Главная
Новости
Статьи
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон





















Яндекс.Метрика

Контактные методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций


В теории теплоустойчивости анализ формирования температурного поля ограждающих конструкций основывается на законе периодического гармонического колебания температуры по косинусоидальной зависимости. В действительности внешние воздействия, например, колебания наружной температуры воздуха, являются апериодическими, отличающимися от гармонических. Тепловая инерция ограждений, апериодичность нестационарных процессов в них, определяет длительность перестройки теплового режима по сечению всей конструкции, и особенно на её внутренней поверхности. Время перестройки (релаксации) в нестационарном режиме зависит от температуропроводности материалов аn = Лn/Сn.рn, м2/с и толщины конструкции.
Для типовых конструкций наружных стен длительность релаксации температурного поля оценивается в двое - трое суток. За этот временной период начальные условия нестационарного процесса, определенные в момент времени т1, уже не должны влиять на температурное поле, установившееся в момент времени т2, и только после этого тепловой поток q2(т2) будет соответствовать tн(T1). А так как tн = f(т), то на точность натурных измерений всегда оказывает влияние предшествующая история развития теплового режима ограждающей конструкции.
Уменьшение влияния релаксации температурного поля на точность определения сопротивления теплопередаче ограждений в натурных условиях выполняется путём использования методики «средних значений» или применением экспресс метода измерений.
В методике «средних значений» в результате обработки данных измерений, выполненных за определенный промежуток времени, отклонения величин At и Aq от средних (истинных) значений взаимно нивелируются, и должны обеспечивать ошибку определения RТ не превышающую 15 %.
Использование экспресс методов базируется на особенностях формирования температурного поля ограждающих конструкций. Как отмечено выше, нормативная литература основывается на рассмотрении тепловлажностного режима ограждающих конструкций в стационарных условиях. Нестационарность процессов учитывается дополнительным вводом характеристик, полученных при рассмотрении теплового режима ограждений при гармонических колебаниях температуры воздуха. Например, для наружной стены здания, при гармонических колебаниях температуры наружного воздуха и постоянной температуре воздуха в помещениях, на внутренней поверхности её температура рассчитывается по формуле (3.3). Из данной зависимости следует, что перестройка температурного поля по сечению и на поверхности ограждения зависит от величины показателя сквозного затухания температурной волны, определяемого по формуле (3.5), и величины запаздывания сквозного проникновения колебания во времени, рассчитываемого по выражению (3.19). В инженерных расчетах оба показателя определяются путем учёта условий их влияния на температурную волну по двум факторам. Первый фактор - влияние граничных условий на наружной поверхности стены, и второй - затухание волны при прохождении «п» материальных слоев ограждения.
При учёте только граничных условий, величина епов для реальных конструкций ограждений изменяется в пределах от 0,24 до 1,4 ч. при T = 24 ч.
Показатель затухания при переходе температурной волны от наружного воздуха к наружной поверхности ограждения, определяемой по формуле (3.6), равен vн = 1,4...1,6 ч.
Таким образом, внутренние слои ограждений начинают реагировать на перестройку температурного поля через 0,24...1,60 ч. с момента изменения наружной температуры воздуха. Выполнение измерений в этот промежуток времени позволяет фиксировать характеристики теплового режима ограждения присущие временному интервалу продолжительности измерения, т.е. практически стационарные, но с учётом развития температурного поля, которая вносит в результаты систематическую ошибку.
Для определения действительных теплозащитных характеристик ограждающих конструкций и, в частности, величин сопротивления теплопередаче, применяются методы натурных исследований, с определением удельного теплового потока. Мощность теплового потока, проходящего через ограждающую конструкцию через единицу площади пропорциональна разности температур воздуха по обе стороны его и обратно пропорциональна сопротивлению теплопередаче.
Измерив удельный тепловой поток и распределение температур по сечению ограждения и в воздушных потоках омывающих его, определяется сопротивление теплопередаче и, при необходимости, термическое сопротивление каждого слоя.
Для определения поверхностной плотности теплового потока через ограждающую конструкцию используются преобразователи теплового потока (ИТП). В дальнейшем преобразователи теплового потока будем именовать - тепломерами.
В основу работы типового тепломера (рис. 3.3) положен принцип дополнительной стенки с незначительным по сравнению с исследуемой конструкцией термическим сопротивлением. Зная термическое сопротивление дополнительной стенки Rд (тепломера) и температуру на ее поверхностях t1 и t2, можно определить удельный тепловой поток, проходящий, через прибор, по формуле

где Rд - термическое сопротивление, м2*°С/Вт.
При стационарных условиях теплопередачи этот тепловой поток будет равен тепловому потоку, проходящему через исследуемую конструкцию.
Постоянное значение коэффициента теплопроводности тепломера и, следовательно, его термического сопротивления в различных влажностных условиях обеспечивается применением плотных не-увлажняемых материалов рабочего и защитных слоев. Общая толщина тепломера от 3 до 10 мм в совокупности с высоким коэффициентом теплопроводности используемых материалов обеспечивает его незначительное термическое сопротивление.
Для определения удельного теплового потока целесообразно измерять непосредственно разность температур t2 и t1 дифференциальной термопарой. Поскольку эта разность достаточно мала, для повышения точности измерения в прибор заложена батарея, состоящая из нескольких тысяч последовательно соединенных термопар. Проводники термобатареи выведены на наружные клеммы. Тепломер желательно выполнять круглой формы, что исключает влияние углов на результаты измерений. Устанавливается он стационарно на внутренней поверхности исследуемого ограждения. Для этого выбирается гладкий участок, обеспечивающий плотное примыкание поверхности тепломера к исследуемой конструкции. Обеспечение плотного прилегания прибора к конструкции достигается креплением его на слое жидкого алебастра, вазелина толщиной 0,5—1,5 мм или клея.

