette
gøres ved at vægten af prøvelegemet optegnes over tid, hvorefter hældningen af linjen bestemmes, hvilket
giver fugttransporten gennem prøvelegemet. Dette medfører at der er flere end et sæt vejninger, som
anvendes.
Ved Ligning (2.8) beregnes vanddamppermeabilitetskoefficienten.
q=B∙
hvor
q
δ
∆
(2.8)
er fugttransporten [kg/s]
er vanddamppermeabilitetskoefficient [kg/(m·s·Pa)]
d
Δp
er forskellen af damptrykket over prøvelegemet [Pa]
er tykkelse af prøvelegemet [m]
Til bestemmelse af vanddamppermeabilitetskoefficienter foretages der en korrektion for modstanden af det
stillestående luftlag over den mættede saltopløsning og prøvelegemets side mod det, (12572, 2001).
2.6.
Usikkerhedsberegning
Der er i det følgende angivet formler til bestemmelse af usikkerheder samt en kort beskrivelse (H. E. Hansen,
1992), hvor der i Appendiks E er vist et tal eksempel til beregning af usikkerheder på et beregnet
damptrykket ud fra måling af temperatur og relativ fugtighed.
2.6.1. Usammensatte målinger
Der vil ved direkte målinger forekomme en talværdi (x), middelværdien af en række talværdier (̅ ) og
antallet af talværdier (n). Standardafvigelsen (S) af disse målinger findes ved:
∑? − ̅ @A
<==
+−1
hvor
S
er standardafvigelsen
x
er målt værdi
n
er middelværdi
̅
er antal målinger
Usikkerheden på den beregnede middelværdi findes derved:
Side 14
(2.9)
Kapitel 2. Teori
J=
hvor
U
<
√+
(2.10)
er usikkerheden
Denne usikkerhed kan deles op i tilfældige fejl (UT) og systematiske fejl (US).
Tilfældige fejl kan dels skyldes instruments manglende evne til at følge eventuelle variationer af den målte
størrelse, disse fejl kan dermed minimeres ved at gentage målinger.
Systematiske fejl, kan deles op i to dele. Dels instrumentfejl, som kan skyldes hysterese og friktion samt
upræcis kalibrering. Den anden del er metodefejl, der skyldes at udstyret anvendes under betingelser, som
afviger fra kalibreringsbetingelserne.
Får at få den resulterende usikkerhed (UR) af de tilfældige og systematiske fejl findes ved:
JF = RJS A + JT A
(2.11)
2.6.2. Sammensatte målinger
Ved beregning af usikkerheden på et sammensat udtryk, vil usikkerheden på de enkelte led bidrage til
usikkerheden på resultatet. Dermed kan der, som eksempel benyttes fejlophobningsloven, som er vist i det
følgende.
Et resultat bestemt ved et funktionelt udtryk:
= &?, 2, Q@
(2.12)
Kan den absolutte usikkerhed bestemmes ved følgende:
A
A
A
O
O
O
K
K
K
=
J = ∙ JFL + ∙ JFM + ∙ JFN O
O2
OQ
(2.13)
hvor
EF EF EF
, ,
EG EH EI
er angivelsen af de enkelte parametres relative indflydelse på resultat
KF , J
KF , J
KF er angivelsen af de resulterende usikkerheder på de enkelte parametre
J
L
M
N
Dette vil blive anvendt til beregningen af usikkerheden på det beregnet damptryk og dampindhold. Hvor det
ved angivelse af usikkerheder på den målte temperatur og relative fugtighed, vil blive anvendt ligning (2.11).
Side 15
Kapitel 3. Anvendt udstyr og materialer
3.
Anvendt udstyr og materialer
I det følgende er beskrevet, hvad der anvendes af udstyr udover Megacuppen, som gennemgås selvstændigt i
afsnit 4. Beskrivelse af Megacup. Desuden beskrives her de to materialer, der er blevet anvendt til
undersøgelser med Megacuppen, idet der for disse også udføres målinger til bestemmelse af deres
sorptionsisoterm.
3.1.
Klimaskab
I bygning 118 på DTU findes i kælderen 5 ombyggede køleskabe. De er ombygget således, at det er muligt at
styre klimaet inde i skabet både med hensyn til temperatur og relativ fugtighed. Det betyder, at det er muligt
at opretholde en temperatur på 20 °C ± 0.4 °C og en relativ fugtighed fra 3 % til 96 % ± 2 %, hvor der er
størst afvigelse ved høj relativ fugtighed. I det ene af skabene er det ligeledes muligt at opretholde en
temperatur på op til 40 °C.
Der er i Figur 3.1 vist en skitse af klimaskabets opbygning.
Figur 3.1 – Illustration af klimaskab, ved måling af sorptionsisoterm. Redigeret i forhold til originalen. (Hansen, et al., 1999)
Side 17
Klimaet i skabet styres med en PID-regulator, som sørger for, at en blanding af fugtig og tør luft bliver tilført
skabet. Til måling af klimaet i skabene anvendes der sensorer af mærket HygroClip-S fra Rotronic.
Den fugtige luft, der bliver indblæst i skabet, blæses ind i et vandkar, hvori vandet er opvarmet til ca. 23 °C.
Der er i bunden af skabet anbragt en lille ventilator, som søger for, at der er cirkulation af luften inde i
skabet, så der opnås blanding af den fugtige og tørre luft.
I døren på skabet er der isat en plexiglasrude, hvor der er monteret en latexhandske, som gør det muligt at
flytte genstande inde i skabet, uden at man bliver nødt til at åbne døren. I toppen af skabet er der et lille hul,
hvorigennem der hænger en tynd stålpind, som er forbundet med en digital vægt, der er placeret på en hylde
over skabet. Vægten er tilsluttet en computer, så når der vejes, gemmes vejningen på computeren. Denne
computer logger ligeledes klimaet i skabet hver halve time.
Der er anvendt klimaskab til måling af vanddamppermeabilitetskoefficienter, sorptionsisotermer samt andre
mindre undersøgelser.
3.2.
Justering af Rotronic sensor
Det er nødvendigt at foretage justering af de Rotronic sensorer, der benyttes i klimaskabene. Til dette
anvendes i henhold til den udleverede vejledning et tilhørende program, som forefindes på DTU Byg.
Udførelsen af justeringen er kort beskrevet i det følgende, og til sidst i afsnittet vises en justeringskurve.
Efterfølgende kan der optegnes en kurve for den
justerede Rotronic sensor for hvert målt og
referencepunkt. Dette er gjort i Figur 3.2.
100
80
Målt RF [%]
Det er et 4-punkts justeringsprogram, men i disse
tilfælde udføres justeringen dog ved tre punkter og
der udføres to kontrolmålinger efter endt justering.
Justeringen foregår ved, at en sensor tilsluttes en
computer, hvor justeringsprogrammet HW3 er
installeret. Måleenden af sensoren fastgøres til en lille
metalbeholder, hvor der indvendigt anbringes en
referencekilde, som enten er en mættet saltopløsning
eller en væske fra en ampul. Denne kilde har efter 1-2
timer stabiliseret en given relativ fugtighed. Herefter
kan den målte værdi fra Rotronic sensoren aflæses.
Der udføres justering ved LiCl (11,3 % RF) og
ampuller (35 % og 95 % RF). Referenceværdien for
hver måling indstilles i programmet, for hvert punkt.
Når der er udført justering ved hvert punkt justeres
sensoren ved ”ADJUST” i programmet. Herefter
udføres der kontrolmåling ved to mættede
saltopløsninger NaBr og NaCl.
60
40
20
y = 1,01x - 0,18
0
0
20
40
60
80
100
Reference RF [%]
Kalibrering
Kontrol
Lineær (Kalibrering)
Figur 3.2 – Justering af Rotronic sensor nr. 21med tilhørende
justeringsprogram fra Rotronic.
Denne justeringskurve kan bruges til at justere målinger foretaget med sensoren inden justeringen. Det ses af
Figur 3.2, at sensoren allerede inden justering målte tæt på korrekt.
Side 18
3.3.
Hygroskopisk materiale
Det ene materiale, der vil blive undersøgt, er et træbaseret fiber-isoleringsmateriale kaldet Gutex. Ifølge
databladet, som er vedlagt i bilag, er materialet fremstillet af ubehandlet gran, hvor der er anvendt 4 %
polyuretan harpiks som bindemiddel og 1,5 % petroleum som hydrofobiserende middel. Der er i Figur 3.3
vist et mikroskopbillede af Gutex.
Figur 3.3 – Mikroskopbillede af Gutex, måleskala svarer til 1 mm.
Det ses af Figur 3.3, at der er forskel i tykkelsen af de enkelte fibre, samt at det er et porøst materiale.
Tabel 3.1 viser en række materialeparametre, som er fundet i producentens datablad.
Tabel 3.1 – Værdier for materialeparametre (Gutex)
Parameter
Enhed
Værdi
Tørdensitet, ρd
[kg/m3]
160
Varmeledningstal, λ
[W/m·K]
0,039
[-]
3
[J/kg·K]
2100
Vanddamp modstandsfaktor, µ
Specifik varmekapacitet, cp
Dette materiale er dels valgt på grund af, at en gæste-Ph.D-studerende fra Frankrig medbragte det til
undersøgelser under sit ophold her på DTU Byg, men også fordi det er et hygroskopisk isoleringsmateriale.
De mest kendte isoleringsmaterialer, der anvendes i Danmark, er ikke-hygroskopiske. Det havde dog været
muligt at vælge et andet hygroskopisk materiale, men da de indledende forsøg blev udført i samarbejde med
den Ph.D-studerende, blev det valgt at fortsætte med Gutex. I øvrigt er materialet let at arbejde med, og det
var tilgængeligt i de rette dimensioner.
Side 19
3.4.
Ikke-hygroskopisk materiale
Valget af det ikke-hygroskopiske materiale faldt på et andet fiber-isoleringsmateriale, idet det her besluttedes
at anvende stenuldsisolering fra Rockwool. Der er i Figur 3.4 vist et mikroskopbillede af Rockwool.
Figur 3.4 – Mikroskopbillede af Rockwool, måleskala svarer til 1 mm.
Ud fra Figur 3.4 ses det, at materialet består af masse små fibre viklet ind i hinanden. Fibrene er generelt
mindre end i Gutex. Tabel 3.2 angiver enkelte materialeparametre, som dels er fundet i (R. Gottfredsen, et
al., 1997) samt taget fra producentens hjemmeside.
Tabel 3.2 – Værdier for materialeparametre (R. Gottfredsen, et al., 1997)
Parameter
Enhed
Værdi
Tørdensitet, ρd
[kg/m3]
ca. 200
Varmeledningstal, λ
[W/m·K]
0,033
[kg/m·s·GPa]
0,14
[J/kg·K]
750
Vanddamppermeabilitetskofficient, δ
Specifik varmekapacitet, cp
Det havde været muligt at anvende et hvilket som helst materiale til undersøgelse af det opstillede problem,
da det er en generel undersøgelse og ikke en decideret materialeundersøgelse, der skal foretages i
Megacuppen. Det afgørende er, at det er to forskelligartede materialer, hvor det ene er hygroskopisk og det
andet ikke-hygroskopisk.
Side 20
Kapitel 4. Beskrivelse af Megacup ved begyndelse af projektet
4.
Beskrivelse af Megacup ved begyndelse af projektet
Der er i det følgende afsnit en beskrivelse af Megacuppen som den var ved begyndelsen af nærværende
projekt, hvor der i afsnit 5. Indledende forsøg og ny forsøgsopstilling med Megacup, er beskrevet hvad der er
foretaget af ændring og udbygning af Megacuppen. Der er dog i det følgende afsnit, enkelt beskrivelser af
udbygninger af Megacuppen som bliver yderligere beskrevet i afsnit 5.
Der er tidligere bygget et specielt klimakammer (Padfield, et al., 2002), som kaldes Megacup, grundet
ligheder med måleprincippet for de traditionelle kopper til måling af vanddamppermeabilitetskoefficienten
for materialer. Megacuppen er et cylindrisk kar, udført i rustfrit stål, med en indvendig diameter på 790 mm
og en dybde på 500 mm. På ydersiden af karret er der svejst 6 mm tykke false i top og bund, som går 120
mm ud fra karret. På disse er der svejst en 1 mm tyk aluminiumsplade, så der dannes et ringformet hulrum.
Omkring dette er der placeret 100 mm fleksibel isolering. Megacuppen er placeret oven på 200 mm
ekstruderet polystyrenisolering.
Figur 4.1 – Skitse af Megacuppen. Redigeret i forhold til originalen (Padfield, et al., 2002). A Isolering. B Prøvelegeme. C
Tyvek. D Flange over ringformet rum. E Åbent stålnet. F Ventilatorer. G Polykarbonatplade. H Fugtighedskontrolenhed. I
Aluminiumsvæg. J Varmelegeme (elektrisk modstand). K Køling (vandcirkulation i spiral). L Bundisolering. M Bord. N
Aluminiumsplade.
Side 21
Ved anvendelse af Megacuppen er det muligt at undersøge effekten af forskellige temperatur- og
fugtgradienter på et prøvelegeme. Det er ligeledes muligt at måle mængden af vandet, der transporteres ind
eller ud af karret i Megacuppen. Klimaet inde i Megacuppen kan styres i et område mellem 10-30 °C og 4095 % relativ fugtighed. I rummet, hvor Megacuppen er placeret, er det muligt at styre klimaet mellem 20-30
°C og 40-50 % relativ fugtighed.
Megacuppen var designet til udfører målinger til bestemmelse af et prøvelegemes fugtbuffer, der blev senere
fremstillet et andet låg til Megacuppen, så et materiales fugtledningsevne kan måles, dette låg vil blive
anvendt i starten af nærværende projekt.
4.1.
Temperatur- og fugtighedskontrol
Temperaturen inde i Megacuppen styres af luftcirkulation i det ringformede hulrum, hvilket giver en
kontrolleret og ensartet temperatur på den indvendige væg i karret. Dette giver mulighed for, at der kan
tilvejebringes en høj relativ fugtighed, uden der vil forekomme kondensering andre steder end tilsigtet i
vandreservoiret. Luften i det ringformede hulrum køles af en kobberspiral, som der cirkuleres vand igennem.
Kobberspiralen er ca. 30 mm i diameter og ca. 3 meter lang. Opvarmning af luften sker ved hjælp af et
elektrisk modstandselement. Luften cirkuleres af fire ventilatorer, som næsten strækker sig over hele det
ringformede lodrette tværsnitsareal. Temperaturen af karrets bund er ikke direkte kontrolleret, men kun
isoleret.
I Figur 4.2 vises en skitse af fugtighedskontrolenheden med tilhørende forklaring i figurteksten, mens der i
Figur 4.3 er vist en mere uddybende skitse af vandreservoiret, kølepladen og det nye vandsystem med
tilføjelse af vand til reservoiret. Det nye vandsystem er forklaret i afsnit 5.1.5. Automatisk tilførsel eller
fjernelse af vand i vandreservoiret. Som det er angivet i Figur 4.1, er denne fugtighedskontrolenhed placeret i
Megacuppen.
Figur 4.2 – Skitse af fugtighedskontrolenheden. Redigeret i forhold til originalen (Padfield, et al., 2009). Vandreservoiret I og
kølepladen J er nærmere beskrevet i Figur 4.3.
Vægten af et fuldt vandreservoir I er balanceret af kontravægten H i den modsatte ende af vægtstangen D med omdrejningspunkt
C, som består af to spidse skruer i midten af vægtstangen. Ved normal drift er knastskiven E roteret, så vægtstangen sænker
vandreservoiret, hvorved det hviler på kølepladen J. Med intervaller på et minut stopper ventilatoren, som er placeret inde i
Megacuppen, og der sendes signal til mikrokontakten G, at knastskiven E skal roteres, så vægtstangen løftes op og rører
vejecellen A. Efter endt vejning sendes der et nyt signal til G om, at knastskiven igen skal roteres så vandreservoiret igen hviler
på kølepladen.
Side 22
Figur 4.3 – Skitse af vandreservoiret. Redigeret i forhold til originalen (Padfield, et al., 2002). Vandet fordamper fra eller
kondenserer i et lille isoleret kobber-vandreservoir R. Temperaturen i vandreservoiret styres af en termoelektrisk varmepumpe Q,
som tilføres strøm gennem to flade fjederledere P. Vandet i reservoiret omrøres af en luftdreven propel K. Alt dette hviler
normalt på en køleplade J, hvis temperatur er kontrolleret af et lukket cirkulerende vandsystem. Vandreservoiret vejes i
intervaller. For at veje løftes vandreservoiret over kølepladen J, som beskrevet i Figur 4.2.
Vandreservoiret er fastgjort ved L, og kan maksimalt indeholde 100 ml vand. Der er i nærværende projekt lavet et stativ af en
hullet rustfri stålplade N, hvorpå der er fastgjort et stålrør M af Ø 3 mm udvendigt, som er placeret på en måde, hvor det er 3 mm
over bunden af vandreservoiret når det vejes. For enden at stålrøret er der fastgjort en PVC-slange O, som er tilsluttet en
peristaltisk pumpe, således at der kan blive pumpet vand til eller fra vandreservoiret. På stålrøret M er der fastgjort et
termoelement, så temperaturen af vandet kan kontrolleres. A, C og D er benævnt i Figur 4.2.
Megacuppen kan indstilles til at fastholde enten en bestemt dugpunktstemperatur eller en fastlagt
damptransport. Dette er kontrolleret af kondensering henholdsvis fordampning af vandet fra et lille kobbervandreservoir med isolerede sider. Temperaturen i reservoiret styres af et termoelektrisk element (Peltierelement), som er anbragt under reservoiret. Dette termoelektriske element fungerer ved at en varmepumpe
tilvejebringer en temperaturforskel mellem keramiske plader, som er holdt få millimeter fra hinanden ved
hjælp af en serie af halvlederovergange, som genererer varmestrømmen. Ved vending af strømretningen,
vendes varmestrømmen. Når pladen, der er i kontakt med vandreservoiret, afkøles for at der sker
kondensering i reservoiret, er det nødvendigt at den varme side væk fra reservoiret køles. Temperaturen af
denne side er kontrolleret ved kontakt med kølepladen, som har en temperatur, der er 2 °C højere end luftens
dugpunktstemperatur inde i Megacuppen. Temperaturen af kølepladen styres af et lukket cirkulerende
vandsystem. Alt dette gør, at der kun vil sker kondensering i vandreservoiret, da det er her der findes den
laveste temperatur.
Hvis vandreservoiret opvarmes for at der skal ske fordampning, vil den termoelektrisk varmepumpe prøve at
køle kølepladen, men det cirkulerende vand vil holde temperaturen kølepladen over dugpunktstemperaturen.
Det cirkulerende vand transporteres i rør, som er ført i gennem bunden af Megacuppen ud til et stort vandkar
ved siden af. Dette vandkar holdes ved en fast temperatur, ved styring af kølevand fra DTU Byg’s
kølevandssystem, da det ikke er nødvendigt med opvarmning på grunde af at cirkulationspumpen producerer
tilstrækkeligt med varme.
Side 23
4.2.
Låg til Megacup
Der forefindes to forskellige låg til Megacuppen: 1) et rundt rustfrit stål låg, som anvendes når de undersøgte
prøvelegemer placeres inde i Megacuppen, 2) Et låg der ligeledes er rundt og består af en form for 100 mm
blå polystyrenisolering, som vist i Figur 4.4. Dette låg anvendes når det undersøgte prøvelegeme placeres i
låget.
Figur 4.4 – Polystyrenlåg til Megacup med et firkantet hul på 500x500 mm til placering af ønsket materiale til undersøgelse. Her
ses endvidere 5 Gutex plader af 20 mm tykkelse, som passer i hullet i låget.
I dette låg er der skåret et firkantet hul på ca. 500x500 mm, hvor prøvelegemet, der ønskes undersøgt, kan
placeres. Der er indvendigt i hullets sider fastgjort nogle plastplader, som er 150 mm høje, hvilket gør, at de
stikker 50 mm op over polystyrenen. I bunden af det firkantede hul er der fastgjort et stykke Tyvek, dels for
at der ikke forekommer nogen direkte luftcirkulation på undersiden af prøvelegemet, dels for at
prøvelegemet ikke falder gennem hullet, når låget placeres på Megacuppen. Tyvek er et meget
diffusionsåbent materiale, så der let forekommer damptransport igennem, men har modsat en meget høj
luftmodstandsevne, som gør at der ikke kan forekomme luftcirkulationer igennem. På undersiden af
polystyrenisoleringen er der fastgjort et stykke plastfolie for at sikre, at der kun vil ske fugttransport gennem
det undersøgte prøvelegeme.
Side 24
Kapitel 5. Indledende forsøg og ny forsøgsopstilling
5.
Indledende forsøg og ny forsøgsopstilling med Megacup
Der blev indledningsvis, i samarbejde med gæste-Ph.D-studerende Kamilia Abahri fra ”University of La
Rochelle” i Frankrig, udført et nul-flux forsøg. Det var ønsket med dette forsøg at opnå det samme damptryk
på begge sider af et prøvelegeme - i dette tilfælde Gutex, dog med forskellig temperatur og relativ fugtighed
på prøvelegemets sider. Det var påregnet, at der ved vejning af vandreservoiret i Megacuppens
fugtighedskontrolenhed, kunne bestemmes, om der foregik en fugttransport igennem materialet, selvom der
var det samme damptryk på begge sider af prøven. Hvis dette forekom, og hvis der sås en fugttransport fra
den varme side mod den kolde side, ville vægten af vandreservoiret dermed øges, og dermed kunne give en
indikation af, om temperaturen er et drivende potentiale.
