Onderzoek naar thermische isolatie (deel 1)

Woensdag 9 Maart ben ik samen met Robin begonnen aan een onderzoek naar thermische isolatie voor de Easygrill. We hadden besloten om het isolatiemateriaal, siliconenrubber, in de grill te verwerken zodat we daar tests mee konden uitvoeren. Er is aan de binnenkant van de behuizing een laag siliconenrubber van 1 mm dikte aangebracht. Dit hebben we alleen gedaan in de bovenkant van de grill.

Tijdens de test hebben we een aantal waardes bijgehouden:

• De tijd
• De binnentemperatuur (op de bakplaten)
• De buitentemperatuur (oppervlakte van de behuizing aan de bovenkant)
• Het vermogen
• De status (verwarmingselementen aan of uit)

Onze hypothese was dat de geïsoleerde grill een lagere buitentemperatuur zal behalen dan de normale grill. Ook vermoeden wij dat de geïsoleerde grill daarom minder energie zal gebruiken.

Tijdens de test hebben we twee grills voor een halfuur lang getest. Eén geïsoleerde grill en een normale grill. Daaruit kregen we de volgende waardes.

Grill 1 (normale grill)

Tijd (mm:ss)	Tbinnen (˚C)	Tbuiten (˚C)	Status
00:00	24,5	24,5	Aanschakelen
01:00	32	-	Aan
02:00	51,7	36	Aan
05:43	255	88	Uitschakelen
18:17	201	87	Aanschakelen
19:09	201	90	Uitschakelen
24:25	205	93	Aanschakelen
25:14	205	94	Uitschakelen
30:00	207	93	Uit

Grill 2 (Geïsoleerde grill)

Tijd (mm:ss)	Tbinnen (˚C)	Tbuiten (˚C)	Status
00:00	24,5	24,5	Aanschakelen
01:00	27	24,5	Aan
02:00	47	-	Aan
05:35	247	62	Uitschakelen
18:10	199	85	Aanschakelen
19:19	204	84	Uitschakelen
26:11	201	83	Aanschakelen
27:14	204	83	Uitschakelen
30:00	220.1	84	Uit

Tijdens deze test viel op dat van beide grills het vermogen 1400W was. Hierin was dus geen verschil te merken, dus de andere waardes worden daar niet door beïnvloed. Wat verder wel erg opvalt is dat de opwarmingstijd per grill nogal verschilt. We vermoeden dat dit komt door onderlinge afwijkingen in de thermostaat.

Het eindresultaat laat zien dat de geïsoleerde grill een buitentemperatuur heeft die gemiddeld 10 ˚C lager ligt dan de normale grill. Daaruit zou je kunnen opmaken dat deze grill energiezuiniger is dan de normale grill. Toch heeft de geïsoleerde grill tijdens deze test meer energie verbruikt dan de normale grill. Dit is erg tegenstrijdig en ontkracht onze hypothese. Hoe dit veroorzaakt wordt hebben we nog niet kunnen verklaren. Heel misschien komt dit ook door de afwijkingen in de thermostaat.

In ieder geval is het eindresultaat nog lang niet bereikt aangezien ons doel is om de behuizing van de grill maximaal 50°C te laten worden.

Toch zal er ook in het ontwerp van de grill rekening moeten worden gehouden met de warmtegeleiding van de bakplaten naar de behuizing. Tijdens de test viel namelijk ook op dat de temperatuur aan de randen van de bovenkant veel warmer is dan in het midden. Dit komt omdat de bakplaten buiten de behuizing uitsteken. Dit is ook enorm gevaarlijk omdat dit uitstekende deel temparuren behaalt van dik 180°C. Daarom willen we proberen dit binnen de grill weg te werken. Als dit goed lukt scheelt dit ook weer flink in de temperatuur van de behuizing.

Feedback van anderen

• Met name de andere groepen van Willem Haak hadden veel interesse in dit experiment. Daarvan hebben we ook gehoord dat wij goed bezig zijn met het uitzoeken van belangrijke zaken.
• Ook Meneer Wattéz vind dat wij erg goed bezig zijn. Hij heeft nog geen andere groepen tests zien uitvoeren en vindt dat wij hiermee een flinke voorsprong kunnen halen op andere groepen. Hij zei ook dat het belangrijk is om dit soort tests uit te voeren omdat je dan geen aannames doet maar feiten aantoont. Dit kon hij weer goed onderbouwen omdat het experiment aantoonde dat onze hypothese niet klopte.

Wat heb ik hiervan geleerd?

• Het is belangrijk om dit soort tests uit te voeren omdat je aannames lang niet altijd kloppen.
• Er zijn veel verschillende factoren die een test kunnen beïnvloeden. Soms is het heel lastig te achterhalen wat een waarde beïnvloed.
• Theoretisch gezien betekend een lagere buitentemperatuur, minder energie afgave aan de omgeving. In de praktijk blijkt dit dus niet altijd te kloppen.
• De uitstekende bakplaten zijn enorm gevaarlijk, vóór dit experiment had ik hier nog niet over nagedacht.
• Goedkope onderdelen kunnen zorgen voor afwijkingen zoals in dit geval met de thermostaat.
• Siliconenrubber is een redelijk isolerend materiaal. Toch zijn er nog beter isolerende materialen te vinden.

Op welke leerdoelen is dit van toepassing?

• Leerdoel 1.6 Je kunt ecologisch verantwoord ontwerpen rekening houdend met andere kwadranten van het zonnewiel.
• Leerdoel 4.1 Je kunt huishoudelijke apparaten determineren.
• Leerdoel 4.2 De eigenschappen en globale werking van deze componenten verklaren.
• Leerdoel 4.4 Je kunt essentiële fysische metingen uitvoeren.
• Leerdoel 4.5 Je kunt de opgedane kennis en informatie toepassen op nieuwe ontwerpen.