Verfüllmaterialien
Für Kabelgräben und geothermische Anlagen werden I. d. R. Hinterfüllungen mit geringem thermischem Widerstand / hoher Wärmeleitfähigkeit benötigt. Wie Sand und Boden im Allgemeinen bestehen Verfüllmaterialien aus festen Körnern (Matrix) und Porenvolumen. Ein gutes Verfüllmaterial zeichnet sich durch eine hohe Matrix-Wärmeleitfähigkeit und ein geringes Porenvolumen (d. h. eine hohe Verdichtung) aus. Messungen der Wärmeleitfähigkeit helfen bei der Auswahl eines geeigneten Materials für Ihren Anwendungsfall.
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Materialzusammensetzung
MaterialzusammensetzungDie Matrix-Wärmeleitfähigkeit natürlicher Materialien reicht von ca. 0.5 bis 12.5 W/mK, wobei reiner Quarzsand die höchsten Werte aufweist. Zuschlagstoffe wie Zement oder Bentonit können zwar die Dichte erhöhen, aber verbessern nicht unbedingt die Wärmeleitfähigkeit, weil ihre Matrixwärmeleitfähigkeit unter der von Quarzsand liegt. Wärmeleitfähigkeitsmessungen helfen bei der Entscheidung, ob und welche Zuschlagstoffe im konkreten Fall sinnvoll sind.
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Kornverteilung und Verdichtung
Materialien mit weitgestufter Kornverteilung lassen sich gut verdichten und haben daher ein geringes Porenvolumen und niedrige thermische Widerstandswerte. Feinkörnige Materialien ohne Grobanteil und Grobsande ohne Feinanteil erzielen keine hohen Wärmeleitfähigkeiten. Wenn kein geeignetes Verfüllmaterial verfügbar ist, können die thermischen Eigenschaften durch Mischen eines feinkörnigen mit einem grobkörnigen Sand verbessert werden.
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Wassergehalt
Der thermische Widerstand von Sand und Bodenmaterial sinkt mit steigendem Wassergehalt. Verfüllmaterialien sollten einen möglichst niedrigen thermische Widerstand aufweisen, eine getrocknete Probe stellt daher den Worst Case dar. Um verschiedene Materialien zu vergleichen, ist es sinnvoll, auch eine gesättigte Probe (den Best Case) zu messen.
Der Zusammenhang zwischen Wassergehalt und thermischem Widerstand von Sand und Bodenproben is nicht linear. Zwei Materialien können also identische thermische Widerstände sowohl im gesättigten als auch im trockenen Zustand aufweisen, sich aber bei dazwischenliegenden Wassergehalten (wie sie typischerweise im Gelände vorliegen) unterschiedlich verhalten.
Trockenkurven
Eine Trockenkurve deckt den gesamten Wertebereich des thermischen Widerstands für das untersuchte Material ab: Eine gesättigte Probe wird in 5 bis 10 Schritten getrocknet bis das Gewicht konstant bleibt. In jedem Schritt wird der thermische Widerstand bestimmt und über dem Wassergehalt aufgetragen.
Unsere Dienstleistung
Wir bieten Messungen bei jedem gewünschten Wassergehalt (trocken, gesättigt, feldfeucht) oder erstellen vollständige Trockenkurven. Ergebnisse werden als Wärmeleitfähigkeit in W/mK oder thermischer Widerstand in mK/W angegeben.