Det var imidlertid ikke muligt at opnå et konstant klima på oversiden af prøvelegemet. Dette gjorde, at
resultaterne fra dette forsøg blev anvendt til at opstille en række forslag til ændringer og udbygning af
udstyret med henblik på at kunne opnå tilstrækkeligt retvisende resultater. Der findes i Appendiks A en mere
dybdegående beskrivelse af forsøget og resultaterne. I de følgende afsnit er det, ud fra de fremkomne
resultater kort beskrevet hvilke ændringer, der er fundet nødvendige at foretage, samt forslag til ny
forsøgsopstilling.
5.1.
Forslag til ændringer af Megacup og nye forsøgsopstillinger
Der er i det følgende beskrevet nogle forslag til forbedringer af Megacuppen samt forslag til nye
forsøgsopstillinger. De opstillede forslag og ideer er debatteret og dels udført i samarbejde med Tim
Padfield, specielt de nødvendige elektriske forbindelser samt omprogrammering er Megacuppens
styreprogram er udført i tæt samarbejde med Tim Padfield.
5.1.1. Dæmpning af temperatursvingninger
Som det er vist i Figur A1.12 fra Appendiks A, forekommer der temperatursvingninger i rummet på ± 1,5 °C,
hvilket har betydning for den relative fugtighed samt damptrykket og dampindholdet. Det er således
påkrævet, at der i tillæg til de andre forbedringer af Megacuppen og forsøgsopstillingen tages højde for en
form for dæmpning af dette.
En anden mulighed er, at det nuværende klimaanlæg i rummet udskiftes. Dette vil imidlertid være meget
bekosteligt og vil formentlig tage lang tid at udføre, hvilket der ikke kan ventes på i nærværende
projektperioden. Dermed skal forbedringerne udføres ved udformning af den nye forsøgsopstilling.
5.1.2. Nyt låg
Den største ændring, der skal foretages, er, at der skal udformes et nyt låg til Megacuppen i stedet for det
eksisterende låg, som er vist i Figur 4.4. Grunden er hovedsaglig, at det eksisterende låg er af ældre dato og
er blevet slidt. Her tænkes primært på, at stedet, hvor prøvelegemet placeres i det firkantede hul i midten,
ikke vurderes som værende tilstrækkelig tæt. Dette henføres til dels at samlingerne tander henover
diameteren af de to polystyren-plader, dels vurderes det, at de plastplader, der er fastgjort indvendigt i det
firkantede hul, ikke slutter tilstrækkelig tæt, herunder samlingerne i hjørnerne og på siderne, hvor den
anvendte tape har sluppet. Endvidere er der hul i Tyvek’en, som er fastgjort på undersiden af låget ind mod
Megacuppen.
Side 25
Det forventes ud fra disse skader, at der vil opnås et langt bedre resultat ved at der udformes et helt nyt låg i
stedet for reparation af det nuværende låg. Det vil være enklere og bedre, at det nye låg deles op i to dele: En
diffusionstæt og en isolerende del. Dette vil bevirke, at samlingerne kan laves tættere.
I afsnit 6. Udbygning af Megacup beskrives, hvilke tanker og teorier, der er involveret i tilblivelsesprocessen
for det nye låg, samt en gennemgang af udførelsen af det nye låg.
5.1.3. Udkast til forsøgsprincip for opstilling
Der er i det følgende beskrevet selve princippet bag det første tiltænkte forsøg. Det er hensigten at der opnås
det samme damptryk på begge sider af prøvelegemet med forskellig temperatur på prøvelegemets to sider.
Dette gøres ved, at styre både den relative fugtighed og temperaturen på begge sider af prøvelegemet. Når
der er opnået samme damptryk og prøvelegemet er i ligevægt, og der stadig forekommer en fugttransport
gennem prøven, må der være et andet drivende potentiale end damptrykket. Denne fugttransport kan måles
ved, at der foretages vejninger af det vandreservoirer der er i Megacuppen, som er med til at styrer den
relative fugtighed i Megacuppen. Figur 5.1 viser dette forsøgsprincip, ved temperatur og relativ fugtighed der
giver det samme damptryk på begge sider af prøvelegemet.
Figur 5.1 – Principskitse af forsøg, hvor temperatur og relativ fugtighed styres på begge sider af prøven, så der opnås det samme
damptryk på begge sider af prøven. Hvis der forekommer en fugttransport når der er samme damptryk, må der være et andet
drivende potentiale.
Som det er angivet i Tabel 2.1 og Tabel 2.2 skal variationen af den relative fugtighed eller temperaturen ikke
være stor, før der sker ændringer af damptrykket. Det er derfor vigtigt, at klimaet holdes konstant på begge
sider af prøvelegemet.
5.1.4. Opstilling med ventilatorer over prøvelegeme
Da det er nødvendigt at udforme et nyt låg, vil dette med fordel kunne kombineres med ændringer i
forsøgsopstillingen. Den nye forsøgsopstilling vil imidlertid have samme formål og fremgangsmåde, som der
blev anvendt under det indledende forsøg med Gutex, og som beskrevet i forsøgsprincippet ovenfor, hvor det
ønskes at opnå en nul-flux gennem prøvelegemet med samme damptryk på begge sider af prøvelegemet.
Den primære ændring af forsøgsopstillingen udspringer af et behov for at minimere påvirkningen af rummets
temperatursvingninger. Dette gøres ved, at der over prøvelegemet sættes en form for ”låg”, så der vil blive
skabt et luftrum på ca. 80 mm mellem oversiden af prøvelegemet og låget. Der er i Figur 5.2 vist en
tværsnitsskitse af det planlagte nye låg til Megacuppen, samt det ”ekstra låg”, som skal placeres over
prøvelegemet. Det består af et stykke stof, der monteres ud over en plastring, som så stilles på kanten af
Side 26
prøven, hvorved der dannes et luftrum. Inde i luftrummet anbringes to mindre ventilatorer til at sørge for, at
der holdes en jævn temperatur og relativ fugtighed på oversiden af prøvelegemet.
Figur 5.2 – Tværsnitsskitse af låg til Megacuppen, hvor der er anbragt et 100 mm tykt prøvelegeme med ”overdækket” overside
mod det klimastyret rum.
Det forventes ud fra resultaterne fra det indledende forsøg med Gutex, at der med denne forsøgsopstilling vil
forekomme en større fugttransport gennem prøvelegemet i begyndelsen af forsøget, indtil prøvelegemet har
opnået ligevægt med klimaerne.
5.1.5. Automatisk tilførsel eller fjernelse af vand i vandreservoiret
Grundet den forøgede fugttransport, der formentlig vil forekomme under de fremtidige forsøg med den
ovennævnte forsøgsopstilling, og at den nuværende interimistiske tilførsel af vand ikke er optimal, vil det
være oplagt ved opbygningen samtidig at se på forbedring af disse forhold. Ved den nuværende løsning
tilføres der vand ind manuelt med en plastiksprøjte via en plastslange, som løber gennem bunden i
Megacuppen og op over vandreservoiret. Med dette system er det vanskeligt at få tømt slangen helt ved
vandtilførsel. Da der efter plastiksprøjtens fjernelse ikke længere opretholdes noget tryk i slangen, vil der
senere være risiko for, at der kunne dryppe lidt tilbageholdt vand ned i karret, hvilken kan skabe en betydelig
usikkerhed omkring vejeresultaterne. I øvrigt er plastslangen ikke fastgjort optimalt, så der er fare for, at den
kan gå løs og falde ned over vandreservoiret og derved ødelægge et igangværende forsøg.
Det findes på denne baggrund nødvendigt og praktisk, at der udføres en sikret, fast opstilling, hvor der med
en pumpe automatisk kan tilføres og evt. fjernes fastlagte mængder vand fra reservoiret, når vægten af
reservoiret enten er for lille eller for stor.
Der vil i afsnit 6. Udbygning af Megacup blive beskrevet, hvad der er blevet udført, samt en kort beskrivelse
af udbygningen.
Side 27
5.1.6. Nyt forsøgsprincip
Gennem flere diskussioner omkring den foreslåede forsøgsopstilling benævnt ovenfor, og de vanskeligheder
der er forbundet med, at holde temperaturen og den relative fugtighed konstant i rummet hvor Megacuppen
er placeret, har ført til et nyt forsøgsprincip, som er beskrevet i det følgende.
Med det nye forsøgsprincip holdes temperaturen og den relative fugtighed konstant på den side af
prøvelegemet vendt mod Megacuppen. Over prøvelegemet bliver et tæt lukket luftrum, hvor det kun er
temperaturen der holdes konstant. Der vil så ske en indstilling af den relative fugtighed over prøvelegemet
over tid. Den relative fugtighed og temperatur måles på begge sider af prøvelegemet og der vil udføres en
sammenligning af dels damptrykkene, dels af dampindholdene på begge sider af prøvelegemet. Dette
forsøgsprincip er skitseret i Figur 5.3.
Figur 5.3 – Principskitse af ny forsøgsopstilling, hvor temperaturen og relativ fugtighed holdes konstant på den kolde side af
prøvelegemet, og der over prøvelegemet skabes et lukket luftrum hvor kun temperaturen holdes konstant og der sker en
indstilling af den relative fugtighed over tid.
Ved sammenligningen af damptrykkene og dampindholdene, forventes det ud fra det kriterium, at det
potentiale der er ens på begge sider kan defineres som det drivende potentiale. Hvis der ikke opnås ens
værdier af damptrykkene eller dampindholdene på begge sider, må der være et andet potentiale som har
indvirkning på fugttransporten. Dette er det endelige forsøgsprincip og vil blive anvendt videre i nærværende
projekt.
5.1.7. Ny opstilling med lukket hulrum over prøvelegeme
Der er ud fra det ovenfor beskrevne, nye forsøgsprincip designet en ny forsøgsopstilling som vist i Figur 5.4,
hvor det ny design låg vil blive anvendt. Da låget var fremstillet, før den nye forsøgsopstilling blev endeligt
besluttet, var det nødvendigt at udføre mindre tilføjelse på låget, dette er videre omtalt i afsnit 6. Udbygning
af Megacup. I det følgende beskrives selve forsøgsopstillingen.
Ved den nye forsøgsopstilling vil klimaet på undersiden af prøven ligeledes være styret af Megacuppen, som
det også var tilfældet i den første forsøgsopstilling. Over prøven vil der blive skabt et tæt lukket luftrum på
ca. 20 mm mellem prøvens overside og en metalplade. I denne metalplade vil der blive placeret en
messingforskruning, hvor der kan fastgøres en sensor til måling af temperaturen og den relative fugtighed i
luftrummet. Til at dæmpe de temperaturersvingninger der forekommer fra klimastyringen af rummet hvor
Megacuppen er placeret, anbringes en tynd træplade oven på metalpladen. Undersiden af prøvelegemet vil
ligge på et stykke Tyvek, som er fastgjort på det nye låg. I det nye låg monteres der en plast
ledningsforskruning, af sådan størrelse, at den anvendte sensor med tilhørende ledning kan komme igennem
Side 28
og blive fastgjort på undersiden af låget ved hjælp af en klembøjle. Grunden til at sensoren skal kunne
komme i gennem denne ledningsforskruning er, at det dermed er muligt at spænde fast omkring ledningen så
der ikke opstår en utæthed. Dog er ledningen, som er fastgjort til sensoren så tynd, at dette ikke er muligt
uden der monteres en gummiprop på ledningen som der spændes om.
Figur 5.4 – Ny forsøgsopstilling med lukket luftrum over prøvelegemet.
Til måling af den relative fugtighed og temperatur vil der blive anvendt sensorer af mærket Rotronic
HygroClip-S, disse udsender spændinger som omsættes til temperatur og relativ fugtighed. Der er i bilag
vedlagt datainformation vedrørende disse sensorer. Herudfra samt via mailkorrespondance med Rotronic
Danmark er det oplyst, at der er en 2σ usikkerhed på ± 0,3 °C for temperaturen og ± 1,5 % for den relative
fugtighed. Disse usikkerheder vil blive anvendt, som en σ i de beregnede usikkerheder på målinger i
nærværende projekt.
5.1.8. Tilslutning af Rotronic sensorer
Disse sensorer tilsluttes den datalogger, som er en del af styreenheden for Megacuppen. Hvilket har til
fordel, at alle målinger bliver foretaget samtidigt. Dette har imidlertid også medført, at det har været
nødvendigt dels, at foretage en omprogrammering af Megacuppens styreprogram, dels at tilslutte en samle
boks til dataloggeren, hvor alle sensorerne kan blive tilsluttet. Denne udførelse vil ikke blive beskrevet
yderligere.
Side 29
Kapitel 6. Udbygning af Megacup
6.
Udbygning af Megacup
Der er i det følgende beskrevet, hvad der i store træk er blevet tilføjet/ændret på Megacuppen.
6.1.
Automatisk tilførsel eller fjernelse af vand i vandreservoiret
Som beskrevet for den oprindelige forsøgsopstilling vil der ske en stor fugttransport gennem materialet,
enten fra klimaet inde i Megacuppen til rummet hvor Megacuppen står, eller fra rummet og ind i
Megacuppen. Alt efter de aktuelle klimaforhold er det nødvendigt, at der kan tilføjes/fjernes vand til/fra det
lille vandreservoir. Hvis der skal løftes på Megacuppens låg for at holde øje med vandreservoiret, vil dette
forstyrre igangværende forsøg. For derfor at automatisere processen, er der blevet indkøbt en peristaltisk
pumpe, som vist på Figur 6.1. Pumpen er tilsluttet Megacuppens styresystem, og når vægten af
vandreservoiret bliver mindre end 10 gram, pumpes der automatisk ca. 30 ml vand i vandreservoiret. Hvis
vægten af vandreservoiret er større end 80 gram suges der automatisk ca. 30 ml vand ud af vandreservoiret.
Den anden ende af slangen er tilsluttet en 5 liters vandbeholder, hvor vandet transporteres fra/til, vist i Figur
6.1 til højre.
For at injektionsrøret, som er et 3 mm tykt rustfrit stålrør med en indvendig diameter på 1 mm, samt den
bløde PVC slange ikke skal flytte sig og komme i kontakt med vandreservoiret, ”vejearmen” eller lignende,
er der blevet lavet et stativ af rustfrit stål som vist i Figur 6.2. Dette stativ er fastgjort på den bakke hele
fugtighedskontrolenheden befinder sig på, så det stadig er muligt at løfte hele kontrolenheden op til
inspektion eller lignende.
På Figur 6.3 ses injektionsrøret, som er ført ned i vandreservoiret. På injektionsrøret er der fastgjort et
termoelement, som gør det mulig at måle temperaturen af vandet i vandreservoiret. Dette gøres, for at der
kan slukkes for peltier køleenheden, så vandet i reservoiret ikke fryser til is, hvorved vandreservoiret ville
fryse fast til injektionsrøret.
Figur 6.1 – Peristaltisk pumpe, samt 5 liters vandbeholder.
Figur 6.2 – Stativ til injektionsrøret.
Figur 6.3 – Injektionsrøret der
er ført ned i vandreservoiret.
Det er således nu muligt at udføre målinger, hvor der kan forekomme en stor fugttransport gennem prøven,
uden at låget skal fjernes for at tilføje/fjerne vand. Desuden er der tilsluttet en vandbeholder, som kan rumme
5 liter, hvilket gør, at der ikke hele tiden skal holdes øje med om beholderen er ved at være fuld/tom.
Efter det er besluttet at anvende forsøgsopstillingen vist i Figur 5.4, har det imidlertid ikke været nødvendigt
at anvende dette system.
Side 31
6.2.
Beskrivelse af det nye låg
Det nye låg, som skal anvendes til måling af fugttransport gennem en prøve, er i første omgang tiltænkt at
ligne det nuværende låg. Dog er der gjort flere overvejelser for at optimere betingelserne ved denne form for
forsøg. Disse vil blive beskrevet i det følgende, ligesom der store træk beskrives, hvordan låget er udført.
Det blev fra starten vedtaget, at det nye låg skulle deles op i to dele: En isolerende og en diffusionstæt del.
Den isolerende del kunne være af en form for skummadras eller lignende, mens den diffusionstætte del af
låget kunne være af en form for metal af en vis tykkelse, så det forbliver stabilt, selvom der bliver hul midt i
pladen. Låget måtte dog ikke blive for tungt. Det blev derfor besluttet, at det skulle være en aluminiumsplade
med en tykkelse på 5 mm. Med en tykkelse på 5 mm er det nødvendigt, at der fastgøres en plade til hullet
som går lodret op fra hullet i aluminiumspladen. Denne plade, som skal monteres indvendigt i hullet, kan
enten være af samme metal som selve låget, eller det kunne være en plastplade. Anvendelse af en metalplade
ville have den fordel, at der ville kunne laves en tæt samling mellem selve aluminiumspladen og den lodrette
metalplade. Samtidig ville det dog medføre en større varmeledning langs den lodrette plade end hvis der
anvendtes en plastplade i stedet. Dermed blev det besluttet at anvende en plastplade, som har en mindre
varmeledningsevne, men stadig er diffusionstæt.
Det vurderedes, at det var mere praktisk at lave låget med et rundt hul i stedet for et firkantet hul som i det
nuværende låg. Et rundt hul har en række fordele, herunder at randbetingelserne for f.eks. temperaturen
bliver ens over hele prøven. Endvidere vil det være muligt at nøjes med én samling af den plastplade, der
skal stå lodret op fra hullet, frem for for en samling i hvert hjørne som er nødvendigt ved et firkantet hul.
Ved at den plastplade der skal være lodret op fra hullet er ét stykke med én samling og at den er rund,
betyder det, at der kan anvendes en tynd dimension samtidig med at der stadig opnås en tilstrækkelig
modstand overfor belastning.
Størrelsen af hullet, hvor prøven skulle placeres, skulle være af ca. samme omfang som på det eksisterende
låg. Dermed blev hullet 500 mm i diameter og den udvendige diameter af låget 1100 mm.
6.2.1. Udførelse af det nye låg
Der er i Figur 6.4 vist et billede af aluminiumspladen, som det så ud ved modtagelse fra fabrikken.
Figur 6.4 – Billede af aluminiumsplade Ø1100 mm med
indvendigt hul Ø500 mm.
Figur 6.5 – Tørring af polycarbonatplade efter den er blevet
fastgjort til aluminiumspladen med fugemasse.
For at prøvelegemerne kan fastholdes og der kun sker lodret vanddampstransport gennem prøvelegemet,
fastgøres der en plastplade på 1 mm til aluminiumspladen med fugemasse. Udvendigt på plastpladen fuges
der små stykker plastplader på for at mindske fleksibiliteten, som vist på Figur 6.5. Der placeres en
fugemasse på kanten af hullet og som vist Figur 6.5, anbringes der en træplade indvendigt i hullet, som
Side 32
trykker plastpladen helt ud til aluminiumspladen, så der er fuld kontakt. Der placeres en træplade ved toppen
af plastpladen, hvorefter plastpladen spændes ind, så der er tæt tilslutning til træpladen i toppen. Mellem
plastpladen og aluminiumspladen lægges en stribe fugemasse for at sikre, at der ikke er nogen utætheder i
samlingen mellem aluminiumspladen og plastpladen.
Efter nogle dages hærdning af fugemassen fjernes indspændingen, og der fasttapes et stykke Tyvek som
dækker hele hullet i aluminiumspladen, som vist i Figur 6.6. Dette har til formål at sikre, at der ikke
forekommer nogen luftcirkulation på undersiden af prøvelegemet. Ligeledes er det med til at garantere, at der
ikke falder noget af prøvelegemet ned i Megacuppen.
Figur 6.6 – Undersiden af det færdige låg med fasttapet
Tyvek, som det var tiltænkte den første forsøgsopstilling.
Figur 6.7 – Det færdig låg set oppe fra, som det var tiltænkt
den første forsøgsopstilling.
I Figur 6.6 og Figur 6.7 er låget afbilledet, som det i begyndelsen var meningen, det skulle se ud som færdigt.
Da der dog, som tidligere beskrevet, efterfølgende skete ændringer i forsøgsopstillingen, var det senere
nødvendigt at bore først et hul i aluminiumsplade til Forsøg 1 og 2 og derefter yderlige to huller til Forsøg 3.
Dette førte til, at undersiden er kommet til at se ud som vist i Figur 6.8 og i Figur 6.9. Her er låget set
oppefra med den fastmonterede metalplade over prøvelegemet som beskrevet i afsnit 5.1.7. Ny opstilling med
lukket hulrum over prøvelegeme.
Figur 6.8 – Undersiden af det færdige låg til Forsøg 3 med
plads til 3 sensorer. Her ses dog kun en sensor.
Figur 6.9 – Det færdige låg set oppefra, med placeret
metalplade over prøvelegemet, så der er luftrum over
prøvelegemet.
Som det er vist i Figur 6.8 og Figur 6.9 kan der placeres 3 sensorer til måling på hver side af prøvelegemet.
Side 33
Der er i Figur 6.10 og Figur 6.11 vist, hvordan sensorerne er placeret under målinger. I Figur 6.11 ses
ligeledes den skummadras, som udgør den isolerende del af det nye låg samt den tynde træplade, der lægges
oven på metalpladen for at dæmpe temperatursvingningerne målt i luftrummet. På Figur 6.10 ses den
ledningsforskruning, hvor sensoren føres igennem og hvor gummiproppen på ledningen spændes tæt til.
Figur 6.10 – Placering af sensor på undersiden af
prøvelegemet ved undersøgelse.
Figur 6.11 – Placering af 3 sensorer i metalpladen over
prøvelegemet samt den tynde træplade placeret på
metalpladen for at dæmpe temperatursvingningerne i rummet.