Участок ограждения, выбранный для установки тепломера, должен быть характерным для всей конструкции и удален от элементов, изменяющих направление теплового потока (стыки внутренних и наружных стен, наружных стен с междуэтажными перекрытиями, граней оконных проемов и т.п.), на 1,5-2 м.
Желательно, чтобы в период наблюдения колебания температуры воздуха в помещении не превышали ±0,2°С. При больших колебаниях точность измерений резко снижается.
Длительность испытаний, обеспечивающая достаточную точность результатов измерений, зависит от массивности исследуемой конструкции.
При непрерывной записи показаний тепломеров и термодатчиков в течение нескольких дней строится график изменения э.д.с. тепломера, температуры внутреннего и наружного воздуха по данным приборов, делающих отсчет каждый час или половину часа.
В качестве расчетного участка для ограждений с тепловой инерцией D=1,5...4,0 используют суточный участок трехчетырехдневного графика с минимальными температурными колебаниями.
Удельный тепловой поток, Вт/м2, проходящий через исследуемую конструкцию, определяют по формуле

где е - э.д.с. тепломера, мВ;
k - постоянная тепломера, Вт/(м2*мВ).
Постоянная к является паспортной величиной для каждого тепломера.
Для измерения температур на поверхности, по сечению ограждений, а также в воздухе, необходим комплект датчиков.
Минимальное количество датчиков температуры - 4 шт., они располагаются: в помещении на расстоянии 10 см от внутренней поверхности ограждения; на внутренней и наружной поверхностях ограждения; снаружи на расстоянии 10 см от наружной поверхности ограждения.
Для непрерывной регистрации значений температуры и удельного теплового потока в исследуемом ограждении могут быть использованы автоматические самопишущие приборы. В качестве датчиков температуры могут быть использованы термометры сопротивления или термопары.
Сопротивление теплопередаче ограждения и термические сопротивления отдельных конструктивных «п» слоев определяют соответственно по формуле (3.2) и (3.26).

Определение основных теплотехнических характеристик ограждающих конструкций зданий и сооружений в натурных условиях их эксплуатации реализуется на основе комплексного использования контактных датчиков температур и тепловых потоков (тепломеров), объединенных в единую систему измерения и регистрации на основании автономных измерительных комплексов. Они позволяют вести сбор данных с датчиков и сохраняют результаты измерений в памяти приборов. Измерения проводятся в соответствии с требованиями ГОСТ 26254-84 и ГОСТ 25380-82.
Для определения тепловых потоков через ограждающие конструкции зданий экспресс методом, в институте технической теплофизики HAH Украины, разработали серию приборов названных измерителями тепловых потоков (ИТП) и методику проведения измерений с их использованием. Правильность определения удельной мощности тепловых потоков через ограждающие конструкции по указанной методике, по мнению авторов, обеспечивается за счет правильного выбора ИТП и выполнения измерений согласно стандарту ГОСТ 25380-2002.
Продолжительность измерений определяется снятием показаний с шагом по времени не менее 2 минут и проведением их до тех пор, пока не будут получены подряд 5...10 одинаковых значений по одному ИТП или групп показаний при наличии двух и более ИТП. Показания считаются одинаковыми, если различие между ними не превышает ±5 единиц третьей (или четвертой) значащей цифры.
В процессе выполнения исследований, результаты которых приведены в данной монографии, были использованы, как методики измерений, регламентируемые ГОСТ 26254-84, так и экспресс методы.
Для проведения многодневных измерений с автоматической записью показаний использовался многоканальный контроллер КТП-04.016 в комплекте с датчиками плотности теплового потока и температуры (рис. 3.4).

Датчики температуры и их характеристики приведены в табл. 3.3.
Плотность теплового потока измеряется датчиком ТВ-127-1.0-2.5. Диапазон измерения 0...10 мВ. Максимальный измеряемый уровень удельной плотности теплового потока 24 Вт/м2.
Коэффициент пропорциональности пересчета показаний прибора КТП-04.016 в плотность теплового потока для датчиков-тепломеров приведены в табл. 3.4.
При выполнении исследований в натурных условиях были использованы приборы фирмы ТЕХНО-АС: пирометр инфракрасный С-110, измеритель самопишущий ИС-201, термометры контактные цифровые ТК-5.01 и др. оборудование. В качестве тепломеров, используемых при экспресс методах оценки тепловых потоков через ограждения, были применены измерители плотности тепловых потоков ИПП-2М, ИТП-23, ИТП-МГ4.03 «Поток», ТВ-127 и др.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: