Guarded Hot Plate (GHP)

Die Guarded-Hot-Plate-Apparatur bestimmt die Wärmeleitfähigkeit von Isolationsprodukten.

Das GHP-Prinzip basiert auf einem absoluten Messverfahren und benötigt daher keine Kalibrierstandards. Es bietet optimale Genauigkeit im verfügbaren Temperaturbereich.

Die Heizplatte (hot plate) und die Schutzringheizung (guard heater) sind zwischen zwei Probekörpern des gleichen Materials mit annähernd gleicher Dicke (Δx) angeordnet. Typischerweise werden für die Messung zwei Probekörper bevorzugt, es kann jedoch auch nur eine Probe verwendet werden.

Oberhalb und unterhalb der Probekörper befinden sich zusätzliche Heizer (kalte Platten). Diese werden so beheizt, dass sich eine genau definierte, vom Anwender wählbare Temperaturdifferenz (ΔT) zwischen den heißen und kalten Platten und damit über die gesamte Probendicke einstellt.

Ist der Gleichgewichtszustand erreicht, kann der Leistungseingang in die heiße Platte mit der Fläche A gemessen werden.

Der große Vorteil der GHP-Methode ist es, dass es sich um eine absolute Methode handelt, d.h. es ist keine Kalibrierung oder Korrektur erforderlich. Die Wärmeleitfähigkeits- Messwerte im stationären Zustand ergeben sich einfach aus der gemessenen Heizleistung Q, der mittleren Probendicke d, der Messfläche A und dem definierten und gemessenen mittleren Temperaturgradienten ΔT, entlang der Probe bzw. den beiden Probekörpern (der Faktor 2 ergibt sich für 2 Proben):

Damit erhält l die Einheit [W/(m×k)]. Verschiedene Normen, z.B. ISO 8302, ASTM C177 or DIN EN 12667 usw., beschreiben die GHP-Methode.

Mittels GHP-Untersuchungen lassen sich folgende Fragen beantworten:

  • Wie verhält sich ein bestimmter Dämmstoff?
  • Wie könnten Kryotanks optimal isoliert werden?
  • Was ist die optimale Isolierung für Öfen mit unterschiedlichen Temperatur-, Gas- oder Druckverhältnissen? 

Typische GHP-Messung

Die Isolierung von modernen Hausdächern, Kryo-Tanks oder sogar Schiffen erfordert Materialien sowohl mit geringer Wärmeleitfähigkeit und hoher mechanischer Stabilität. Polyurethan (PUR) Schaum bietet diese Eigenschaften. Hier ist ein Vergleich einer Messung von PUR Schaum mit einem HFM bei Raumtemperatur und ein GHP-Test bis zu -160 °C dargestellt. Beide Ergebnisse stimmen perfekt überein. Zusätzlich zeigt das GHP-Ergebnis den Einfluss der Zellengaskondensation (Treibmittel meist Wasser) zwischen -50 °C und -125 °C.

GHP measurement compared to a heat flow meter (HFM)
test (red measurement point) at 25°C; specimen thickness 25 mm

NETZSCH GHP Systems

GHP 456 Titan®

Innovatives Guarded Hot Plate System GHP 456 Titan® zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit von Isoliermaterialien