Figur 6.12 er et billede af computeren og dataloggeren, som udgør styringsenheden for Megacuppen. Selve
Megacuppen er vist i Figur 6.13, imens der udføres forsøg med det nye låg. Bagved Megacuppen er et nyt
udført pumpesystem, vist i Figur 6.14, som er en udvendig del af temperaturstyringen. Dette pumpesystem er
også blev designet og udført i nærværende projekt, men bliver ikke omtalt yderligere.
Figur 6.12 – Computer og datalogger, som
styrer Megacuppen.
Figur 6.13 – Megacuppen under målingen,
med det nye låg og med den isolerede del
af låget.
Figur 6.14 – Pumpe og vandkar
som er en del af Megacuppens
temperaturstyring.
Under Megacuppen på Figur 6.13 kan det udførte system til tilførsel/fjernelse af vand fra vandreservoiret ses.
Side 34
Kapitel 7. Forsøgsbeskrivelse og -forløb
7.
Forsøgsbeskrivelse og -forløb
Dette kapitel omhandler udelukkende forsøg, der er udført i forbindelse med Megacup-undersøgelserne. For
beskrivelse af de andre udførte forsøg, henvises til den korte beskrivelse givet i resultat afsnittet.
Grundet den tidskrævende proces, som det har været at udføre den ovenfor beskrevne nødvendige løbende
udbygning af Megacuppen, har det kun været muligt at udføre tre forsøg af mellem 2 til 4 ugers varighed
med denne. Disse forsøg er som følger:
Forsøg 1: Nul-flux med Rockwool og en sensor på hver side af prøvelegemet
Forsøg 2: Nul-flux med Gutex og en sensor på hver side af prøvelegemet
Forsøg 3: Nul-flux med Rockwool og tre sensorer på hver side af prøvelegemet
Der anvendes som nævnt den forsøgsopstilling med et tæt lukket luftrum over prøvelegemet, hvor
temperaturen her fastholdes, og der efter et vist tidsrum indstiller sig en relativ fugtighed. Til måling af
temperatur og relativ fugtighed vil der på begge sider af prøvelegemet blive anvendt Rotronic HygroClip-S
sensor, hvis datablad er vedlagt i bilag. I databladet er der angivet sensoren usikkerheder, for temperaturen er
den ± 0,3 °C, hvor for den relative fugtighed er ± 1,5 %. Det oplyses yderligt at disse usikkerheder er 2σ.
Ved alle forsøg er der ca. 12 °C og 85 % RF i Megacuppens indre, dvs. de omgivelser, som undersiden af
prøvelegemet eksponeres for. Prøvelegemets overside mod det tæt lukkede luftrum derimod vender ud mod
det ca. 22 °C varme lokale. I de to første forsøg bruges en enkelt sensor på begge sider af prøvelegemet,
mens der i det tredje forsøg anvendes tre sensorer på hver side. Sensorerne er benævnt Rt1, Rt2, … Rt6. De
ulige nummererede sensorer vil blive placeret i låget til måling af temperatur og relativ fugtighed i
luftrummet, mens lige nummererede sensorer sættes på undersiden af prøvelegemet til måling af temperatur
og relativ fugtighed inde i Megacuppen.
Til bestemmelse af, hvornår der er opnået ligevægt igennem prøvelegemet, er der i midten placeret en lille
Sensirionsensor, som ligeledes måler både den relative fugtighed og temperaturen. Kriteriet for ligevægt
fastsættes som en ændring i middelværdien for et døgn på mindre end 0,5 % RF fra dag 1 til 3 dag i tre på
hinanden følgende dage.
Der vil under forsøgsperioden ud fra Rotronic sensorerne løbende blive optegnet temperatur- og relative
fugtighedsforløb for at vurdere hvilken måleperiode, der skal udtages til videre analyse. Umiddelbart efter en
endt forsøgsperiode, udtages sensorerne til kalibrering. Hver sensor kalibreres for relativ fugtighed ved to
kendte referenceværdier i det område, som sensoren har målt, og der opnås en korrektionsligning for hver
sensor. Der er i Appendiks F vist et regneeksempel til udformning af sådan en korrektionsligning.
I Forsøg 1 og Forsøg 2 vil den sensor, som har været placeret i låget, blive kalibreret først med en mættet
saltopløsning af K2CO3 og derefter med en 50 % RF ampul. Men hensyn til sensoren, der har været anbragt
inde i Megacuppen, kalibreres der først med en mættet saltopløsning af NaCl og derefter en 80 % RF ampul.
Alle disse kalibreringer udføres i en isoleret kasse, hvor temperaturen ligger stabilt på ca. 23 °C.
Referenceværdierne for de mættede saltopløsninger og ampuller er angivet i Tabel 2.3 og Tabel 2.4. Hver
kalibrering forløber over 4 timer. Der måles hvert minut, og for den sidste time udregnes en middelværdi ud
fra de 60 målinger. Denne middelværdi sammenlignes så med referencemiddelværdien for samme periode.
Referenceværdierne er bestemt ud fra lineær interpolation mellem to temperaturer og den temperatur
Rotronic sensoren har målt.
Til at starte med for de to første forsøg udføres der ikke målinger til at kunne foretage korrektioner af
temperaturen. Dette betyder, at temperaturen benyttet til bestemmelse af referenceværdien af den relative
Side 35
Kapitel 7. Forsøgsbeskrivelse og -forløb
fugtighed ikke selv har været kalibreret. På dette tidspunkt fandtes det ikke nødvendigt at udføre en sådan
temperaturkorrektion, da det vurderes, at sensorerne måler temperaturen korrekt, og at den angivne
usikkerhed på temperaturmålingerne er tilfredsstillende.
I Forsøg 3 bliver de sensorer, der har været placeret i låget, kalibreret på samme måde som i Forsøg 1 og
Forsøg 2. Sensorerne, der har målt inde i Megacuppen, kalibreres derimod først med 80 % RF ampuller og
dernæst med en mættet saltopløsning af KCl. Ændringen fra NaCl til KCl foretages, fordi den målte værdi
under forsøget så ligger mellem de to kalibreringspunkter. I Forsøg 1 og Forsøg 2 har den målte værdi under
forsøget ligget over begge kalibreringspunkter. Kalibreringen af disse sensorer foretages i Forsøg 3 i øvrigt
ved 12 °C i stedet for de 23 °C, som benyttes i de to første forsøg.
I Forsøg 3 udføres der endvidere kalibrering af temperaturen, som beskrevet nedenfor. Referenceværdien for
den relative fugtighed findes igen ved lineær interpolation, men den anvendte målte temperatur er forinden
korrigeret.
Temperaturkalibreringen i Forsøg 3 foretages ved ca. 23 °C og 12 °C. Kalibreringen ved ca. 23 °C udføres
ved at sensorerne anbringes i en lille isoleret kasse i over 10 timer, hvorefter referencetemperaturen er blevet
aflæst ved hjælp af et kviksølvreferencetermometer. Der udføres kalibrering i 30 minutter, hvor der foretages
aflæsning med ca. 3 minutters mellemrum. Dette gøres to gange med en dags mellemrum, hvorefter
forskellen mellem middelværdien af referencetermometret og sensorens aflæsninger anvendes til korrektion.
For de sensorer der anvendes ved 12 °C, følges samme procedure, dog anbringes sensorerne og
referencetermometret i et termostatstyret vandbad på ca. 11 °C.
Det blev efterfølgende besluttet at temperaturkalibrering foretaget i Forsøg 3, kunne anvendes til Forsøg 1 og
Forsøg 2.
Der er i Appendiks C vist de opnået og anvendte korrektionsligninger for den relative fugtighed, samt
korrektionsværdier for temperaturen til de anvendte sensorer i forsøg udført med Megacuppen.
Side 36
Kapitel 8. Fejlkilder
Fejlkilder
8.
Der er i det følgende opstillet en række mulige fejlkilder, der er forbundet med den valgte forsøgsopstilling:
-
Fejl der kan være behæftet de elektroniske samlinger af sensorerne.
Fejl som følge af, at sensorerne ikke måler den relative fugtighed korrekt.
Fejl, der er behæftet de anvendte mættede saltopløsninger til kalibrering, og den anvendte relativ
fugtighed kalibreringsmetode.
Fejl som følge af, at sensorerne ikke måler temperaturen korrekt.
Fejl, der er behæftet den anvendte temperaturkalibreringsmetode.
Fejl ved at prøven ikke har opnået ligevægt.
Fejl der er forårsaget af, at der forekommer svingninger i klimaet omkring prøven.
For at minimere disse fejlkilder er der gjort neden for beskrevne overvejelser og tiltag.
Der er i de anvendte sensorer indbygget to måleenheder, hvoraf den ene er til måling af temperaturen og den
anden er til måling af den relative fugtighed. Disse enheder måler hver en spænding mellem -0,4 til 0,85 volt
for temperaturen, som svarer til -40 °C til 85 °C og mellem 0 til 1 volt for den relative fugtighed, som svarer
til 0 % til 100 %. Da det er elektriske spændinger, der bliver målt, er der mulighed for, at der kan ske en lille
ændring af sensorens set-up, hvis sensoren frakobles dataloggeren. For at minimere denne fejl, vil sensorerne
ikke blive frakoblet datalogger, før alle undersøgelser er foretaget.
For at sikre at de anvendte sensorer måler den relative fugtighed korrekt, er det nødvendigt, at der foretages
en form for kalibrering af de anvendte sensorer. Med henblik på at sikre den bedste kalibrering foretages
denne lige efter forsøget er afsluttet, hvilket betyder, at kalibreringen ligger så tæt som muligt på den
analyserede måleperiode. Det er vigtigt at udføre kalibrering for den målte relative fugtighed, da den største
ændring samt usikkerhed forekommer ved disse målinger.
Til kalibreringen for den relative fugtighed anvendes der mættede saltopløsninger samt kalibreringsampuller.
For de mættede saltopløsninger er der mulighed for fejl i relation til blandingen af disse opløsninger, samt
den tilhørende usikkerhed på værdien for den relative fugtighed. De fleste mættede saltopløsninger har også
en ændring af den styrende relative fugtighed ved forskellige temperaturer. Dette bevirker, at hvis der
anvendes en mættet saltopløsningen med stor usikkerhed samt stor ændring af relativ fugtighed ved
temperaturændring, vil der forekomme fejl i den anvendte referenceværdi. Denne fejl er minimeret ved, at
der benyttes mættede saltopløsninger med så lille en usikkerhed og ændring ved temperaturen som muligt.
Det samme gælder for de anvendte kalibreringsampuller. En anden fejl, der kan optræde i forbindelse med
kalibreringen, er hvis kalibrering finder sted ved en anden temperatur end den sensoren foretager målinger i
ved forsøget. For at minimere dette, blev der efter Forsøg 3 udført kalibrering af sensorer ved omtrent de
temperaturer, de blev anvendt ved forsøget.
Ligesom i forhold til den relative fugtighed kan der også være fejl i sensorens måling af temperaturen. Det
blev vurderet i de første to forsøg, at de angivne usikkerheder på sensorens temperaturmålinger var
tilstrækkelige. Der var der dog enighed om at foretage kalibrering af temperaturen efter det sidste forsøg, da
det viste sig, at der var en lille forskel mellem, hvad hver af sensorerne målte under Forsøg 3.
Ved en temperaturkalibrering er der dog risiko for flere typer fejl, såsom hvorvidt det anvendte
referencetermometer måler korrekt, om det aflæses korrekt samt om det er muligt at holde en konstant
temperatur under kalibreringen. Til kalibrering benyttes der som reference et kviksølvtermometer med
certifikat på dets nøjagtighed. For at minimere fejlene på aflæsning af temperaturen, aflæses
referencetermometret i vandret plan ud fra visningen af temperaturen. Der foretages ligeledes kalibrering to
Side 37
Kapitel 8. Fejlkilder
gange med en dags mellemrum. Ved hver kalibreringsperiode foretages der 10 aflæsninger over en periode
på 30 minutter, og fra disse to kalibreringer anvendes middelværdien. En eventuel optimering af dette kunne
bestå i, at der blev foretaget mere end to kalibreringer. Der var dog en ret lille forskel på de fundne
middelværdier mellem de to kalibreringer. Ved at udføre to kalibreringer med 1 dags mellemrum har man
også til en vis grad taget højde for, at temperaturen måske ikke har været mulig at holde helt stabil.
Hvis prøvelegemet ikke har opnået ligevægt med klimaet, kan et retvisende resultat ikke forventes. Derfor er
det vigtigt, at forsøget først afsluttes, når der er opnået ligevægt af prøvelegemet. For at sikre dette, er der
anbragt en sensor i midten af prøvelegemet til måling af den relative fugtighed. Herudfra samt fra målinger
foretaget over prøvelegemet, udregnes middelværdien over et døgn. Denne middelværdi sammenlignes så
med middelværdien for de to foregående døgn. Når forskellen mellem disse to er tilstrækkelig lille, vurderes
det, at prøven har opnået ligevægt.
Det er dog muligt, hvis der forekommer for store svingninger af den relative fugtighed eller temperaturen
omkring prøvelegemet, at dette vil påvirke stabiliseringen, som er nødvendig for at opnå ligevægt. For at
minimere disse svingninger anvendes rummet så lidt som muligt, imens der udføres forsøg.
Side 38
Kapitel 9. Resultater
9.
Resultater
I det følgende præsenteres resultaterne opnået ved de tre forsøg, der er blevet udført i Megacuppen. Først vil
der kort gennemgås kriterier for udvælgelse af de perioder, som vil blive anvendt til den videre analyse.
Derefter er valgt at vise resultaterne fra Forsøg 3 først, dernæst Forsøg 2 og til sidst Forsøg 1.
Denne rækkefølge har baggrund i, at de fundne korrektionsværdier for temperaturen i Forsøg 3 vil blive
anvendt på de to andre forsøg. Fremgangsmåden vurderes rimelig, da sensorernes enhed til måling af
temperaturen kun ganske langsomt flytter sig fra referencepunktet over tid, modsat enheden til måling af den
relative fugtighed. Dette er konkluderet ved at sammenligne temperaturkalibrering af sensor Rt1 og Rt2, som
er to nyere sensorer, med de andre sensorer som er mere end 2 år gamle. Denne sammenligning giver kun en
forskel på ca. 0,15 °C, som er inden for den normale usikkerhed.
Til hvert forsøg vil der først blive vist et udsnit af det relative fugtighedsforløb fra måleperioden logget hvert
10. minut. Kun forløbet for den korrigerede relative fugtighed vises, da der ikke forekommer variationer af
betydning af temperaturen. Der vil ud fra denne måleperiode udtages en kortere periode, som anvendes til
videre analyse. Der er i Appendiks B dels vist hele måleperioden for de ikke-korrigerede data og i Appendiks
D for de korrigerede data af temperaturen og den relative fugtighed. Ud fra den udtagne periode vises det
beregnede damptryk og dampindhold.
Der vil til sidst blive opstillet en tabel og figur, hvor middelværdier af de beregnede damptryk og
dampindhold med tilhørende beregnede usikkerheder for alle tre forsøg fremgår.
Efter resultaterne fra forsøg med Megacuppen vises de opnåede resultater for først
vanddamppermeabilitetskoefficient-målingerne, siden forsøget med fugttransport gennem porebeton ved
isoterme forhold og til sidst sorptionsisotermerne
Der vil i de følgende afsnit blive anvendt følgende forkortelser opstillet i Tabel 9.1.
Tabel 9.1 – Forkortelser anvendt i resultatafsnittet.
Forkortet tekst
Fuld tekst
L.rum
Måledata fra luftrummet over prøvelegemet, varmt.
M.cup
Måledata fra inde i Megacuppen, koldt.
10 min
Måledata med 10 minutters interval.
1 min
Måledata med 1 minuts interval.
Rt1…Rt6
Rotronic sensor nr.1 til 6.
Mid.
Middelværdi måledata fra Rotronic sensorer.
Ikke-kor.
Måledata hvor der ikke er foretaget korrektion.
Efter-kor.-RF-T
Måledata er korrigeret for relativ fugtighed og temperatur, som er fundet ved
kalibrering efter forsøget er afsluttet.
Side 39
9.1.
Kriterier for udvælgelse af måledata
Der beskrives i det følgende kort, hvad der er gjort af overvejelser omkring udvælgelsen af måledata til
videre analyse. Her kigges der primært på den relative fugtighed og det beregnede damptryk, og ikke
temperaturen, da der ikke forekommer svingninger af betydning.
9.1.1. 1-minuts data eller 10-minutters data
47,1
85,6
46,7
85,2
46,3
84,8
45,9
84,4
45,5
84,0
330
332
334
336
338
340
Tid [timer]
Damptryk i L.rum [Pa]
86,0
Relativ fugtighed i M.cup [%]
Relativ fugtighed i L.rum [%]
47,5
1280
1280
1260
1260
1240
1240
1220
1220
1200
1200
1180
1180
1160
1160
1140
1140
1120
1120
330
332
334
336
338
340
Tid [timer]
Relativ fugtighed - L.rum - 1 min
Damptryk - L.rum - 1 min
Relativ fugtighed - L.rum - 10 min
Damptryk - L.rum - 10 min
Relativ fugtighed - M.cup - 1 min
Damptryk - M.cup - 1 min
Relativ fugtighed - M.cup - 10 min
Damptryk - M.cup - 10 min
Figur 9.1 – Logget relativ fugtighed for en tilfældig periode
med henblik på at vurdere, hvilken forskel det gør, om der
anvendes måledata som er logget med 1 minuts interval eller
måledata logget med 10 minutters interval. Middelværdien
for temperaturen er i perioden 11,9 °C i Megacup og 21,5 °C i
luftrum uanset om den regnes ud fra 1-minuts eller 10minutters logning.
Damptryk i M.cup [Pa]
For at vurdere om det er tilstrækkeligt at anvende måledata, som er logget hvert 10. minut, eller om der skal
anvendes måledata fra hvert minut, vises i Figur 9.1 den loggede relative fugtighed i luftrummet og i
Megacuppen for hver af de to forskellige logninger. Den viste 10-timers periode er en tilfældig, stabil
periode. Der er for den samme log-periode vist det beregnede damptryk i Figur 9.2.
Figur 9.2 – Beregnede damptryk ud fra den loggede relative
fugtighed, for at se om der er forskel på, om der anvendes
måledata som er logget med 1 minuts interval eller måledata
logget med 10 minutters interval. Middelværdien for
temperaturen er i perioden 11,9 °C i Megacup og 21,5 °C i
luftrum uanset om den regnes ud fra 1-minuts eller 10minutters logning.
Det kan ses, at der er en vis forskel på den ene logning og den anden hyppighed af logning. Ved at logge data
hvert minut får man et mere nuanceret billede, idet flere svingninger bliver synlige.
Middelværdier og de tilhørende standardafvigelser regnes for henholdsvis relativ fugtighed og damptryk ud
fra perioden vist i Figur 9.1 og Figur 9.2. Disse data er opstillet i Tabel 9.2, hvorudfra det ses, at der for 10timers perioden opnås den samme middelværdi og standardafvigelse for den relative fugtighed på begge
sider af prøvelegemet uanset hvilke log-data, der bruges til udregning. Til gengæld ses en lille forskel i det
beregnede damptryk i luftrummet afhængig af, om det er 1-minuts logning eller 10-minuts logning, der
regnes ud fra.
Side 40
Hvis den betragtede periode forsøgsvis forlænges fra 10 timer til 30 timer, ses stadig ingen forskel for den
relative fugtighed de to logninger imellem. For damptrykket ses en forskel i middelværdien af samme
størrelsesorden som for 10-timers perioden, denne gang både i luftrummet og inde i Megacuppen.
Tabel 9.2 – Middelværdier og tilhørende standardafvigelse af den relative fugtighed for tilfældige periode til bestemmelse af, om
der skal anvendes 1 minut eller 10 minuts data.
10 timer
30 timer
Luftrum
Megacup
Luftrum
Megacup
Relativ fugtighed, middel 1 min [%]
46,9 ± 0,1
84,7 ± 0,2
46,9 ± 0,2
84,6 ± 0,2
Relativ fugtighed, middel 10 min [%]
46,9 ± 0,1
84,7 ± 0,2
46,9 ± 0,2
84,6 ± 0,2
Damptryk, middel 1 min [Pa]
1201,2 ± 3,6
1177,7 ± 3,6
1199,8 ± 4,9
1176,2 ± 4,4
Damptryk, middel 10 min [Pa]
1201,6 ± 3,6
1177,7 ± 3,6
1199,7 ± 3,8
1176,0 ± 4,5
Det vurderes ud fra Tabel 9.2, at det vil være tilstrækkeligt at kigge på en 10-timers periode, hvor der bliver
logget hvert tiende minut. Dette vurderes på baggrund af, at standardafvigelserne på den relative
fugtighedsmåling er mindre end den angivne usikkerhed for sensorens relativ fugtighedsmåling. Samtidig er
10 timer umiddelbart et langt nok interval til at være repræsentativt.
Normalt vil standardafvigelsen falde, jo længere en periode med stabile forhold, der analyseres. Når det her
ses, at afvigelsen på den relative fugtighed målt i luftrummet øges en smule, når der kigges på 30 timer i
stedet for 10 timer, skyldes det, at der forekommer større variation af den styrede relative fugtighed i
Megacuppen i den senere del af perioden. Et godt argument for at vælge at arbejde med 10-timers intervaller
er således, at det er lettere at udtage kortere stabile perioder end længerevarende. Samme forhold gør sig
gældende for damptrykket. De forekommende svingninger vil blive belyst nedenfor.
