Capteur de flux thermique

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Exemple d'un capteur de flux de chaleur. L'image est le modèle gSKIN XO 67 7C[1]. Ce capteur sert à mesurer le flux de chaleur, ou lorsqu'il est utilisé en combinaison avec des capteurs de température pour effectuer des mesures de la valeur U.

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 peut être mesurée. 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 watt par mètre carré.

Application[modifier | modifier le code]

Les capteurs de flux thermique peuvent être utilisés en un grand variété 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.

Des autres applications possibles comprennent la mesure des écoulements des liquides[2], et la mesure de température en utilisant des méthodes non-invasive[3] et mesurant la performance laser[4].

Principe d'un capteur de flux thermique

Applications en la physique du bâtiment[modifier | modifier le code]

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 grande quantités d’énergie sont usé 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[5].

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[6].

Applications en l’industrie du textile[modifier | modifier le code]

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[7].

Lignes directrices de mesure[modifier | modifier le code]

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 grand.

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 est nécessaire pour une mesure fiable en conformité avec les normes (ISO 9869)[8], mais la réduction des temps de mesure donnent aussi une bonne indication de la valeur U.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en) « gSKIN Heat Flux Sensor » (consulté le 13 septembre 2016)
  2. Zheng Yu Hu, CLEAN HEAT FLUX SENSOR FOR ASH FOULING MONITORING (lire en ligne)
  3. « ZDB OPAC - results/shortlist », sur dispatch.opac.d-nb.de (consulté le 13 septembre 2016)
  4. « High-precision thermal sensors for laser power detection and heat flux measurements », sur www.waldytech.com (consulté le 13 septembre 2016)
  5. (de) « U-Value Measurement instead of U-Value Calculation », sur U-Value and Building Physics (consulté le 13 septembre 2016)
  6. greenTEG AG Switzerland: Thermal Sensing & Energy Harvesting, « U-Value Measurements with greenTEG's U-Value Kit »,‎ (consulté le 13 septembre 2016)
  7. Zeinab S. Abdel-Rehim, M. M. Saad, M. El-Shakankery and I. Hanafy, TEXTILE FABRICS AS THERMAL INSULATORS (lire en ligne)
  8. « 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 13 septembre 2016)

Voir aussi[modifier | modifier le code]