Capteur de flux thermique
Un capteur de flux thermique (anglais: Heat Flux Sensor, allemande: Wärmeflusssensor) est un nom ordinairement utilisé pour un transducteur produisant un signal proportionnel au flux thermique local. Ce flux de chaleur peut avoir des origines différentes, en principe les flux thermiques par convection, radiation et conduction peuvent être mesurés. Les capteurs de flux thermiques sont connus sous différents noms tels que transducteurs de flux thermique, jauges de flux thermiques, plaques de flux thermique. Ils sont constitués de petits thermocouples connectés en série. Certains instruments sont en fait des capteurs spécifiques du flux thermique comme les pyranomètres (pour la mesure de rayonnement solaire). On trouve aussi les jauges de Boelter Schmidt (pour la mesure de flux de chaleur du feu). Dans le SI le flux de thermique est mesuré en watts et la densité de flux thermique en watts par mètre carré.
Application
Les capteurs de flux thermique ont un grand nombre d’applications. Les domaines prometteurs sont les analyses de qualité de l’isolation des bâtiments ou de la détermination des propriétés thermiques des matériaux textile en utilisant le coefficient de transfert de chaleur.
D'autres applications possibles comprennent la mesure des écoulements des liquides[1], et les mesures de températures en utilisant des méthodes non-invasives[2] et mesurant la performance laser[3].
Applications en la physique du bâtiment
Ce capteur de flux thermique est souvent utilisé pour mesurer le flux de chaleur ou pour déterminer la valeur U des bâtiments quand il est utilisé en combinaison avec deux sondes de température.
Chaque jour de grandes quantités d’énergie sont utilisées pour le chauffage et le refroidissement des bâtiments dont beaucoup ne sont pas suffisamment isolés thermiquement et ne répondent pas aux normes modernes.
Ainsi c’est important d’avoir la possibilité pour mesurer la qualité d’isolation thermique pour déterminer et le coefficient de transfert de chaleur. L'utilisation de capteurs de flux de chaleur permet de faire cela[4].
Selon la loi de transfert thermique le courant thermique à travers une surface, un mur d’un bâtiment par exemple, est directement proportionnel à la différence entre la température intérieure et la surface extérieure de l'objet (ou température ambiante). Ce facteur de proportionnalité est nommé coefficient de transfert de chaleur ou valeur U. Plus petit la valeur U d’un élément plus mieux son isolation[5].
Applications en l’industrie du textile
Le flux thermique est un paramètre important en le développement des textiles avec des propriétés spéciaux comme pour les vêtements de sport ou les vêtements protégeant contre le feu. En utilisant le capteur de flux thermique le coefficient de transfert de chaleur peut être déterminé. C’est une propriété de matériau et d’usinage[6].
Lignes directrices de mesure
Afin de déterminer le flux de chaleur à travers un élément de construction un capteur de flux de chaleur doit être placé sur la surface de l'élément. Lorsque le capteur de flux de chaleur est placé sur la surface de la paroi, on doit veiller à ce que la résistance thermique supplémentaire ne devienne pas trop grande.
La valeur U peut être calculée par un capteur de flux de chaleur, en combinaison avec deux capteurs de température. En mesurant la chaleur qui passe à travers un élément de construction par seconde, et de combiner cela avec les températures intérieure et extérieure, l'U-valeur peut être déterminée de manière empirique. 72 heures et une différence de température d'au moins 5 °C mesure sont nécessaires pour une mesure fiable en conformité avec les normes (ISO 9869)[7], mais la réduction des temps de mesure donnent aussi une bonne indication de la valeur U.
Notes et références
- Zheng Yu Hu, CLEAN HEAT FLUX SENSOR FOR ASH FOULING MONITORING (lire en ligne)
- « ZDB OPAC - results/shortlist », sur dispatch.opac.d-nb.de (consulté le )
- « High-precision thermal sensors for laser power detection and heat flux measurements », sur www.waldytech.com (consulté le )
- (de) « U-Value Measurement instead of U-Value Calculation », sur U-Value and Building Physics (consulté le )
- greenTEG AG Switzerland: Thermal Sensing & Energy Harvesting, « U-Value Measurements with greenTEG's U-Value Kit », (consulté le )
- Zeinab S. Abdel-Rehim, M. M. Saad, M. El-Shakankery and I. Hanafy, TEXTILE FABRICS AS THERMAL INSULATORS (lire en ligne)
- « ISO 9869-1:2014 - Thermal insulation -- Building elements -- In-situ measurement of thermal resistance and thermal transmittance -- Part 1: Heat flow meter method », sur ISO (consulté le )