9.1.2. Ustabilitet af den relative fugtighed
Ved bearbejdelse af resultaterne fra alle tre forsøg er det bemærket, at der med jævne mellemrum optræder
større udsving af den målte relative fugtighed, som formentlig hidrører fra Megacuppens styresystem til
generering af relativ luftfugtighed, idet ingen andre faktorer har kunnet identificeres som udslagsgivende i
denne forbindelse. I Figur 9.3 viser den lilla kurve Megacuppens interne målinger, men den røde kurve viser
gennemsnittet af de tre sensorers målte relative fugtighed. Denne figur er fra Forsøg 3, men lignende forløb
er set i samtlige tre forsøg. Ved at sammenligne de to kurver, ses at den lilla kurve har lige store udsving
omkring en lige linje, som forbliver på det niveau, som den relative fugtighed er indstillet til. Derimod
dykker målingerne på den røde kurve i de intervaller, hvor udsvingene er størst på den lilla.
Der er for helhedens skyld ligeledes vist Megacuppens temperatur med den blå kurve, som forbliver stabil.
Nederst med gult er Megacuppens dugpunktstemperatur vist.
Side 41
88
19
86
17
84
15
82
13
80
11
78
Temperatur [°C]
Relativ fugtighed [%]
9
120
140
160
180
200
220
240
260
280
Tid [timer]
Megacup RF
Relativ fugtighed målt med sensor
Dugpunkt temp
Megacup Temp
Figur 9.3 – Vurdering af svingninger af relativ fugtighed som er forekommet under forsøg.
Det har ikke været muligt at få en endelig afklaring på disse svingninger af Megacuppens relative fugtighed,
men det vurderes umiddelbart at være en maskinel fejl i udstyrets styring. Det er til analyser derfor
nødvendigt at udtage en periode enten før eller efter disse svingninger forekommer. Ved udvælgelse af en
periode efter er det vigtigt, at der igen er opnået ligevægt igennem materialet, såfremt der forstyrrelse i
denne. Hvor lang tid der bør gå, er vurderet ud fra hvert materiales indsvingningstid, som er beskrevet i det
følgende afsnit.
9.1.3. Indsvingningstid
I forhold til ovenfor beskrevne store disse svingninger af den relative fugtighed er det naturligvis afgørende
at vurdere fænomenets indflydelse på prøvelegemet. Til brug for dette er der kigget på, hvor lang
indsvingningstid hvert prøvelegeme har. Med indsvingningstid menes, hvor lang tid der går, før der er opnået
ligevægt af materialet, samt om det er muligt at fastsætte et estimat for, hvor lang tid der går fra en ændring
på den ene side, kan ses på den anden side af prøvelegemet. Med dette formål vises i Figur 9.4 og Figur 9.5
perioden fra starten af forsøgene, og frem til der er opnået stabilitet.
I Figur 9.4 ses, at der for Gutex formentligt er opnået ligevægt efter ca. 300 timer, men på dette tidspunkt
forekommer der også en del svingninger af den relative fugtighed inde i Megacuppen. Det er ikke
umiddelbart til at se, hvor stor indflydelse det har på prøven, da der er så lang indsvingningstid for Gutex,
hvorimod der for Rockwool er en meget kort indsvingningstid, som det er vist i Figur 9.5. Her opnås faktisk
stabilitet gennem prøvelegemet efter ca. 7 timer, hvilket vil sige, at materialet indstiller sig i takt med, at
klimaet i Megacuppen bliver konstant. Samtidig kan i Figur 9.5 ses, at der ca. går ¼ time fra en ændring sker
inde i Megacuppen til denne ændring kan ses i luftrummet over prøvelegemet.
Side 42
55
92
50
87
45
82
40
77
35
Relativ fugtiged i L.rum [%]
72
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
Tid [timer]
Relativ fugtighed - L.rum - Efter-kor.-RF-T
Relativ fugtighed - M.cup - Efter-kor.-RF-T
55
92
50
87
45
82
40
77
35
Figur 9.4 – Indsvingningstid af den relative fugtighed med Gutex som prøvelegeme (Forsøg 2).
72
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Tid [timer]
Relativ fugtighed - Mid. L.rum - Efter-kor.-RF-T
Relativ fugtighed - Mid. M.cup - Efter-kor.-RF-T
Figur 9.5 – Indsvingningstid af den relative fugtighed med Rockwool som prøvelegeme (Forsøg 1).
9.1.4. Samlet vurdering af kriterier for udvælgelse af måledata
Ud fra det ovenfor beskrevne, nemlig at der forekommer gentagne perioder med svingninger af den relative
fugtighed inde i Megacuppen, er det vigtigt, at der udtages et tidsinterval, som er minimalt påvirket af disse
svingninger. Det vælges derfor at udtage en periode på 10 timer til den videre analyse af resultaterne. Til
udvælgelse af 10 timer perioden, anvendes måledata logget hver tiende minut. Den videre analyse vil for
nøjagtighedens skyld blive foretaget med data logget hvert minut.
For Rockwool, som tilpasser sig ændringer meget hurtigt, vurderes det, at det er forsvarligt at anvende
måledata fra ca. 1 time efter, at der er forekommet svingninger, og de er stabiliseret igen.
For Gutex udtages den først mulige periode, når der er opnået ligevægt af materialet efter den lange
indsvingningstid. Fremgangsmåden er uddybet i afsnit 7. Forsøgsbeskrivelse og -forløb. For dette materiale
vurderes det, at svingningerne, der forekommer i Megacuppen har mindre indflydelse på den relative
fugtighed i luftrummet. Der udtages dog ikke en periode, hvor der er svingninger af den relative fugtighed
inde i Megacuppen. Da det ikke er muligt at have en hel forsøgsperiode uden svingninger må disse
accepteres, og der må blot tages højde for dem under vurderingen af resultaterne.
Side 43
9.2.
Megacup-undersøgelser
I det følgende afsnit præsenteres hovedresultaterne for de undersøgelser, der er udført med Megacuppen,
mens der i Appendiks C og Appendiks D er vist en mere detaljeret resultatbehandling med
korrektionsligninger og flere figurer og tabeller.
9.2.1. Forøg 3, Rockwool med 3 sensorer
Først gennemgås resultater fra Forsøg 3, hvor der er blevet anvendt Rockwool som prøvelegeme og tre
sensorer på hver side af prøvelegemet.
9.2.1.1. Relativ fugtighedsforløb
50
90
49
89
48
88
47
87
46
86
45
85
44
84
43
83
42
82
41
81
40
I Figur 9.6 vises en stor del af kurven over den korrigerede relative fugtighed fra forsøgsperioden. Dette er
vist for at give et overblik over, hvor det vil være mest hensigtsmæssigt at udtage en stabil periode til videre
behandling. Tabellens data er middelværdier for de 3 sensorer på hver side af prøvelegemet.
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
Tid [timer]
Figur 9.6 – Relativ fugtighedsforløb i Forsøg 3 målt i luftrummet og i Megacuppen. Der er foretaget korrektion efter kalibrering
af både temperatur og relativ fugtighed. Den udvalgte periode er mellem de to sorte lodrette streger. For den udvalgte periode har
middeltemperaturen og standardafvigelsen i Megacuppen været 11,9 °C ± <0,1 °C og i luftrummet 21,6 °C ± <0,1 °C.
Det ses ud fra Figur 9.6, at der er opnået stabile forhold efter de 100 timer. Der sker dog, som behandlet i
ovenstående afsnit, ret betydelige ændringer af den relative fugtighed fra omkring 170 timer og frem til ca.
260 timer. Der udvælges en periode efter disse svingninger, og inden de næste svingninger, som det antydes
er ved at begynde omkring 275 timer. Den udvalgte periode til videre analyse er derfor fra 264 til 274 timer.
Side 44
9.2.1.2. Sammenligning af Rotronic sensorer
I Appendiks C angives de anvendte korrektionsligninger for den relative fugtighed og korrektionsværdien for
temperaturen. For at dokumentere disse korrektioners betydning, sammenlignes her ikke-korrigerede data i
Figur 9.7 med korrigerede data i Figur 9.8. For hver enkelt sensor er temperaturmålingen vist med en rød
farve, mens målingen af relativ fugtighed er vist med blåt.
22,5
49,0
22,3
48,5
22,3
48,5
22,1
48,0
22,1
48,0
21,9
47,5
21,9
47,5
21,7
47,0
21,7
47,0
21,5
46,5
21,5
46,5
21,3
46,0
21,3
46,0
21,1
45,5
21,1
45,5
20,9
45,0
20,9
45,0
20,7
44,5
20,7
44,5
44,0
20,5
20,5
264
266
268
270
272
274
Tid [timer]
44,0
264
266
268
270
272
274
Tid [timer]
Temperatur - Rt1 - Ikke-kor.
Temperatur - Rt1 - Efter-kor.-RF-T
Relativ fugtighed - Rt1 - Ikke-kor.
Relativ fugtighed - Rt1 - Efter-kor.-RF-T
Figur 9.7 – Ikke-korrigerede måledata fra alle sensorer
placeret i metallåget til måling af luftrummet i Forsøg 3.
49,0
Temperatur [°C]
22,5
Temperatur [°C]
Figurerne omfatter den udtagne 10-timers måleperiode fra time 264 til 274.
Figur 9.8 – Korrigerede måledata fra alle sensorer placeret i
metallåget til måling af luftrummet i Forsøg 3.
Det ses ud fra Figur 9.7, at sensor Rt1 og Rt3 måler næsten samme værdier for den relative fugtighed, hvor
sensor Rt5 måler ca. 2 % RF forskelligt herfra. Efter korrektion af både den relative fugtighed og
temperaturen, er sensorernes afvigelse fra middelværdien kun ca. ± 0,2 % RF. Det fremgår også af Figur 9.8,
at målingerne efter korrektion ligger væsentlig tættere på hinanden. På samme måde ses, at
temperaturmålingerne ligger mere spredt før korrektion end efter korrektion, hvor der kun findes en forskel
på ca. ± 0,1 °C.
Side 45
12,6
88,0
12,4
87,5
12,4
87,5
12,2
87,0
12,2
87,0
12,0
86,5
12,0
86,5
11,8
86,0
11,8
86,0
11,6
85,5
11,6
85,5
11,4
85,0
11,4
85,0
11,2
84,5
11,2
84,5
11,0
84,0
11,0
84,0
10,8
83,5
10,8
83,5
10,6
83,0
10,6
264
266
268
270
272
274
Tid [timer]
83,0
264
266
268
270
272
274
Tid [timer]
Figur 9.9 – Ikke-korrigerede måledata fra alle sensorer
placeret til måling inde i Megacuppen i Forsøg 3.
88,0
Temperatur [°C]
12,6
Temperatur [°C]
Figur 9.9 og Figur 9.10 viser samme kurver, blot for de sensorer, der måler inde i Megacuppen.
Figur 9.10 – Korrigerede måledata fra alle sensorer placeret
til måling inde i Megacuppen i Forsøg 3.
Her ses det, at sensor Rt2 og Rt4 måler stort set ens, hvor Rt6 måler lidt højere for de ikke-korrigerede
relative fugtigheder. Efter der foretages korrektion af den relative fugtighed og temperaturen, opnås en
forskel på temperaturmålingerne, der er mindre end ± 0,1 °C. For den relative fugtighed er efter korrektion
en forskel på ca. ± 0,4 % RF.
Ved at sammenligne den korrigerede relative fugtighed i Figur 9.8 og Figur 9.10 ses det, at de målte relative
fugtigheder i Figur 9.8 ligger meget tæt på hinanden, mens der er en større forskel mellem sensorerne i Figur
9.10. Dette kan skyldes, at den mættede saltopløsning KCl, der er anvendt til kalibrering af sensorerne i
Figur 9.10, er mere temperaturafhængig end den mættede saltopløsning K2CO3, som er anvendt ved
kalibrering i Figur 9.8. En mindre afvigelse i temperaturen kan altså ændre den relative fugtighed styret af
KCl, hvorved der er større risiko for små fejl i kalibreringen med denne mættet saltopløsning.
Side 46
9.2.1.3. Beregnede damptryk og dampindhold
1280
9,50
1260
9,35
1240
9,20
Dampindhold [g/m3]
Damptryk [Pa]
Ud fra den udtagne måleperiode fra 264 timer til 274 timer vises i Figur 9.11 de beregnede damptryk på
begge sider af prøven. I Figur 9.12 vises tilsvarende de beregnede dampindhold. Der er i figurteksten angivet
henholdsvis middelværdien for perioden og den tilhørende standardafvigelse.
1220
1200
1180
9,05
8,90
8,75
1160
8,60
1140
8,45
1120
8,30
264
266
268
270
272
274
Tid [timer]
264
266
268
270
272
274
Tid [timer]
Damptryk - Mid. L.rum - Efter-kor.-RF-T
Dampindhold - Mid. L.rum - Efter-kor.-RF-T
Damptryk - Mid. M.cup - Efter-kor.-RF-T
Dampindhold - Mid. M.cup - Efter-kor.-RF-T
Figur 9.11 – Beregnede damptryk, som er korrigeret for
relativ fugtighed og temperatur. For perioden er
middelværdien, ̅ og standardafvigelsen, S af damptrykket:
I L.rum: ̅ = 1182,9 Pa, S = ± 2,55 Pa
I M.cup: ̅ = 1177,8 Pa, S = ± 2,70 Pa.
Figur 9.12 – Beregnede dampindhold, som er korrigeret for
middelværdien, ̅ og standardafvigelsen, S af dampindholdet:
I L.rum: ̅ = 8,69 g/m3, S = ± 0,02 g/m3
I M.cup: ̅ = 8,95 g/m3, S = ± 0,02 g/m3.
Side 47
9.2.2. Forsøg 2, Gutex med 1 sensor
I det følgende præsenteres resultater fra Forsøg 2, hvor der er blevet anvendt Gutex som prøvelegeme og en
enkelt sensor på hver side af prøvelegemet til måling af relativ fugtighed og temperatur.
50
90
49
89
48
88
47
87
46
86
45
85
44
84
43
83
42
82
41
81
40
Af Figur 9.13 fremgår et større udsnit af de korrigerede data fra forsøgsperioden. På samme måde som i
Forsøg 3 udtages herfra en stabil periode til videre behandling.
80
380
400
420
440
460
480
500
520
540
560
580
Tid [timer]
Figur 9.13 – Relativ fugtighedsforløb målt i luftrummet og i Megacuppen fra Forsøg 2. Der er foretaget korrektion for både
temperatur og relativ fugtighed. Den udvalgte periode er mellem de to sorte lodrette streger. For den udvalgte periode har
Det vurderes ud fra Figur 9.13, at der er opnået stabile forhold efter de 520 timer. Den relative fugtighed i
luftrummet ligger ret stabilt gennem hele den viste periode med undtagelse af et tydeligt udsving omkring
480 timer. Dette fald kan begrundes med aktivitet i rummet, hvor Megacuppen står. Temperaturen i rummet
stiger på samme tid, hvilket kan ses af Figur B1.3 i Appendiks B.
Det ses ligeledes, at der sker en ændring af den relative fugtighed målt inde i Megacuppen omkring 410
timer og frem til ca. 420 timer, hvorefter det varer lidt tid, inden der igen er opnået stabile forhold. Derfor
udvælges en periode fra 552 til 562 timer til den videre analyse.
Side 48
1280
9,50
1260
9,35
1240
9,20
Dampindhold [g/m3]
Damptryk [Pa]
Ud fra den udtagne måleperiode fra 552 timer til 562 timer, er der i Figur 9.14 fremstillet kurver over de
beregnede damptryk på begge sider af prøvelegemet. I Figur 9.15 vises tilsvarende det beregnede
dampindhold. Der er i figurteksterne angivet henholdsvis middelværdien for perioden og den tilhørende
standardafvigelse.
1220
1200
1180
9,05
8,90
8,75
1160
8,60
1140
8,45
1120
8,30
552
554
556
558
560
562
Tid [timer]
552
554
556
558
560
Damptryk - L.rum - Efter-kor.-RF-T
Dampindhold - L.rum - Efter-kor.-RF-T
Damptryk - M.cup - Efter-kor.-RF-T
Dampindhold - M.cup - Efter-kor.-RF-T
middelværdien,̅ og standardafvigelsen, S af damptrykket:
I L.rum: ̅ = 1203,2 Pa, S = ± 3,24 Pa
I M.cup: ̅ = 1184,0 Pa, S = ± 2,86 Pa
562
Tid [timer]
I L.rum: ̅ = 8,84 g/m3, S = ± 0,02 g/m3
I M.cup: ̅ = 9,00 g/m3, S = ± 0,02 g/m3
Side 49
9.2.3. Forsøg 1, Rockwool med 1 sensor
I det følgende præsenteres resultater fra Forsøg 1, hvor der er anvendt Rockwool som prøvelegeme og en
enkelt sensor på hver side af prøvelegemet til måling af relativ fugtighed og temperatur.
50
90
49
89
48
88
47
87
46
86
45
85
44
84
43
83
42
82
41
81
40
Som for de forrige forsøg vises i Figur 9.16 den relevante del af de korrigerede data fra forsøgsperioden med
henblik på at begrunde udtagelsen af en stabil periode til videre behandling.
80
240
260
280
300
320
340
360
380
400
420
440
Tid [timer]
Figur 9.16 – Relativ fugtighedsforløb målt i luftrummet og i Megacuppen fra Forsøg 1. Der er foretaget korrektion for både
temperatur og relativ fugtighed. Den udvalgte periode er mellem de to sorte lodrette streger. For den udvalgte periode har
Det vurderes ud fra Figur 9.16, at der er opnået stabile forhold før de 190 timer.
Det ses dog, at der sker et fald i den relative fugtighed målt i luftrummet ved ca. 300 timer, hvorefter det
lavere niveau persisterer frem til forsøgets afslutning. Dette tidsinterval befinder sig i slutningen af juli, hvor
udendørstemperaturen steg, hvilket har påvirket rumtemperaturen til ligeledes at stige. Som følge heraf er
den relative fugtighed er faldet. Den omtalte temperaturstigning kan ses i Figur B1.1 i Appendiks B.
Derudover ses en række større udsving af den relative fugtighed målt inde i Megacuppen omkring 290 timer
og frem til ca. 360 timer. Herefter går der nogen tid, før stabile forhold igen optræder. Der udvælges en
periode fra 378 til 388 timer til den videre analyse. Når der ikke udvælges en periode meget tidligere i
forløbet, hvor svingningerne synes mindre, skyldes det, at kalibreringen anvendes mest korrekt, når den laves
så tæt så muligt på de analyserede data.
Side 50
1280
9,50
1260
9,35
1240
9,20
Dampindhold [g/m3]
Damptryk [Pa]
Ud fra den udtagne måleperiode fra 378 timer til 388 timer, vises i Figur 9.17 kurver over de beregnede
damptryk på begge sider af prøvelegemet. På tilsvarende måde er der i Figur 9.18 indtegnet kurver over det
beregnede dampindhold. I figurteksterne er henholdsvis middelværdien for perioden og den tilhørende
standardafvigelse angivet.
1220
1200
1180
9,05
8,90
8,75
1160
8,60
1140
8,45
1120
8,30
378
380
382
384
386
388
Tid [timer]
378
380
382
384
386
Damptryk - Rt1 - Efter-kor.-RF-T
Dampindhold - Rt1 - Efter-kor.-RF-T
middelværdien,̅ og standardafvigelsen, S af damptrykket:
I L.rum: ̅ = 1204,7 Pa, S = ± 3,27 Pa
I M.cup: ̅ = 1181,2 Pa, S = ± 3,29 Pa
388
Tid [timer]
I L.rum: ̅ = 8,86 g/m3, S = ± 0,02 g/m3
I M.cup: ̅ = 8,98 g/m3, S = ± 0,02 g/m3.
Side 51
9.3.
Samlet resultat for Megacup- undersøgelser
I Tabel 9.3 gives en oversigt over middelværdier for de målte temperaturer og relative fugtigheder på begge
sider af prøvelegemet for alle de tre forsøgs udvalgte perioder. Desuden oplistes de beregnede damptryk og
dampindhold på begge sider af prøvelegemet. For alle middelværdierne er de beregnede, tilhørende
usikkerheder angivet med en spredning. Denne er fremkommet ved anvendelse af ligninger opstillet i afsnit
2.6. Usikkerhedsberegning. I Appendiks E er der vist et beregningseksempel for, hvordan
usikkerhedsberegningerne er foretaget.
Tabel 9.3 – Middelværdi og beregnet usikkerhed med én spredning for alle tre forsøgs målte temperaturer, relative fugtigheder
samt beregnede damptryk og dampindhold på hver side af prøvelegemet.
Forsøg 1
Temperatur, T
Forsøg 2
Forsøg 3
Luftrum
(koldt)
Megacup
(varmt)
Luftrum
(koldt)
Megacup
(varmt)
Luftrum
(koldt)
Megacup
(varmt)
21,5
11,9
21,6
11,9
21,6
11,9
± 0,15
± 0,15
± 0,15
± 0,15
± 0,15
± 0,15
47,1
84,9
46,7
85,0
45,8
84,5
± 0,77
± 0,77
± 0,77
± 0,77
± 0,77
± 0,77
1204,7
1181,2
1203,2
1184,0
1182,9
1177,8
± 22,6
± 16,0
± 22,7
± 16,0
± 22,7
± 16,0
8,86
8,98
8,84
9,00
8,69
8,95
± 0,16
± 0,12
± 0,16
± 0,12
± 0,16
± 0,12
[°C]
Usikkerhed, UT
Relativ fugtighed, RF
[%]
Usikkerhed, URF
Damptryk, p
[Pa]
Usikkerhed, Up
Dampindhold, c
3
[g/m ]
Usikkerhed, Uc
Det ses af tabellen, at usikkerhederne for temperaturen og den relative fugtighed er ens i alle tre forsøg og på
begge sider af prøvelegemet. Ved at foretage en lang række målinger til bestemmelse af middelværdierne er
den tilfældige usikkerhed reduceret i en sådan grad, at Rotronic sensorens måleusikkerhed i praksis er den
eneste bestemmende faktor for denne værdi, når det gælder temperatur og relativ fugtighed.
Side 52
I Figur 9.19 ses damptrykkets middelværdi og den tilhørende usikkerhed på over- og undersiden af
prøvelegemet indtegnet for alle tre forsøg på en sådan måde, at det er muligt visuelt at sammenligne overlap.
Et stort eller komplet overlap giver en høj sandsynlighed for, at værdierne har ligget meget tæt eller været
ens, mens et lille overlap giver en meget lav sandsynlighed for dette. Sammenligningen er nyttig i
forbindelse med vurderingen af, hvilket potentiale der er det drivende, og beregninger heraf vil fremgå af
senere afsnit. I Figur 9.20 er efter samme princip indtegnet dampindholdets middelværdi med tilhørende
usikkerheder. De eksakte værdier findes i Tabel 9.3.
1280
1260
Damptryk [Pa]
1240
1220
1200
1180
1160
1140
1120
Damptryk luftrum
Damptryk Megacup
Figur 9.19 – Middelværdien af damptrykket er vist med et ”kryds”, og den tilhørende, beregnede usikkerhed med én spredning er
vist med en lodret streg fra middelværdien. Værdierne for de tre forsøg stammer fra hvert enkelt forsøgs udtagne periode.
9,50
Dampindhold [g/m3]
9,35
9,20
9,05
8,90
8,75
8,60
8,45
8,30
Dampindhold luftrum
Dampindhold Megacup
Figur 9.20 – Middelværdien af dampindholdet er vist med et ”kryds”, og den tilhørende, beregnede usikkerhed med én spredning
er vist med en lodret streg fra middelværdien. Værdierne for de tre forsøg stammer fra hvert enkelt forsøgs udtagne periode.
Side 53
Ved anvendelse af middelværdierne for damptrykket og dampindholdet på over- og underside af
prøvelegemet er der i Tabel 9.4 vist udregnede middelværdier for disse gennem prøvelegemet samt forskel
mellem luftrummet og Megacuppen. Forskellen fremkommer ved at middelværdien fra den kolde side
(Megacuppen) trækkes fra den varme side (luftrummet). Ud fra dette beregnes den procentvise ændring fra
middeldamptryk og -dampindhold.
Tabel 9.4 – Middelværdier for beregnet damptryk og dampindhold gennem prøven, samt forskellen mellem det beregnede
damptryk og dampindhold på hver side af prøven. Til sidst procentvis ændring fra middeldamptryk og -dampindhold.
Forsøg 1
Forsøg 2
Forsøg 3
Middel damptryk
[Pa]
1193,0
1193,6
1180,4
Middel dampindhold
[g/m3]
8,92
8,92
8,82
Forskel i damptryk
[Pa]
23,5
19,2
5,1
Forskel i dampindhold
[g/m3]
-0,12
-0,15
-0,26
Procentvis ændring fra
middel damptryk
[%]
1,97
1,61
0,43
Procentvis ændring fra
middel dampindhold
[%]
-1,34
-1,73
-2,92
Det ses ud fra tabellen, at der for alle tre forsøg er en positiv procentvis ændring af damptrykket og en
negativ procentvis ændring for dampindholdet. Dette betyder, at i alle tilfælde har damptrykket på oversiden
af prøvelegemet ligget lidt højere end gennemsnitsdamptrykket, mens dampindholdet på prøvelegemets
overside har ligget lidt lavere end gennemsnitsdampindholdet.
Side 54
9.4.
Vanddamppermeabilitetskoefficienter ved forskellige fugtgradienter
I det følgende afsnit kommer først en kort beskrivelse af forsøget, hvorefter de opnåede
vanddamppermeabilitetskoefficienter for Gutex ved to forskellige fugtgradienter præsenteres.
9.4.1. Forsøgsbeskrivelse
Kopmetoden med benyttelse af DTU Byg’s kopper er anvendt til bestemmelse af
vanddamppermeabilitetskoefficient på Gutex. Her bestemmes fugttransporten gennem prøvelegemet ved
forskellige relative fugtigheder, hvilket foregår ved vejning af prøvelegemet gennem en periode på 11 dage.
Efter 4 dage er der opnået en konstant fugttransport i gennem prøvelegemet, dvs. vægtændringen pr. dag er
den samme. Ud fra denne værdi kan vanddamppermeabilitetskoefficienten bestemmes. Alle måledata
vedrørende fugttransporten er vedlagt i bilag. I de beregnede vanddamppermeabilitetskoefficienter er der
ikke fortaget korrektion for det stillestående luftlag mellem den mættede saltopløsning og undersiden af
prøvelegemet. Dette fandtes ikke nødvendigt, idet formålet med forsøgene hovedsagelig var at sammenligne
vanddamppermeabilitetskoefficienten for forhold med 10 % relativ fugtgradient med 30 % relativ
fugtgradient, og der ved de to typer af forsøg indgik stillestående luftlag af tilnærmelsesvis samme tykkelse.
En korrektion ville give mere nøjagtige værdier, men formentlig ikke ændre på de indikationer der
fremkommer vedrørende eventuelle forskelle de to situationer imellem.
Samtlige målinger er foretaget i klimaskab, hvor temperaturen har været 20 °C, den relative fugtighed har
været indstillet, så der har optrådt en fugtgradient på enten 10 % RF eller 30 % RF.
De anvendte værdier for relativ fugtighed er vist i Tabel 9.5 for henholdsvis de mættede saltopløsninger, og
hvad klimaskabet er indstillet til. Der er i tabellen anvendt to decimaler. Grundlaget for dette er, at værdierne
opgives med denne nøjagtighed i (Greenspan, 1977) samt at klimaskabet giver mulighed for at indstille med
to decimaler. Værdierne for de mættede saltopløsninger er ligeledes opgivet i Tabel 2.3.
Tabel 9.5 – Oversigt over de anvendte RF-værdier for de mættede saltopløsninger og klimaskabets indstilling.
Fugtgradient på 10 % RF
Fugtgradient på 30 % RF
Klimaskab
Klimaskab
[% RF]
[% RF]
[% RF]
[% RF]
KNO3, 94,62
84,62
KNO3, 94,62
64,62
KCl, 85,11
75,11
KCl, 85,11
55,11
NaCl, 75,47
65,47
NaCl, 75,47
45,47
Mg(NO3)2, 54,38
44,38
Mg(NO3)2, 54,38
24,38
MgCl2, 33
23,07
K2CO3, 44,16
13,16
Det kan ud fra Tabel 9.5 samt ligning (2.3) og (2.4) ses, at der opnås det samme damptryksforskel gennem
prøvelegemet for alle målingerne af fugtgradienten. Dette er udregnet for at se sammenhængen mellem
vanddamppermeabilitetskoefficienten og den relative fugtighed under isoterme forhold.
Side 55
Der er for hver af de 10 forskellige opstillinger med varierende niveauer af relativ fugtighed foretaget fire
målinger samtidigt. I de følgende figurer er middelværdien for disse fire målinger vist med en firkant, mens
den enkelte måling er vist med en lille prik.
9.4.2. Resultater
Vanddamppermeabilitetskoefficient
[kg/(Pa∙s∙m)]
For de undersøgte niveauer af forskellig relativ fugtighed med en fugtgradient på 10 % er den tilhørende
vanddamppermeabilitetskoefficient optegnet i Figur 9.21. Tilsvarende ses i Figur 9.22 de udregnede
vanddamppermeabilitetskoefficienter for undersøgte niveauer af RF med en fugtgradient på 30 %.
7,0E-11
6,0E-11
5,0E-11
4,0E-11
3,0E-11
2,0E-11
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Fugtgradient 10 % RF - Mid. 28 %RF
[kg/(Pa∙s∙m)]
Figur 9.21 – Middelvanddamppermeabilitetskoefficient for Gutex ved forskellige niveauer RF med en 10 % relativ fugtgradient.
Små prikker angiver hver enkelt af de fire målinger foretaget ved hvert set-up.
7,0E-11
6,0E-11
5,0E-11
4,0E-11
3,0E-11
2,0E-11
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Figur 9.22 – Middelvanddamppermeabilitetskoefficient for Gutex ved forskellige niveauer RF med en 30 % relativ fugtgradient.
Små prikker angiver hver enkelt af de fire målinger foretaget ved hvert set-up.
Side 56
For fugtgradient 10 % RF er forsøget ved middelværdien på 28 % RF blevet gentaget, idet der i første
omgang blev udregnet en middelværdi for vanddamppermeabilitetskoefficienten på 1,47·10-10 [kg/(Pa·s·m)].
Dette passer dårligt med de beregnede vanddamppermeabilitetskoefficienter ved de andre middelværdier for
den relative fugtighed, og derfor udførtes en ny række målinger ved samme middelværdi på 28 % RF.
Resultatet herfra stemte bedre overens med de andre målinger, hvorfor det antages at der opstod en fejl ved
de første målinger, som således blev kasseret og ikke er medtaget i Figur 9.21.
Der skal gøres opmærksom på, at der ikke er foretaget korrektion af den sensor, der har styret klimaskabet.
9.5.
Fugttransport for porebeton ved forskellige temperaturniveauer
I det følgende afsnit er der først en kort beskrivelse af princippet og forsøget, hvorefter de opnåede resultater
præsenteres.
Princippet med dette forsøg er at undersøge, om fugttransporten gennem porebeton er ens uanset
temperaturniveau, når blot damptrykkene på prøvelegemets to sider fastholdes ved bestemte værdier. Figur
9.23 skitserer forsøgsopstillingen.
Figur 9.23 – Forsøgsprincip for undersøgelse med porebeton, hvor der er det samme damptryk på porebetonens to sider men med
forskellig temperaturniveau under de to forsøg.
Ligesom i forsøgene til bestemmelse af vanddamppermeabilitetskoefficienten anvendes her DTU Byg’s
kopper. Ved at kopperne anbringes i et klimaskab sikres den samme temperatur på begge sider af
prøvelegemet.
De i Figur 9.23 opskrevne ens værdier for damptrykket kan opnås ved at bruge de mættede saltopløsninger
NH4Cl i Forsøg A og K2CO3 i Forsøg B samtidig med, at der indstilles en tilpasset relativ fugtighed i
klimaskabet. På den måde opnås de samme damptryk og derved ens damptryksforskel dels ved 20,0 °C og
dels ved 30,2 °C. Såfremt damptrykket alene er det drivende potentiale på fugttransporten, burde
fugttransporten fra Forsøg A (G1) blive lig med fugttransporten fra Forsøg B (G2).
Ved beregning af dampindholdet er der i Forsøg A over prøvelegemet 6,1 g/m3 og 13,7 g/m3 under
prøvelegemet. I Forsøg B er der over prøvelegemet 5,9 g/m3 og 13,2 g/m3 under prøvelegemet.
Side 57
9.5.2. Resultater
I Figur 9.24 ses det målte resultat for fugttransporten gennem porebeton for henholdsvis ved 20,0 °C og 30,2
°C.
5,0E-09
Fugttransport [kg/s]
4,5E-09
4,0E-09
3,5E-09
3,0E-09
2,5E-09
2,0E-09
Fugttansport ved 20 °C
Fugttransport ved 30 °C
Figur 9.24 – Middelværdi af fugttransporten i kg/s vist med sort for Forsøg 1 og Forsøg 2 vist med grå. Den lodrette streg fra
middelværdien er den tilhørende standardafvigelse. Middelværdien, ̅ og standardafvigelse, S er:
Ved 20,0 °C: ̅ = 3,97E-9 kg/s og S = 3,34E-10 kg/s
Ved 30,2 °C: ̅ = 3,31E-9 kg/s og S = 6,65E-10 kg/s
Det kan ud fra Figur 9.24 konstateres, at der er forskel på de to opnåede fugttransporter, og at der er en stor
standardafvigelse ved forsøget med 20,0 °C, hvor der næsten ingen er ved forsøget med 30,2 °C.
Det er vigtigt at pointere, at der ikke har været foretaget kalibrering af sensoren, der har styret klimaskabet.
Dette gør, at der formentlig ikke har været præcis de damptryk, som der er opstillet i Figur 9.23. En sådan
kalibrering skulle have været foretaget inden forsøget, så klimaskabet kunne have været indstillet præcist.
Side 58
9.6.
Sorptionsisotermer
Der er i det følgende først en kort beskrivelse af forsøget, hvorefter de opnåede sorptionsisotermer for Gutex
og Rockwool gennemgås. Det skal nævnes, at det teknisk set ikke helt er en sorptionsisoterm, da den viste
desorption er udført som en scanningskurve, idet materialet ikke har været opfugtet til 100 % RF. Fremover
skrives imidlertid desorption i stedet for scanningskurve.
Der er foretaget målinger til bestemmelse af sorptionsisotermer for de to anvendte isoleringsmaterialer. Til
udførelsen af dette er der blevet anvendt et klimaskab, som beskrevet i afsnit 3. Anvendt udstyr og
materialer. I dette skab anbringes ca. 5 g Gutex eller 10 g Rockwool i en permeabel poser, i alt tre poser for
hvert materiale. Disse poser anbringes så i klimaskabet, hvor det ved vejning bestemmes, hvornår der er
opnået ligevægt ved hvert af de forskellige niveauer af den relative fugtighed. Til sidst udtages prøverne til
tørring for at bestemme den tørre masse. Derved er det muligt at bestemme vand-tørstofforholdet ved hvert
relativ fugtighedsniveau. Disse målinger er udført ved 20 °C.
9.6.2. Resultater
25
5,0
20
4,0
Vand-tørstofforhold [vægt-%]
Figur 9.25 viser sorptionsisoterm for materialet Gutex, mens Figur 9.26 viser sorptionsisotermen for
materialet Rockwool. Både absorptionen og desorptionen for begge materialer er udført ved 20 °C.
15
10
5
0
3,0
2,0
1,0
0,0
0
20
40
60
80
100
0
20
40
60
80
Absorption, 105 °C
Desorption, 105 °C
Absorption, 105 °C
Desorption, 105 °C
Absorption, 90 °C
Desorption, 90 °C
Serie3
Serie4
Figur 9.25 – Sorptionsisoterm for Gutex fortaget ved 20 °C.
Angivelsen 90 °C og 105 °C, henviser til tørringstemperaturen.
100
Figur 9.26 – Sorptionsisoterm for Rockwool fortaget ved 20
°C. Tørring af prøvelegemer er udført ved 105 °C.
Det er værd at bemærke, at der er en faktor 5 til forskel på 2.-aksen mellem de to figurer.
Den udførte tørring er foretaget ved 105 °C for begge materialer. Forinden er der for Gutex foretaget tørring
ved 90 °C og silicagel. Grunden til dette er oplysninger om, at der ved højere temperaturer kan forekomme
ændringer af de tilsætninger, som findes i Gutex. Der er i Figur 9.25 vist både tørring ved 105 °C og 90 °C.
Side 59
Kapitel 10. Diskussion
10. Diskussion
Der har som udgangspunkt i nærværende projekt været foretaget fire forskellige typer forsøg. Det primære
forsøg er foretaget for at kunne vurdere, om en temperaturgradient kan tilskrives en effekt på fugttransporten,
når der undersøges for damptryk og dampindhold som drivende potentialer. De undersøgelser, der er
foretaget for at vurdere, om temperaturen har en effekt, er blevet udført i Megacuppen. Undersøgelserne er
udført på to forskellige typer fiber prøvelegemer: Et ikke-hygroskopisk og et hygroskopisk materiale.
Den anden type forsøg, der er foretaget, har til formål at undersøge, om niveauret for den relative fugtighed
har en indvirkning på fugttransporten under isoterme forhold, idet der for alle målingerne har været den
samme damptryksforskel over prøvelegemet. Kun det hygroskopiske materiale er benyttet ved disse
målinger.
Der er ligeledes under isoterme forhold undersøgt, om der opnås ens fugttransport gennem et prøvelegeme
ved samme damptryksniveau, men med to forskellige temperaturer.
Den sidste type målinger er foretaget for at kunne bestemme sorptionsisotermen for de prøvelegemer, der
bliver anvendt til undersøgelse af en temperaturgradients effekt på fugttransporten.
Hver af disse typer forsøg bliver diskuteret hver for sig i samme rækkefølge som de ovenfor er nævnt og til
sidst i en sammenfattende diskussion.
10.1.
Megacup-undersøgelser
Diskussionen af resultaterne fra målingerne udført med Megacuppen kan deles op i tre dele:
-
Diskussion af de beregnede middeldamptryk og -dampindhold med de tilhørende usikkerheder.
Diskussion af procentvis ændring af damptryk og dampindhold.
Diskussion af resultaters forskelle på ikke-hygroskopisk og hygroskopisk materiale.
Man kan starte med at sammenligne resultaterne fra alle tre forsøgs beregnede damptryk og dampindhold og
deres tilhørende usikkerheder, som er vist i Figur 9.19 og Figur 9.20. Ved Forsøg 3 ses, at middelværdien og
usikkerheden af damptrykket inde i Megacuppen med værdierne 1177,8 ± 16,0 Pa, alle ligger inden for
usikkerheden for damptrykket i luftrummet over prøvelegemet, som er 1182,9 ± 22,7 Pa. Kigger man
derimod på dampindholdet over og under prøvelegemet i Forsøg 3, forekommer der kun et lille overlap af
usikkerhederne på 0,02 g/m3. Dette giver indikation af, at det er damptrykket, der er det drivende potentiale,
når der er tale om et ikke-hygroskopisk materiale, og når der måles med 3 sensorer på hver side af
prøvelegemet.
Resultaterne for Forsøg 1 og Forsøg 2, hvor der kun bruges en sensor på hver side af prøvelegemet, er mere
tvetydige. Her forekommer der et overlap af middelværdiernes usikkerheder i cirka samme størrelsesorden
for damptrykket og for dampindholdet over og under prøvelegemet. Brugen af tre sensorer i stedet for en på
hver side af prøvelegemet giver statistisk mere nøjagtige målinger. De tilfældige usikkerheder reduceres
altså, mens sensorens angivne systematiske usikkerhed ikke ændres, hvorfor spredningen i de ovennævnte
figurer er ens i alle tre forsøg.
En videre analyse af resultaterne giver, som det er opstillet i Tabel 9.4, at der for alle tre forsøg er en positiv
forskel for damptrykket, når der regnes fra varmside mod koldside, og en negativ forskel for dampindholdet.
Det betyder, at der i alle tilfælde er det største damptryk over prøvelegemet, hvor der er varmest og det
højeste dampindhold under prøvelegemet, hvor der er koldest.
Side 61
Tabel 9.4 viser de beregnede procentvise ændringer for damptrykket og dampindholdet. Her ses det, at der
for Forsøg 1 og Forsøg 2 fås en tvetydig indikation af, hvorvidt det er damptrykket eller dampindholdet, der
er det drivende potentiale. Der er mulighed for, at det er en kombination af disse to og måske dertil et tredje
potentiale. Fokuseres der herimod på Forsøg 3, er der en indikation af, at det er damptrykket, der er det
drivende potentiale, idet der opnås en ret lille procentvis ændring for damptrykket på 0,43 % og en noget
større afvigelse på -2,92 % for dampindholdet.
Ved at kigge på Forsøg 2, som omfatter målingerne foretaget med det hygroskopiske materiale, ses det som
tidligere nævnt, at der opnås næsten ens procentvis ændring af damptrykket og dampindholdet, dog med
forskelligt fortegn. Dette peger altså i retning af, at der forekommer to modsatrettede transporter: Den ene er
forårsaget af damptrykket som potentiale fra det høje damptryk over prøvelegemet, hvor der er varmt, mod
det lave damptryk, hvor der er koldt. Den anden er forårsaget af dampindholdet som drivende potentiale fra
det højere mod det lavere dampindhold, altså fra koldt mod varmt. Sidstnævnte transport fra det høje
dampindhold mod det lave dampindhold kan beskrives ved Figur 10.1, hvor der er vist eksempler for
væsketransport gennem kapillar og fibre. Der vises samtidig som eksempel vandmolekylers
hastighedsvektorer, som er højere ved varmt end ved koldt temperaturniveau.
Figur 10.1 – Eksempel på væsketransport gennem, kapillar og fibre.
I det tænkte eksempel forekommer der i en kapillar et vandindhold styret af den relative fugtighed, og ved
fibre forekommer der overfladesorption, hvor der ved kontakt mellem fibre sker kapillarbevægelse. Der er
altså indikationer af, at der for det hygroskopiske materiale forekommer kapillartransport fra det kolde mod
det varme temperaturniveau.
Det er bemærkelsesværdigt, at der er stor forskel mellem Forsøg 1 og Forsøg 3, da de er udført næsten ens.
Den procentvise ændring af damptrykket er 4,6 gange større for Forsøg 1 end for Forsøg 3. Det er således
interessant at opstille de forskelle, der har været mellem disse to forsøg, og lave en sammenligning mellem
de to sensorer, der både er blevet anvendt i Forsøg 1 og Forsøg 3. Der har været tre forskelle på de to forsøg:
1) der er blevet brugt andre prøvelegemer fra samme type Rockwool,
2) i Forsøg 1 har der været anvendt én sensor på hver side af prøvelegemet, hvor der i Forsøg 3 er blevet
anvendt 3 sensorer på hver side,
3) der er forskel på, hvordan sensorerne i Forsøg 1 og Forsøg 3 er blevet kalibreret, idet sensorerne i Forsøg
3 er kalibreret ved den temperatur, de også har målt ved, hvor begge sensorer i Forsøg 1 er kalibreret ved 23
°C.
Ved en analyse af data ønskes det opklaret, om det er antallet af sensorer, om det er kalibreringsmetoden
eller måske noget tredje, der medfører den betydelige forskel mellem Forsøg 1 og Forsøg 3. Til vurderingen
udregnes den procentvise ændring af henholdsvis damptrykket og dampindholdet for Forsøg 3 som de vil se
Side 62
ud, hvis man kun inddrager de to sensorer, som har været anvendt i Forsøg 1 og Forsøg 2. Ud fra dette fås, at
den procentvise ændring af damptrykket er på 1,59 % og for dampindholdet -1,78 %.
Denne værdi for damptrykket er altså 3,7 gange større end de egentlige 0,43 % ved Forsøg 3. Ved
sammenligning af de nu udregnede procentvise ændringer af damptrykket på 1,59 % og -1,78 % for
dampindholdet med værdierne fra Forsøg 1 på 1,97 % og -1,34 % ses, at værdierne på denne måde ligger på
et relativt ensartet niveau. På baggrund heraf konkluderes, at det formentlig er antallet af sensorer, der
bevirker, at der opnås en mindre procentvis ændring af damptrykket. Således er det mindre sandsynligt, at
det er de nye Rockwool prøvelegemer eller metoden for kalibrering, der ligger til grund for forskellen.
10.2.
Vanddamppermeabilitetskoefficienter ved forskellige fugtgradienter
For at sammenligne vanddamppermeabilitetskoefficienten når der er en fugtgradient på 10 % RF med en
fugtgradient på 30 % RF, vises i Figur 10.2 vanddamppermeabilitetskoefficienterne fra Figur 9.21 og Figur
9.22 med optegnede tendenslinjer.
[kg/(Pa∙s∙m)]
7,0E-11
6,0E-11
y = -1E-13x + 6E-11
R² = 0,2443
5,0E-11
y = -8E-14x + 5E-11
R² = 0,0879
4,0E-11
3,0E-11
2,0E-11
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Fugtgradient 10 % RF
Fugtgradient 30 % RF
Figur 10.2 – Sammenligning af vanddamppermeabilitetskoefficienter når der er en fugtgradient på 10 % RF og 30 % RF.
Det kan ud fra de optegnede middelværdier og tendenslinjer bestemmes, at der forekommer en større
fugttransport gennem prøvelegemet med den større fugtgradient. Der ses endvidere ud fra Figur 10.2 en
indikation af, at jo højere relativ fugtighed des lavere vanddamppermeabilitetskoefficient. Ses der imidlertid
kun på målinger foretaget i intervallet 28 % RF til 50 % RF, er der omvendt en stigende
vanddamppermeabilitetskoefficient for stigende relativ fugtighed.
Det er vigtigt at have pointere, at der ikke er foretaget kalibrering af den sensor, der har styret den relative
fugtighed og temperatur i klimaskabet.
Side 63
10.3.
Fugttransport for porebeton ved forskellige temperaturniveauer
Ved at sammenligne fugttransporterne opnået under isoterme forhold ved to forskellige temperaturniveauer
kan det ud fra Figur 9.24 ses, at der er en 16,6 % større fugttransport ved 20 °C end der er ved 30 °C på trods
af, at der teoretisk er præcis de samme damptryk på hver side af prøvelegemet ved de to temperaturniveauer.
Ved at der er forskelligt temperaturniveau i de to forsøg, og at der ønskes de samme damptrykniveauer, er
det nødvendigt, at der skal være forskellig relativ fugtighed på hver sin side af prøvelegemet.
Denne forskel på den relative fugtighed gennem prøvelegemet for Forsøg A er 44,23 % RF og 24,10 % RF i
Forsøg B. Det vil sige, at der er en 45,5 % større relativ fugtighedsforskel gennem prøvelegemet i Forsøg A
sammenlignet med Forsøg B. Dette antyder, at det ikke alene er damptrykket, der er det drivende potentiale,
men at også den relative fugtighed har en indvirkning på fugttransporten.
Da der ikke er foretaget kalibrering af sensoren, der har styret den relative fugtighed og temperatur i
klimaskabet, kan der kun gives formodninger om, at der forekommer en større fugttransport, når der er
højere relativ fugtighedsgradient gennem prøvelegemet ved samme damptryk.
10.4.
Sorptionsisotermer
Den fundne absorptionsisoterm for Rockwool sammenlignes med en anden absorptionsisoterm for Rockwool
fra (Hansen, et al., 1999). Der er godt nok tale om en anden type produkt, og målingerne er foretaget for ca.
13 år siden. Alligevel vurderes det relevant at foretages en sammenligning, da typerne består af det samme
materiale, bare med forskellige densiteter. Denne sammenligning er vist i Figur 10.3.
For Gutex er absorptionsisotermen, der er opnået ved tørring med 90 °C og silicagel, blevet sammenlignet
med absorptionsisotermen opnået ved tørring med 105 °C, dette er vist i Figur 10.4. Der er ligeledes
foretaget en sammenligning med en absorptionsisoterm foretaget med DVS apparat (Dynamic Vapour
Sorption). Denne måling er foretaget i Frankrig og opgivet af gæste-Ph.D-studerende Kamilia Abahri.
25
5
4
3
2
1
0
15
10
5
0
0
20
40
60
80
100
Absorption projekt
Absorption BKM-058
hvhvhvbnvbnvhjv
Figur 10.3 – Sammenligning af den målte absorptionsisoterm
for Rockwool med tidligere målte absorptionsisoterm for en
anden type Rockwool.
Side 64
20
0
20
40
60
80
100
Absorption 90 °C
Absorption105 °C
Absorption, DVS
Figur 10.4 – Sammenligning af den målte absorptionsisoterm
for Gutex med henholdsvis 90 °C og 105 °C tørring, samt
absorptionskurven fra en DVS måling.
Ved sammenligning af den målte absorptionsisoterm for Rockwool med den anden absorptionsisoterm for
Rockwool ses der en lille forskel, som vurderes at være på grund af, at den tidligere udførte
absorptionsisoterm er foretaget med flere niveauer af den relative fugtighed end det er gjort i nærværende
projekt. Overordnet ses dog klart samme billede for de to absorptionsisotermer.
Når absorptionsisotermen for Gutex, opnået ved 105 °C tørring, sammenlignes med den, der er opnået ved 90
°C tørring, ses det, at der er en lille forskel. Dette er forventeligt, da det ikke er muligt at fjerne alt det fysisk
bundne vand i materialet, når der tørres ved 90 °C, selvom der også anvendes silicagel under tørringen. Ved
sammenligning med absorptionsisotermen foretaget ved DVS, når det punkt målt ved 12 % RF lægges
samme sted som punktet opnået for absorptionsisotermen ved 12 % RF i nærværende projekt, ses det, at der
forekommer god overensstemmelse.
10.5.
Sammenfattende diskussion
Det primære formål med nærværende projekt var at undersøge, om det alene er damptrykket, der er det
drivende potentiale, når der forekommer en temperaturgradient gennem et porøst materiale. I Forsøg 3 med
Megacuppen, hvor der arbejdes med et ikke-hygroskopisk materiale og 3 sensorer på hver side af
prøvelegemet, ses resultater, som indikerer, at dette er tilfældet. Derimod antyder resultaterne fra Forsøg 2
med Megacuppen og det hygroskopiske materiale, at der udover damptrykket tillige er en effekt af
dampindholdet på fugttransporten. Dette kan i øvrigt bestyrkes ud fra almindelige kopforsøg foretaget under
isoterme forhold ved temperatur på henholdsvis 20,0 °C og 30,2 °C, hvor der forekommer en større
fugttransport gennem prøvelegemet med en højere relativ fugtighedsgradient gennem prøvelegemet, hvilket
er ved den lave temperatur 20,0 °C.
Den videre analyse af Forsøg 3, hvor der udelukkende ses på de to sensorer (Rt1 og Rt2), der er anvendt i
alle forsøgene, fører til tvivl om, hvorvidt nøjagtigheden af resultaterne fra Forsøg 1 og Forsøg 2 er
tilstrækkelig. Det vurderes således nødvendigt at benytte 3 sensorer på hver side af prøvelegemet, for at få
tilstrækkeligt sikre resultater.
For at klarlægge, om der forekommer en væsketransport fra den kolde side mod den varme side ved et
hygroskopisk materiale, kan der udføres målinger, hvor den relative fugtighed på den kolde side henholdsvis
sænkes og øges. Ved at sænke den relative fugtighed, vil vandindholdet mindskes, og dermed vil en eventuel
væsketransport ligeledes mindskes. Dette vil medføre at den procentvise ændring af dampindholdet bliver
højere, da der vil forekomme mindre væsketransport gennem materialets porestruktur. Hvorimod ved at øge
den relative fugtighed på den kolde side vil der muligvis forekomme en større væsketransport gennem
materialets porestruktur, og den procentvise ændring af dampindholdet vil blive mindre. Hvis dette sker, vil
det bekræfte, at der forekommer en væsketransport, modsatrettet den damptrykket forårsager, gennem et
hygroskopisk materiale. For et ikke-hygroskopisk materiale forventes ringe væsketransport selv ved højt
relativ fugtighed.
Side 65
Kapitel 11. Konklusion
11. Konklusion
Formålet med nærværende projekt har været, primært ved hjælp af undersøgelser udført med den såkaldte
Megacup (beskrevet i afsnit 4), at undersøge hvilket potentiale, der kan tilskrives som drivende potentiale for
fugttransporten gennem et porøst materiale under ikke-isoterme forhold. Det ønskes undersøgt, om
temperaturen har en effekt på fugttransporten, når der undersøges for damptryk og dampindhold som
drivende potentialer. Samtidig vil det vurderes, hvorvidt anvendelse af hygroskopiske eller ikkehygroskopiske materialer influerer på dette. Endelig suppleres der med undersøgelse af, om fugttransporten
ændrer sig ved forskel i relativ fugtighed på hver side af prøvelegemet, når temperaturen og
damptryksforskellen holdes ens.
For at afdække de nævnte spørgsmål, er der foretaget tre hovedforsøg med Megacuppen: To forsøg med det
ikke-hygroskopiske materiale Rockwool og et med det hygroskopiske materiale Gutex. De omfattende
udbygninger af Megacuppen, som har været nødvendige for at kunne foretage målinger uden svingninger af
temperaturen og den relative fugtighed, har betydet, at det ikke var muligt at nå mere end de tre forsøg med
Megacuppen i forsøgsperioden. Til gengæld er der yderligere udført ti vanddamppermeabilitetsforsøg samt
to fugttransportforsøg, begge dele med små kopper.
Forsøgsopstillingen med Megacuppen giver mulighed for, at der ved styring af den relative fugtighed på den
ene side af prøvelegemet og styring af temperaturen på begge sider skabes en temperaturgradient på 10 °C. I
alle tre forsøg fastsættes den laveste temperatur (ca. 11,9 °C) og højeste relativ fugtighed (ca. 85 %) på
undersiden af prøvelegemet og den højeste temperatur på oversiden (ca. 21,6 °C). Når der er opnået
fugtligevægt gennem prøvelegemet, er der indstillet en relativ fugtighed på den varme side, som måles. Ud
fra de målte temperaturer og relative fugtigheder på begge sider af prøvelegemet beregnes damptrykket og
dampindholdet. Den af de to, som har opnået samme værdi på begge sider af prøvelegemet, kan konkluderes
at være det drivende potentiale for fugttransporten. Hvis der ikke opnås en ens værdi for damptrykket på
begge sider af prøvelegemet, må det betyde, at der er et andet potentiale som har indvirkning på
fugttransporten, hvilket kan være temperaturen.
Det har ikke været muligt, med udgangspunkt i de tre forsøg, at komme med en entydig konklusion på, hvad
der er det drivende potentiale for fugttransporten, og om temperaturen har en effekt på fugttransporten. Det
har ligeledes ikke været muligt at vurdere, om der i denne sammenhæng er forskel på et ikke-hygroskopisk
materiale og et hygroskopisk materiale. Dog er der indikationer af, at det er damptrykket, som er det
drivende potentiale for fugttransporten. Dette vurderes hovedsageligt ud fra det sidste forsøg foretaget med
Megacuppen med det ikke-hygroskopiske materiale. Baggrunden for denne vurdering er, at der opnås en
forholdsvis lille procentvis ændring på 0,43 % af damptrykket fra middelværdien, mens ændringen for
dampindholdet er større, nemlig -2,92 %. Det vil sige, at damptrykket over og under prøvelegemet ligger tæt
på hinanden, hvor værdierne for dampindholdet i mindre grad har udlignet sig mellem prøvelegemets varme
side og kolde side.
For det hygroskopiske materiale undersøgt i Forsøg 2 opnås en procentvis ændring af damptrykket på 1,61 %
og af dampindholdet på -1,73 %, hvilket giver en noget mere tvetydig indikation af, hvorvidt det er
damptrykket, dampindholdet eller en kombination, som er det drivende potentiale på fugttransporten. Dette
henleder til, muligheden for, at der forekommer en væsketransport gennem materialet.
Med de små forskelle, der forekommer af damptrykket og dampindholdet, ses det, at der i alle forsøg er
højest damptryk på den varme side. Dampindholdet derimod er højest på den kolde side, jævnfør Tabel 9.3
side 52. Grundet de anvendte konditioner er det ikke sikkert, at der forekommer en nævneværdig
Side 67
Kapitel 11. Konklusion
væsketransport, men såfremt der er en begrænset væsketransport, vil den gå fra den høje relative fugtighed
mod lavere relativ fugtighed, hvilket vil sige fra kold mod varm side af prøvelegemet.
Denne forestilling om, at fugttransporten grundet væsketransporten øges ved højere vandindhold forstærkes
af det sideløbende forsøg foretaget på porebeton under isoterme forhold. Ved denne undersøgelse har der
været forskellige temperaturniveauer, men samme damptryksniveauer i de to forsøg. Det er fundet, at der
forekommer en 16,6 % større fugttransport ved 20,0 °C end ved 30,2 °C. Det fastlagte damptryk betyder, at
der samtidig har været en 3,9 % højere dampindholdsforskel gennem prøvelegemet ved 20,0 °C. Således
findes her ligeledes indikation af, at fugttransporten er drevet af en kombination af damptrykket og
vandindholdet. Der har dog ikke været foretaget kalibrering af sensoren, der har styret klimaet, så det er ikke
muligt at fremføre en endelig konklusion ud fra dette forsøg.
Der har sideløbende været foretaget målinger til bestemmelse af absorptionsisotermer ved 20 °C for de
anvendte materialer undersøgt i Megacuppen. Resultaterne viser god overensstemmelse med
absorptionsisotermer fra litteraturen.
Side 68
Kapitel 12. Perspektivering
12. Perspektivering
Grundet den større ombygning af Megacuppen har det ikke været muligt at udføre tilstrækkeligt med
målinger til at kunne drage en endelig konklusion. Hvad der imidlertid blev opnået var at få opstillet et
forsøgsprincip, der kan anvendes videre til at få afdækket, hvad der er det drivende potentiale på
fugttransporten. Om det alene er damptrykket eller dampindholdet, der er det drivende potentiale, eller om
der er en anden faktor, som har indvirkning.
I det sidste forsøg på det ikke-hygroskopiske materiale sås kraftige indikationer af, det er damptrykket, som
er det drivende potentiale. Det er som sagt vigtigt at fortage flere målinger, for både det ikke-hygroskopiske
og det hygroskopiske materiale for at kunne afklare, hvorvidt der forekommer en væsketransport i det
hygroskopiske materiale, som har indvirkning på fugttransporten.
Med henblik på afdækning heraf anbefales det, at samme forsøgsopstilling som for det sidste forsøg
anvendes, hvor der sad 3 sensorer på hver side af prøvelegemet. Det anbefales ligeledes at benytte samme
kalibreringsmetode med et kalibreringspunkt både over og under middelværdien af den målte relative
fugtighed, samt at kalibrering udføres ved den temperatur, som sensoren har målt ved.
Til bestemmelse af om væsketransport forekommer, vil det være fordelagtigt at udvælge mindst ét nyt relativ
fugtighedsniveau, der ligger lavere og ét, der ligger højere end det anvendte i nærværende projekt. Man
kunne f.eks. vælge relative fugtigheder på 50 % og 90 %.
Hvad angår temperaturen vil det være nødvendigt at foretage en videre udbygning af det i nærværende
projekt udførte låg, for at få en højere temperaturgradient end 10 °C. Selvom det har været muligt at dæmpe
temperatursvingningerne i luftrummet over prøvelegemet ved at placere en tynd træplade, har disse
temperatursvingninger stadig en indflydelse på forsøgets forløb. Det tilrådes derfor, om muligt, at udføre en
forbedring af klimastyringen i rummet omkring Megacuppen.
Side 69
Litteraturliste
Litteraturliste
12572, prEN ISO. 2001. Hygrothermal performance of building materials and products - Determination of
water vapour transmission properties. s.l. : CEN/TC89/WG10. European Committee for Standardization,
2001.
Baker, P.H., Galbraith, G.H. and McLean, R.C. 2009. Temperature gradient effect on moisture transport
in porous building materials. Building Services Engineering Research and Technology. 2009 йил, 30, 37-48.
Dahl, S.D., et al. 1996. Moisture storage and non-isothermal transfer properties of common building
materials. HVAC&R Res. 1996 йил, 2, 42-58.
Erik Brandt, m.fl. 2009. SBi-anvisning 224: Fugt i bygninger. Hørsholm : Statens Byggeforskningsinstitut,
Aalborg Universitet, 2009.
Galbraith, G. H., et al. 1998. Nonisothermal moisture diffusion in porous building materials. Build. Res.
Inf. 1998 йил, Vols. 26, 330-339.
Glass, S.V. 2007. Measurements of moisture transport in wood-based materials under isothermal and nonisothermal conditions. Clearwater Beach, Florida, United States : Proceedings of Thermal Performance of
the Exterior Envelops of Whole Buildings X, 2007.
Greenspan, Lewis. 1977. Humidity Fixed Points of Binary Saturated Aqueous Solutions. Washington, D.C. :
JOURNAL OF RESEARCH of National Bureau of Standards, 1977.
Gutex. Gutex. [Online] [Cited: 2012 йил 30-September.] http://en.gutex.de/downloads/pdf/en/technicaldata-sheets/Datasheet_Thermowall-gf.pdf.
H. E. Hansen, P. Kjerulf-Jensen og Ole B. Stampe. 1992. Varme- og Klimateknik, Grundbog. s.l. : danvak
ApS, 1992.
Hansen, Ernst J.d.P. and Hansen, Kurt Kielsgaard. 1999. Sorptionsisotermer - Del af Varme- og
fugttekniske undersøgelser af alternative isoleringsmaterialer. s.l. : BKM, 1999.
Hedenblad, Göran. 1996. Materialdata för fukttransportberäkningar. Stockholm : Byggforskningsrådet,
1996.
Janssen, Hans. 2011. Thermal diffusion of water vapour in porous materials: Fact or fiction? International
Journal of Heat and Mass Transfer. 2011 йил, Vols. 54, 1548-1562.
Kumaran, M.K. 1987. Moisture transport through glass fiber insulation in the presence of a thermal
gradient. J. Therm Insul. 1987 йил, 10, 243-255.
Padfield, Tim and Jensen, Lars Aasbjerg. 2009. Humidity buffer capacity of some building materials.
2009.
Padfield, Tim, et al. 2002. Non-Isothermal Water Vapour Transmission through Porous Insulation. Part 1:
The Climate Chamber. Trondheim : 6th Symbosium on Building Physics in the Nordic Countries, 2002.
Peuhkuri, Ruut. 2003. Moisture Dynamics in Building Envelopes. s.l. : Department of Civil Engineering,
DTU, 2003.
Peuhkuri, Ruut, Rode, Carsten and Hansen, Kurt Kielsgaard. 2008. Non-isothermal moisture transport
through insulation materials. Building and Environment. 2008 йил, 43, 811-822.
Side 71
Litteraturliste
R. Gottfredsen, Finn and Nielsen, Anders. 1997. Bygningsmaterialer: Grundlæggende egenskaber. s.l. :
Polyteknisk forlag, 1997.
Rotronic, ag. 1982. Humidity Measurement rotronic ag. Zurich : s.n., 1982.
Sensirion
The
Sensor
Company.
[Online]
[Cited:
2012
http://www.sensirion.com/en/01_humidity_sensors/06_humidity_sensor_sht75.htm.
йил
7-Februar.]
Stephenson, D.G. 2003. Thermal diffusion of water vapour thorugh glass fiber insulation. J. Therm.
Envelope Build. Sci. 2003 йил, 27, 31-48.
Thomas, W.C. 1999. Moisture transfer in porous materials exposed to combined humidity and temperature
gradients. s.l. : Final Report ASHRAE 810-RP, 1999.
Thue, Jan Vincent. 1990. Building physics in the nordic countries. Trondheim, Norway : Tapir publishers,
1990.
West, Gert PL. and Hansen, Kurt Kielsgaard. 1988. Kopudstyr til måling af fugttransport. s.l. : The
Technical University of Denmark, Department of Civol Engineering, Building Materials Laboratory, 1988.
Side 72
Appendiks A
Appendiks A
1. Indledende forsøg med Gutex
Indledningsvist i samarbejde med Kamilia blev der udført et forsøg, hvor det undersøgte prøvelegeme er
Gutex. Gutex er en træbaseret isoleringsplade, databladet er vedlagt i bilag.
Forsøgsopstilling med Gutex
Ved dette forsøg ønskes der opnået en nul-flux
flux gennem prøvelegemet, hvilket vil ske ved, at der er det
samme damptryk på begge sider af prøvelegemet, men hvor der er en forskellige temperaturtemperatur og fugtgradient.
Dette ønskes opnået hvor der i Megacuppen er 12,0 °C og 85,0 % RF,, som giver et damptryk
damp
på 1193 Pa, og
der på den anden side af prøvelegemet i forsøgsopstillingsrummet er 22,0 °C
C og 45,1 % RF, hvilket ligeledes
giver et damptryk på 1193 Pa. Der er i Figur A1.1 vist forsøgsopstillingen af nul-flux
flux med Gutex.
B
A
D
C
Figur A1.1 – Forsøgsopstilling af nul-flux
flux ved 22 °C med Gutex. A er Megacuppen,, B er det undersøgte prøvelegeme, C er
computer og datalogger hvor Sensirion sensorerne er tilsluttet og D er styrerenheder til den relative fugtighed og temperatur i
opstillingsrummet.
Det undersøgte
dersøgte prøvelegeme er Gutex, som er vist i Figur 4.4 er hvert lag 20 mm tykke, tilsammen er der 5
lag, hvor der mellem hvert lag placeres en sensor til måling af den
den relative fugtighed samt temperaturen.
Ligeledes placeres der en sensor på overover og undersiden af prøvelegemet. Sensorerne placeres forskudt så de
ikke ligger lige over hinanden. Der er i hvert lag udskåret en lille rende, som sensoren og ledningen lægges i
for at der ikke er en luftspalte mellem de to lag.
Side I
Appendiks A
Sensirion sensor SHT75
Til måling af relativ fugtighed og temperatur, vil der blive anvendt sensorer af mærket Sensirion SHT75,
denne type sensor vil i det følgende beskrives i henhold til tolerance, anvendelses område samt metode til
regenerering af sensorerne til fabrikations udgangspunkt ().
Sensor tolerance
Ifølge producenten har sensorerne en vis tolerance, som er vist i Figur A1.3 og Figur A1.2. På 2.aksen er der
vist ± tolerancen for henholdsvis relativ fugtighed (RF [%]) og temperatur (T [°C]).
2,0
5
4
± Relative fugtighed [%]
± Temperatur [°C]
1,5
1,0
0,5
3
2
1
0,0
0
-40
-20
0
20
40
60
80
100
0
20
Temperatur [°C]
Figur A1.2 – Tolerance for temperatur
40
60
80
100
Figur A1.3 – Tolerance for relative fugtighed ved 25 °C
Anvendelses interval
Regenerering af sensor
Hvis sensorerne har været udsat for ekstreme
forhold eller opløsende dampe, er der mulighed for
at bringe sensorerne tilbage til kalibrering tilstand,
ved:
Bagning:
100 - 105 °C at < 5 % RF i 10 timer
Rehydrering:
20 - 30 °C at ~ 75 % RF i 12 timer
Side II
100
80
Sensorerne fungerer stabilt ved anvendelse ved det
normale interval. Ved længere opbevaring uden for
det normale interval især ved relativ fugtighed > 80
% RF, kan medfører til midlertidigt offset RF
signalet (+3 % RF efter 60 timer). Der er i Figur
A1.4 vist det maksimale og normale anvendelses
interval.
60
40
20
0
-40 -20
0
20
40
60
80 100 120
Temperatur [°C]
Maks. interval
Normal interval
Figur A1.4 – Anvendelses interval for SHT75 sensorer
Appendiks A
Kalibrering af Sensirion sensorer
Kalibrering af Sensirion sensorerne blev udført i klimaskabe som er beskrevet i afsnit 3.1. Klimaskab. Der
blev foretaget kalibrering for alle sensorer, hvor den relative fugtighed startede på 12 % RF hvorefter den
blev hævet til 94 % RF med spring på 10-20 % RF. Ligeledes blev der fortaget kalibrering hvor den relative
fugtighed blev sænket fra 94 % RF til 10 % RF med fald 10-20 % RF. Denne kalibrering blev udført både
hvor sensorhovedet var ubeskyttet, og hvor der var anbragt en lille beskyttelseshætte på sensorhovedet.
I klimaskabet, som blev anvendt til kalibrering var der indsat en Rotronic sensor som var kalibreret efter
beskrivelse i afsnit 3.2. Justering af Rotronic sensor. Justeringskurven for den anvendte Rotronic sensor,
som blev anvendt ved kalibrering af Sensirion sensorerne er vist i bilag
Ved kalibrering blev alle sensorerne kalibreret samtidig, sensorerne er benævnt RH2 til RH11. Der er i Figur
A1.5 vist kalibreringskurve for hver Sensirion sensorer hvor den relative fugtighed hæves og uden
beskyttelse.
100
Målt relativ fugtighed [%]
80
60
40
20
0
0
20
40
60
80
100
Reference relativ fugtighed [%]
RH2
RH3
RH4
RH5
RH6
RH7
RH8
RH9
RH10
RH11
Figur A1.5 – Kalibrering af Sensirion sensorer ved stigning af relativ fugtighed og uden beskyttelse.
Det ses af Figur A1.5 at alle sensorerne måler ens. Dermed vil der i de følgende afsnit blive anvendt en
middelværdi for alle Sensirion sensorerne.
Side III
Appendiks A
Kalibrering med stigende og fald af relativ fugtighed
100
100
80
80
Der er i Figur A1.6 vist gennemsnit af alle Sensirion sensorerne som vist i Figur A1.5, hvor den relative
fugtighed er stigende og der ikke er beskyttelse på sensorerne. Der er i Figur A1.7 vist det samme dog er den
relative fugtighed er faldende.
60
40
20
y = 0,99x + 0,87
0
0
20
40
60
80
100
60
40
20
y = 0,99x + 2,57
0
0
20
40
60
80
100
Gennemsnit ved stigning
Gennemsnit ved fald
Lineær (Gennemsnit ved stigning)
Lineær (Gennemsnit ved fald)
Figur A1.6 – Kalibrering af Sensirion sensorer ved stigning af
relativ fugtighed og uden beskyttelse.
Figur A1.7 – Kalibrering af Sensirion sensorer ved fald af
relativ fugtighed og uden beskyttelse.
Det ses af Figur A1.6 og Figur A1.7 at der er en lille forskel om den relative fugtighed stiger eller falder.
Dette vurderes dog ikke at have nogen større betydning, og der vil laves en middelværdi mellem
kalibreringskurverne ved stigning og fald af den relative fugtighed.
Side IV
Appendiks A
Kalibrering med og uden beskyttelse
Der er blevet lavet små beskyttelseshætter til sensorerne for at de små træfibre der er i Gutex ikke skulle
ødelægge selve Sensirion sensoren. Dermed blev det fundet nødvendigt at lave en kalibrering, for at
kontrollere om der var en betydelig måleforskel om sensorerne er med eller uden denne beskyttelseshætte.
Dette er vist i Figur A1.8 hvor der ikke er beskyttelseshætte, og hvor der er optegnet for middel af den
relative fugtighed først ved stiger også falder. Det samme er vist i Figur A1.9 blot hvor der er
beskyttelseshætte på sensorerne.
100
100
80
60
40
20
y = 0,99x + 1,72
0
0
20
40
60
80
100
Gennemsnit af stigning og fald uden
beskyttelse
Lineær (Gennemsnit af stigning og fald uden
beskyttelse)
Figur A1.8 – Kalibrering af Sensirion sensorer ved
gennemsnit af stigning og fald af relativ fugtighed begge
uden beskyttelse.
80
60
40
20
y = 1,00x + 1,69
0
0
20
40
60
80
100
Gennemsnit af stigning og fald med
beskyttelse
Lineær (Gennemsnit af stigning og fald med
beskyttelse)
Figur A1.9 – Kalibrering af Sensirion sensorer ved
gennemsnit af stigning og fald af relativ fugtighed begge med
beskyttelse.
Af Figur A1.8 og Figur A1.9 ses der ikke nogen forskel af betydning om sensorerne er med eller uden
beskyttelseshætten.
Side V
Appendiks A
Kalibrering før/efter forsøg
Der blev udført kalibrering af sensorerne før og efter anvendelse til forsøg. Kalibreringskurven af Sensirion
sensorerne inden de anvendes til forsøg er vist i Figur A1.10, hvilken er den sammen kurve som i Figur
A1.9, der dog er fjernet punkterne ved 12 og 25 % RF, da der ikke vil blive foretaget målinger i dette
område. Der er ligeledes i Figur A1.11 vist kalibreringskurven for sensorerne efter forsøget.
100
80
60
40
20
y = 0,98x + 2,89
Målt relativ fugthighed [ %]
100
80
60
40
20
y = 0,93x + 6,41
0
0
20
40
60
80
100
0
0
Gennemsnit af stigning og fald med beskyttelse
40
60
80
100
Gennemsnit af stigning og fald med beskyttelse
Lineær (Gennemsnit af stigning og fald med
beskyttelse)
Figur A1.10 – Kalibrering af sensorer ved 20 °C inde
anvendelse til undersøgelse af Zeroflux ved 22 °C i rummet.
20
Set punkt relativ fugtighed [%]
Figur A1.11 – Kalibrering af sensorer ved 20 °C efter
undersøgelse af Zeroflux ved 22 °C i rummet.
Det ses af Figur A1.10 og Figur A1.11 at sensorerne har følgende korrektionskurver som vist i Tabel A1.1.
Tabel A1.1 – Korrektionskurve for Sensirion sensorer før og efter forsøg.
Før forsøg
Efter forsøg
Korrektions ligning
Målt RF [%]
Korrigeret RF [%]
2 = 0,93 + 6,41
85,0
82,1
85,0
84,5
2 = 0,98 + 2,89
Ud fra de to korrektions ligninger, ses det at der er en stor forskel fra før og efter forsøget. En forskel på 2,4
% RF hvis den målte relative fugtighed er 85 %. Dette vil svarer til en forskel af damptrykket på 63,5 Pa ved
22 °C.
Side VI
Appendiks A
Resultater for nul-flux med Gutex
Der er i det følgende vist resultater for nul-flux med Gutex. Resultaterne er ikke korrigeret for
kalibreringskurver. Da de anvendte Sensirion sensorer ikke er tilstrækkelig korrekte til anvendelse i
nærværende projekt. Dermed anvendes resultaterne for dette forsøg kun til vurdering, af hvad der skal
foretages af ændringer for at kunne opstille et nyt forsøg hvor, der formentlig kan opnås tilstrækkelig
korrekte målinger. Der er ikke vist måledata for de Sensirion sensorer, som er placeret mellem lagene af
Gutex, men kun for de to sensorer der er placeret på oversiden af prøvelegemet ind mod Megacuppen og
mod rummet. Der er ligeledes kun vist måledata for de første 6 dage, ud af de i alt 12 dage som forsøget
varede, da dette er tilstrækkeligt til at se, hvad der skal udføres af forbedringer.
Der er i Figur A1.12 vist det målte temperaturforløbet for sensor T2 og T9 hvor, T2 er temperaturen af
overflade af prøvelegemet der vender ind mod Megacuppens klima, og T9 vender ud mod rummet hvor
Megacuppen er placeret. Ligeledes er der vist den målte relative fugtighed for sensor RH2 og RH9 hvor,
RH2 er den målte værdi på overfladen ind mod Megacuppen og RH9 er den målte værdi på overfladen mod
rummet.
100
24
22
80
20
18
70
16
60
Temperatur [°C]
90
14
50
12
40
10
0
1
2
3
4
5
6
Tid [dag]
RH2
RH9
T2
T9
Figur A1.12 – Temperatur forløb samt den relative fugtighed ved forsøg nul-flux med Gutex. T2 er overfladetemperaturen af
prøvelegemet inde mod Megacuppen og T9 er overfladetemperaturen mod rummet. RH2 er den målte relative fugtighed på
overfladen af prøvelegemet inde mod Megacuppen og RH9 er den relative fugtighed målt på overfladen mod rummet.
Det ses af Figur A1.12 at der er små svingninger af temperaturen i Megacuppen, specielt i begyndelsen.
Hvor der er store temperatursvingninger på overfladen af prøvelegemet mod rummet, hvilket svarer til ca. 2
°C.
Det ses af Figur A1.12, at der de første ca. 3 dage er svingninger af den relative fugtighed inde i
Megacuppen, på 2 til 5 % RF. Hvorefter den målte relative fugtighed bliver stabil omkring 90 % RF, med
små svingninger på ca. ± 0,3 % RF. Dette skyldes dels mindre justeringer af styringen af Megacuppen, samt
at det tager lidt tid før der opnås ligevægt inde i Megacuppen. Der er ligeledes svingninger af den relative
fugtighed i rummet på ca. 5 % RF. Dette vurderes at det dels skyldes at temperaturen svingninger, som vist i
Figur A1.12, samt styringen af den relative fugtighed foregå ved en befugter placeret på gulvet ved siden af
Side VII
Appendiks A
Megacuppen, som vist i Figur A1.1 mærket med D. Den største årsag vurderes dog at være de store
svingninger af temperaturen.
Grundet svingningerne af den relative fugtighed og temperatur, vil dette medfører at der er store svingninger
af det beregnede damptryk, som er vist i Figur A1.13
1500
Damptryk [Pa]
1450
1400
1350
1300
1250
1200
1150
1100
0
1
2
3
4
5
6
Tid [dag]
P2
P9
Figur A1.13 – Det beregnede damptryk forløb ved forsøg nul-flux med Gutex. P2 er det beregnede vanddamptryk på overfladen
af prøvelegemet inde mod Megacuppen og P9 er det beregnede damptryk på overfladen mod rummet.
Der er i Figur A1.14 vist vægten af vandreservoiret inde i Megacuppen, som styrer den relative fugtighed.
Der er vist selve vægten den røde linje, samt den redigeret vægt over de første 6 dage af forsøget ligesom for
de andre resultater. Fra den røde linje kan de ses at der har været fyldt vand i reservoiret efter ca. 1 og 4
dage. Dette er gjort ved en tynd plast slange der er ført gennem bunden af Megacuppen og til oversiden af
reservoiret. Vandet er dermed blevet tilført uden stop af Megacuppen eller fjernelse af prøvelegemet. Der er
ca. fyldt 20 gram vand på ad gangen.
Den blå linje er den redigerede vægt af reservoiret hvor den samlede vægt af det tilførte vand er lagt til så der
bliver optegnet en linje uden spring. Der kan dermed bestemmes fugttransporten gennem prøvelegemet.
Side VIII
Vægt af vandreservoir [gram]
Appendiks A
140
120
100
80
60
40
20
0
1
2
3
4
5
6
Tid [dag]
Vægt
Vægt redigeret
Figur A1.14 – Vægt af vandreservoiret som er placeret inde i Megacuppen til styring af den relative fugtighed. Den røde linje
viser selve vægten af vandreservoiret, de springe der forekommer efter ca. 1 og 4 dage er når der manuelt bliver tilføjet vand til
reservoiret gennem en slange der er ført gennem bunden af Megacuppen. Den blå linje viser en redigeret vægt at reservoiret så
der kan ses hvor meget vanddamp der er transporteret gennem prøvelegemet. Denne fugttransport vil i teorien være retlinjet når
der er opnået ligevægt gennem materialet.
Samlet vurdering af kalibrering og resultater
Det kan ud fra kalibreringsresultaterne, samt resultaterne vurderes at der skal foretages en del ændringer af
det anvendte udstyr, samt ændringer af forsøgsopstillingen før det er muligt at kunne foretage målinger, som
vil give nogle mere retvisende resultater. Der er i afsnit 5.1. Forslag til ændringer af opstillet nogen forslag
til ændring af det anvendte udstyr.
Side IX
Appendiks B
Appendiks B
1. Ikke korrigeret måledata for forsøg udført med Megacup
De følgende grafer er optegnet for 10 minutters logninger og er ikke korrigeret.
23,0
49,0
22,8
48,5
22,6
48,0
22,4
47,5
22,2
47,0
22,0
46,5
21,8
46,0
21,6
45,5
21,4
45,0
21,2
44,5
21,0
Temperatur [°C]
Forløb fra Forsøg 1
44,0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Tid [timer]
Figur B1.1 – Ikke korrigeret temperatur- og relativ fugtighedsforløb i luftrummer for Forsøg 1
12,6
87,0
12,4
86,5
12,2
86,0
12,0
85,5
11,8
85,0
11,6
84,5
11,4
84,0
11,2
83,5
11,0
83,0
10,8
82,5
10,6
82,0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Tid [timer]
Figur B1.2 – Ikke korrigeret temperatur- og relativ fugtighedsforløb inde i Megacuppen for Forsøg 1
Side X
450
Temperatur [°C]
Det ses ud fra Figur B1.1 at der sker et spring i temperaturen og dermed et fald af den relative fugtighed efter
ca. 300 timer, hvilket var i slutningen af juli, hvor udendørs temperaturen steg, hvilket vurderes at være
årsagen til dette spring.
Appendiks B
22,4
49,0
22,2
48,5
22,0
48,0
21,8
47,5
21,6
47,0
21,4
46,5
21,2
46,0
21,0
45,5
20,8
45,0
20,6
44,5
20,4
Temperatur [°C]
44,0
0
100
200
300
400
500
600
Tid [timer]
12,6
87,0
12,4
86,5
12,2
86,0
12,0
85,5
11,8
85,0
11,6
84,5
11,4
84,0
11,2
83,5
11,0
83,0
10,8
82,5
10,6
Temperatur [°C]
Det ses ud fra Figur B1.4 at der sker et spring i temperaturen og dermed et fald af den relative fugtighed efter
ca. 480 timer. Det skyldes formentligt aktivitet i rummet hvor Megacuppen er placeret.
82,0
0
100
200
300
400
500
600
Tid [timer]
Side XI
Appendiks B
22,6
49,0
22,4
48,5
22,2
48,0
22,0
47,5
21,8
47,0
21,6
46,5
21,4
46,0
21,2
45,5
21,0
45,0
20,8
44,5
20,6
Temperatur [°C]
44,0
0
50
100
150
200
250
300
Tid [timer]
Temperatur - Mid. rum - Ikke-kor.
Relativ fugtighed - Mid. rum - Ikke-kor.
12,6
87,0
12,4
86,5
12,2
86,0
12,0
85,5
11,8
85,0
11,6
84,5
11,4
84,0
11,2
83,5
11,0
83,0
10,8
82,5
Temperatur [°C]
82,0
10,6
0
50
100
150
200
250
300
Tid [timer]
Temperatur - Mid. M.cup - Ikke-kor.
Relativ fugtighed - Mid. M.cup - Ikke-kor.
Det ses ud fra Figur B1.5 og Figur B1.6, at der er opnået stabile forhold efter de 100 timer. Der sker
ændringer dog af den relative fugtighed, omkring 170 timer og frem til ca. 240 timer. Det har ikke været
muligt at lokalisere årsagen til disse ændringer af den relative fugtighed.
Side XII
Appendiks C
Appendiks C
1. Korrektionsligninger for Rotronic sensor til Megacup forsøg
Alle de viste korrektionsligninger er foretaget efter endt forsøg med Megacuppen.
Forsøg 3
Der er i Tabel C1.1 og Tabel C1.2 vist de anvendte temperaturkorrektionsværdier i Forsøg 3. Der er ligeledes
i Tabel C1.3 vist temperaturkorrektionsværdier for sensor Rt2, Rt4 og Rt6 ved 23 °C. Det markeret med
”fed” er dels referencetemperaturen, samt de temperaturkorrektioner der anvendes fremover.
Tabel C1.1 – Temperaturkorrektion for sensor Rt1, Rt3 og Rt5 ved ca. 23 grader
Reference T
Rt1_T
Rt3_T
Rt5_T
Middel
aflæst [°C]
Middel
aflæst [°C]
Middel
aflæst [°C]
Middel
aflæst [°C]
17-09-2012
23,39
23,73
23,72
23,56
18-09-2012
23,33
23,68
23,63
23,50
Middel
23,36
23,71
23,68
23,53
Temperaturkorrektion
-
0,35
0,32
0,17
Reference T
Rt2_T
Rt4_T
Rt6_T
Middel
aflæst [°C]
Middel
aflæst [°C]
Middel
aflæst [°C]
Middel
aflæst [°C]
16-09-2012
11,43
11,82
11,63
11,70
19-09-2012
11,45
11,89
11,62
11,72
Middel
11,44
11,86
11,63
11,71
-
0,42
0,19
0,27
Reference T
Rt2_T
Rt4_T
Rt6_T
Middel
aflæst [°C]
Middel
aflæst [°C]
Middel
aflæst [°C]
Middel
aflæst [°C]
20-09-2012
23,50
23,72
23,58
23,54
-
0,22
0,08
0,04
Side XIII
Appendiks C
Der er i Tabel C1.4 vist de anvendte korrektionsligninger på den målte relative fugtighed.
Tabel C1.4 – Korrektionsligning af relativ fugtighed for sensor Rt1 til Rt6, ved Forsøg 3. Disse korrektionsligninger er hvor der
er foretaget korrigeret for temperaturen.
Sensor
Rt1
Rt2
Rt3
Rt4
Rt5
Rt6
Korrektionsligning
W-)).( =
å0( − 6,23
0,88
W-)).( =
å0( − 5,26
0,91
W-)).( =
å0( − 6,47
0,93
W-)).( =
å0( − 11,87
0,86
W-)).( =
å0( − 12,90
0,86
W-)).( =
å0( − 5,55
0,85
Forsøg 1
Der er i Tabel C1.5 vist korrektionsligninger opnået ud fra kalibrering af relativ fugtighed for de to anvendte
sensorer, disse korrektionsligninger er uden der er foretaget korrektion af temperaturen.
Tabel C1.5 – Korrektionsligning af relativ fugtighed uden korrektion af temperatur for sensor Rt1 og Rt2, ved Forsøg 1.
Sensor
Rt1
Rt2
Side XIV
Korrektionsligning
W-)).( =
W-)).( =
å0( − 5,37
0,88
å0( − 4,40
0,95
Appendiks C
Der er i Tabel C1.6 vist korrektionsligning for sensorer anvendt i Forsøg 1, disse ligninger er hvor der har
været udført korrektion af temperaturen. De anvendte temperatur korrektioner er for Rt2 angivet Tabel C1.3,
hvor der for Rt1 er der anvendt temperaturkorrektion fra Tabel C1.1
Tabel C1.6 – Korrektionsligning af relativ fugtighed korrigeret for temperatur for sensor Rt1 og Rt2, ved Forsøg 1
Sensor
Rt1
Rt2
Korrektionsligning
W-)).( =
W-)).( =
å0( − 5,22
0,88
å0( − 4,20
0,95
Forsøg 2
I Tabel C1.7 er der vist de anvendte korrektionsligninger, som er opnået ud fra kalibrering for de to anvendte
sensorer.
Tabel C1.7 – Korrektionsligning af relativ fugtighed for sensor Rt1 og Rt2, ved Forsøg 2
Sensor
Rt1
Rt2
Korrektionsligning
W-)).( =
W-)).( =
å0( − 3,67
0,91
å0( − 8,25
0,90
Der er i Tabel C1.8 vist korrektionsligning for sensorer anvendt i Forsøg 1, disse ligninger er hvor der har
været udført korrektion af temperaturen. De anvendte temperatur korrektioner er for Rt2 angivet i Tabel
C1.3, hvor der for Rt1 er der anvendt temperaturkorrektion fra Tabel C1.1
Tabel C1.8 – Korrektionsligning af relativ fugtighed korrigeret for temperatur for sensor Rt1 og Rt2, ved Forsøg 2
Sensor
Rt1
Rt2
Korrektionsligning
W-)).( =
W-)).( =
å0( − 3,51
0,91
å0( − 8,06
0,90
Side XV
Appendiks D
Appendiks D
1. Resultater med flere figurer
Der er i de følgende optegnede figurer benævnt ”efter-kor.”, da data er korrigeret for kalibreringen, der er
foretaget efter forsøget. Der vil ydermere blive tilføjet ”-RF”, hvis data er korrigeret for den relative
fugtighed alene og ”-RF-T”, hvis data er korrigeret for både relativ fugtighed og temperatur. Et eksempel
kunne være: ”efter-kor.-RF-T”; her vil den viste data været korrigeret for kalibrering for både temperatur og
relativ fugtighed, der er foretaget efter forsøget er afsluttet. Figurerne er optaget ud fra de udtaget perioder til
analyse, og optegnet ud fra 1 minuts data logning.
Forsøg 1
Der er i det følgende vist resultater fra Forsøg 1, hvor der er blevet anvendt Rockwool som prøve og en
sensor på hver side af prøven.
Temperatur- og relativ fugtighedsforløb
22,0
50,5
21,8
50,0
21,6
49,5
21,4
49,0
21,2
48,5
21,0
48,0
20,8
47,5
20,6
47,0
20,4
46,5
20,2
46,0
Temperatur [°C]
Der er i det følgende vist de korrigeret målinger af temperaturen og den relative fugtighed målt i luftrummet
over prøve, samt målinger inde i Megacuppen.
45,5
20,0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Tid [timer]
Temperatur - L.rum - Efter-kor.-RF-T
Figur D1.1 – Korrigeret temperatur- og relativ fugtighedsforløb målt i luftrummet over prøven for Forsøg 1 for hele perioden.
Side XVI
12,6
88,0
12,4
87,5
12,2
87,0
12,0
86,5
11,8
86,0
11,6
85,5
11,4
85,0
11,2
84,5
11,0
84,0
10,8
83,5
10,6
Temperatur [°C]
Appendiks D
83,0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Tid [timer]
Temperatur - M.cup - Efter-kor.-RF-T
22,0
49,0
21,8
48,5
21,6
48,0
21,4
47,5
21,2
47,0
21,0
46,5
20,8
46,0
20,6
45,5
20,4
45,0
20,2
44,5
Temperatur [°C]
Figur D1.2 – Korrigeret temperatur- og relativ fugtighedsforløb målt inde i Megacuppen for Forsøg 1 for hele perioden.
44,0
20,0
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
Tid [timer]
Figur D1.3 – Korrigeret temperatur- og relativ fugtighedsforløb målt i luftrummet over prøven for Forsøg 1.
Side XVII
12,6
88,0
12,4
87,5
12,2
87,0
12,0
86,5
11,8
86,0
11,6
85,5
11,4
85,0
11,2
84,5
11,0
84,0
10,8
83,5
10,6
Temperatur [°C]
Appendiks D
83,0
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
Tid [timer]
Figur D1.4 – Korrigeret temperatur- og relativ fugtighedsforløb målt inde i Megacuppen for Forsøg 1.
Beregnede damptryk og dampindhold
Der er i Figur D1.5 vist de beregnede damptryk på begge sider af prøven for det udvalgte måleperiode,
ligeledes er der i Figur D1.6 vist det beregnede dampindhold, hvor der er foretaget korrektion for den relative
fugtighed.
1280
1260
Damptryk [Pa]
1240
1220
1200
1180
1160
1140
1120
378
379
380
381
382
383
384
385
386
Tid [timer]
Damptryk - Rt1 - Efter-kor.-RF
Figur D1.5 – Beregnede damptryk, som er korrigeret for relativ fugtighed.
Side XVIII
387
388
Appendiks D
9,50
Dampindhold [g/m3]
9,35
9,20
9,05
8,90
8,75
8,60
8,45
8,30
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
Tid [timer]
Dampindhold - Rt1 - Efter-kor.-RF
Figur D1.6 – Beregnede dampindhold, som er korrigeret for relativ fugtighed.
Der er i Figur D1.7 vist de beregnede damptryk på begge sider af prøven for det udvalgte måleperiode,
ligeledes er der i Figur D1.8 vist det beregnede dampindhold, hvor der er foretaget korrektion for både relativ
fugtighed og temperatur.
1280
1260
Damptryk [Pa]
1240
1220
1200
1180
1160
1140
1120
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
Tid [timer]
Figur D1.7 – Beregnede damptryk, som er korrigeret for relativ fugtighed og temperatur.
Side XIX
Appendiks D
9,50
Dampindhold [g/m3]
9,35
9,20
9,05
8,90
8,75
8,60
8,45
8,30
378
379
380
381
382
383
384
385
386
Tid [timer]
Figur D1.8 – Beregnede dampindhold, som er korrigeret for relativ fugtighed og temperatur.
Side XX
387
388
Appendiks D
Forsøg 2
Resultater fra Forsøg 2 er vist i det følgende, hvor der er blevet anvendt Gutex som prøve og en sensor på
hver side af prøven.
22,0
49
21,8
49
21,6
48
21,4
48
21,2
47
21,0
47
20,8
46
20,6
46
20,4
45
20,2
45
20,0
Temperatur [°C]
Der er i det følgende vist det korrigeret data fra forsøgsperioden.
44
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
Tid [timer]
12,6
88,0
12,4
87,5
12,2
87,0
12,0
86,5
11,8
86,0
11,6
85,5
11,4
85,0
11,2
84,5
11,0
84,0
10,8
83,5
10,6
Temperatur [°C]
Figur D1.9 – Korrigeret temperatur- og relativ fugtighedsforløb målt i luftrummet over prøven for Forsøg 2 for hele perioden.
83,0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
Tid [timer]
Figur D1.10 – Korrigeret temperatur- og relativ fugtighedsforløb målt inde i Megacuppen for Forsøg 2 for hele perioden.
Side XXI
22,0
49,0
21,8
48,5
21,6
48,0
21,4
47,5
21,2
47,0
21,0
46,5
20,8
46,0
20,6
45,5
20,4
45,0
20,2
44,5
20,0
Temperatur [°C]
Appendiks D
44,0
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
Tid [timer]
12,6
88,0
12,4
87,5
12,2
87,0
12,0
86,5
11,8
86,0
11,6
85,5
11,4
85,0
11,2
84,5
11,0
84,0
10,8
83,5
10,6
83,0
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
Tid [timer]
Figur D1.12 – Korrigeret temperatur- og relativ fugtighedsforløb målt inde i Megacuppen for Forsøg 2.
Side XXII
Temperatur [°C]
Figur D1.11 – Korrigeret temperatur- og relativ fugtighedsforløb målt i luftrummet over prøven for Forsøg 2.
Appendiks D
Der er i Figur D1.13 vist de beregnede damptryk på begge sider af prøven for den udvalgte måleperiode,
ligeledes for begge sider af prøven er der i Figur D1.14 vist det beregnede dampindhold, hvor der er
korrigeret for relativ fugtighed.
1280
1260
Damptryk [Pa]
1240
1220
1200
1180
1160
1140
1120
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
561
562
Tid [timer]
Figur D1.13 – Beregnede damptryk, som er korrigeret for relativ fugtighed.
9,50
Dampindhold [g/m3]
9,35
9,20
9,05
8,90
8,75
8,60
8,45
8,30
552
553
554
555
556
557
558
559
560
Tid [timer]
Figur D1.14 – Beregnede dampindhold, som er korrigeret for relativ fugtighed.
Side XXIII
Appendiks D
Der er i Figur D1.15 vist de beregnede damptryk på begge sider af prøven for den udvalgte måleperiode,
ligeledes for begge sider af prøven er der i Figur D1.16 vist det beregnede dampindhold, hvor der er
korrigeret for relativ fugtighed og temperatur.
1280
1260
Damptryk [Pa]
1240
1220
1200
1180
1160
1140
1120
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
Tid [timer]
Damptryk - L.rum - Efter-kor.-RF-T
Damptryk - M.cup - Efter-kor.-RF-T
Figur D1.15 – Beregnede damptryk, som er korrigeret for relativ fugtighed og temperatur.
9,50
Dampindhold [g/m3]
9,35
9,20
9,05
8,90
8,75
8,60
8,45
8,30
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
Tid [timer]
Dampindhold - L.rum - Efter-kor.-RF-T
Dampindhold - M.cup - Efter-kor.-RF-T
Figur D1.16 – Beregnede dampindhold, som er korrigeret for relativ fugtighed og temperatur.
Side XXIV
562
Appendiks D
Forsøg 3
I det følgende er der vist resultater fra Forsøg 3, hvor der er blevet anvendt Rockwool som prøvelegeme og
tre sensor på hver side af prøvelegemet.
22,0
49,0
21,8
48,5
21,6
48,0
21,4
47,5
21,2
47,0
21,0
46,5
20,8
46,0
20,6
45,5
20,4
45,0
20,2
44,5
20,0
Temperatur [°C]
Den vidste data er middelværdier for de 3 sensorer på hver side af prøvelegemet.
44,0
0
50
100
150
200
250
300
Tid [timer]
Temperatur - Mid. rum - Efter-kor.-RF-T
12,6
87,0
12,4
86,5
12,2
86,0
12,0
85,5
11,8
85,0
11,6
84,5
11,4
84,0
11,2
83,5
11,0
83,0
10,8
82,5
10,6
Temperatur [°C]
Figur D1.17 – Middel korrigeret temperatur- og relativ fugtighedsforløb målt i luftrummet over prøven for Forsøg 3 for hele
perioden.
82,0
0
50
100
150
200
250
300
Tid [timer]
Temperatur - Mid. M.cup - Efter-kor.-RF-T
Figur D1.18 – Middel korrigeret temperatur- og relativ fugtighedsforløb målt inde i Megacuppen for Forsøg 3 for hele perioden.
Side XXV
12,6
12,4
12,2
12,0
11,8
11,6
11,4
11,2
11,0
10,8
10,6
88,0
87,5
87,0
86,5
86,0
85,5
85,0
84,5
84,0
83,5
83,0
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
Temperatur [°C]
Appendiks D
274
Tid [timer]
22,2
22,0
21,8
21,6
21,4
21,2
21,0
20,8
20,6
20,4
20,2
49,0
48,5
48,0
47,5
47,0
46,5
46,0
45,5
45,0
44,5
44,0
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
Tid [timer]
Figur D1.20 – Korrigeret temperatur- og relativ fugtighedsforløb målt med alle inde i Megacuppen for Forsøg 3.
Side XXVI
274
Temperatur [°C]
Figur D1.19 – Korrigeret temperatur- og relativ fugtighedsforløb målt med alle sensorer i luftrummet over prøven for Forsøg 3.
Appendiks D
Der er i Figur D1.21 vist de beregnede damptryk på begge sider af prøvelegemet for det udvalgte
måleperiode, ligeledes er der i Figur D1.22 vist det beregnede dampindhold.
1280
1260
Damptryk [Pa]
1240
1220
1200
1180
1160
1140
1120
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
Tid [timer]
Damptryk - Mid. L.rum - Efter-kor.-RF-T
Damptryk - Mid. M.cup - Efter-kor.-RF-T
Figur D1.21 – Beregnede middel damptryk, som er korrigeret for relativ fugtighed og temperatur.
9,50
Dampindhold [g/m3]
9,35
9,20
9,05
8,90
8,75
8,60
8,45
8,30
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
Tid [timer]
Dampindhold - Mid. L.rum - Efter-kor.-RF-T
Dampindhold - Mid. M.cup - Efter-kor.-RF-T
Figur D1.22 – Beregnede middel dampindhold, som er korrigeret for relativ fugtighed og temperatur.
Side XXVII
Appendiks E
Appendiks E
1. Eksempel på usikkerhedsberegning
Der er valgt at kikke på Forsøg 1 for den valgte periode fra 378 timer til 388 timer. Der henvises til afsnit
2.6. Usikkerhedsberegning. Får at se hvad hvert tegn i følgende formler betyder.
Først beregnes middelværdierne og de tilhørende standardafvigelse S, som vist i Tabel E1.1.
Standardafvigelsen regnes ved følgende ligning.
∑? − ̅ @A
<==
+−1
Tabel E1.1 – Middelværdi og standardafvigelser for den udtaget periode til beregningseksemplet.
84,6
Rt1
tryk
1199,7
Rt2
tryk
1176,0
Rt1
indhold
8,82
Rt2
indhold
8,94
0,2
3,8
4,5
0,03
0,03
Rt1_t
Rt2_t
Rt1_RF
Rt2_RF
Middel
21,5
11,9
46,9
Standardafvigelse, S
0,1
0,0
0,1
Dernæst beregnes usikkerheden på de usammensatte målinger, hvilket er temperaturen og den relative
fugtighed. Dette gøres ved følgende ligning.
J=
<
√+
Disse værdier opstilles i Tabel E1.2, sammen med de angivet usikkerheder som er oplyst fra producent på
Rotronic sensorer og datalogger, disse er opgivet som 2σ, men indsættes i Tabel E1.2 som én σ.
Tabel E1.2 – Resulterende usikkerhed på de målte temperaturer og relative fugtigheder.
Rt1 Rt2
Rt1
tryk tryk indhold
Rt2
indhold
Rt1_t
Rt2_t
Rt1_RF
Rt2_RF
Usikkerhed af tilfældige fejl, UT
0,004
0,003
0,011
0,017
-
-
-
-
Usikkerhed systematiske fejl
Rotronic, Us
0,15
0,15
0,77
0,77
-
-
-
-
Usikkerhed systematiske fejl
Agilent, Us
0,000041
0,000041
0,000041
0,000041
-
-
-
-
Usikkerhed resulterende, Ur
0,15
0,15
0,77
0,77
-
-
-
-
Dermed kan der til sidst i Tabel E1.2opskrives den resulterende usikkerhed for de målte temperaturer og
relative fugtigheder. Disse bliver beregnet med.
Side XXVIII
Appendiks E
JF = RJS A + Jo A
Der er nu de resulterende usikkerheder på de målte temperaturer og relative fugtigheder.
Dermed er det muligt at beregne usikkerhederne på de beregnede damptryk og dampindhold ved følgende:
A
A
A
O
O
O
K
K
K
=
J = ∙ JFL + ∙ JFM + ∙ JFN O
O2
OQ
Det er dermed nødvendigt at differentiere udtrykket til beregning af damptrykket og dampindholdet. Dette
gøres for henholdsvis temperaturen, T og den relative fugtighed, RF. I dette eksempel er dette kun vist for
det damptrykket beregnet med Rt1, men er samme procedurer for dampindholdet.
cdcA,e
]A^,_`àb
g
lb^`,_f
O 40,429 ∗ RF ∗ e
=
?T − 37,58@A
O
cdcA,e
O
1
]A^,_`àb
g
lb^`,_f
=
∗e
O 100
Disse to udtryk samt de resulterende usikkerheder og middelværdier for temperaturen og den relative
fugtighed indtastes i følgende formel.
A
A
O
O
KF + KF J% = = ∙ J
∙
J
i
jk
O
O
J% = YZ
cdcA,e
g
Aa,_b^`,_f
40,429 ∗ 46,9 ∗ e
?21,5 − 37,58@A
]A^,_`àb
A
A
cdcA,e
1
]A^,_`àb
g
Aa,_b^`,_f
∙ 0,15h + ∗e
∙ 0,77
100
Dette giver en usikkerhed på det beregnede damptryk, Up = 22,6 Pa. Det samme gøres for de andre værdier
og dermed opnås alle usikkerhederne som vist i Tabel E1.3.
Tabel E1.3 – Den samlet beregnet resulterende usikkederhed på de beregnet damptryk og dampindhold.
Samlet beregnet usikkerhed
Rt1_t
Rt2_t
Rt1_RF
Rt2_RF
Rt1
tryk
Rt2
tryk
Rt1
indhold
Rt2
indhold
-
-
-
-
22,6
16,0
0,16
0,12
Side XXIX
Appendiks F
Appendiks F
1. Eksempel på kalibreringskorrektion
Der måles i 4 timer den sidste 1 time udtages til beregning af korrektionsligninger.
I dette eksempel er der kikket på sensor Rt1 anvendt i Forsøg 1, målt på Rockwool med en sensor på hver
side af prøvelegemet.
Der udføres kalibrering ved K2CO3 og 50 % RF ampul.
For den ene time udtaget for K2CO3 måles en middel temperatur på, T = 23,3 °C og en middel relativ
fugtighed på 43,21 %, begge målt med Rt1 sensor.
Får at finde reference værdien for RF foretages lineær interpolation for:
20°q = 43,16%
}
25°q = 43,16%
23,3°q = ?43,16 − 43,16@ ∙
Det giver en reference RF værdi ved 23,3 °C på 43,16 % RF.
23,3 − 20
+ 43,16 →
25 − 20
Der skal gøres opmærksom på her at den aflæste værdi for temperaturen 23,3 °C IKKE er korrigeret.
Der udføres det samme for aflæsningen på 50 % RF ampullen. Ved aflæsning fås en middel målt RF = 49,24
% og en middel temperatur på 23,0 °C. Ved den samme interpolation fås en reference RF værdi på 50,04 %.
Der foretages så en optegning af disse punkter:
1): [43,16 ; 43,21]
Figur F1.1.
60
Dette giver en korrektionsligning på:
2 = 0,88 + 5,37
55
Målt RF [%]
50
Hvor y er den målte relative fugtighed og x er den
sande relative fugtighed, ved omskrivning fås:
=
45
40
35
30
30
40
2 − 5,37
0,88
Som også kan ses i Tabel C1.5.
y = 0,88x + 5,37
50
60
Reference RF [%]
Figur F1.1 – Eksempel på korrektionsligning for Rt1 sensor i
Forsøg 1, uden temperatur korrektion.
Side XXX
2): [50,04 ; 49,24] som vist i
Appendiks E
Der kigges på den samme udtaget periode, her foretages der dog korrektion af den aflæste temperatur.
Aflæst middel temperatur = 23,3 °C, aflæst middel relativ fugtighed = 43,21 % RF
Det er ud fra temperatur kalibreringen fundet at sensor Rt1 måler 0,35 °C for højt. Den målte temperatur
korrigeres dermed som følge:
23,3°C − 0,35°C = 22,95°C ≈ 23,0°C
Denne temperatur anvendes så til at bestemme reference værdien for den relative fugtighed.
20°q = 43,16%
}
25°q = 43,16%
23,0°q = ?43,16 − 43,16@ ∙
Det giver en reference RF værdi ved 23,0 °C på 43,16 % RF.
23,0 − 20
+ 43,16 →
25 − 20
Der udføres det samme for aflæsningen på 50 % RF ampullen. Ved aflæsning fås en middel målt RF = 49,24
% og en middel temperatur på 22,7 °C. Ved den samme interpolation fås en reference RF værdi på 50,01 %.
Der foretages så en optegning af disse punkter:
1): [43,16;43,21]
Figur F1.2.
60
Dette giver en korrektionsligning på:
2 = 0,88 + 5,22
55
50
Målt RF [%]
2): [50,01;49,24] som vist i
Hvor y er den målte relative fugtighed og x er den
sande relative fugtighed, ved omskrivning fås:
=
45
40
2 − 5,22
0,88
Som også kan ses i Tabel C1.6.
y = 0,88x + 5,22
35
30
30
40
50
60
Reference RF [%]
Figur F1.2 – Eksempel på korrektionsligning for Rt1 sensor i
Forsøg 1, uden temperatur korrektion.
Side XXXI
DTU Byg
Institut for Byggeri og Anlæg
Danmarks Tekniske Universitet
Brovej, Building 118
2800 Kgs. Lyngby
Telefon 45 25 17 00
www.byg.dtu.dk

S 12-039 - DTU Byg - Danmarks Tekniske Universitet

Transcription

Similar documents

Ventilation på bevaringsværdige skibe

Motorer og bevaringsværdige skibe

Fugtmåling før gulvlægning

Manual - Ventus

Seminar og generalforsamling i Andelsselskabet Intelligent