Патент на изобретение №2285915

(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ ОГРАЖДАЮЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области обследования наружных ограждающих конструкций зданий и сооружений и может быть использовано в системе контроля качества производства строительных работ, а также в области энергетики и др. Сущность: проводят натурные измерения температур и плотности тепловых потоков в реперной точке в реальных климатических условиях эксплуатации здания в период не менее двух суток. Рассчитывают сопротивление теплопередаче в реперной точке путем обработки результатов натурных измерений с отбраковкой отдельных значений сопротивления теплопередаче. Рассчитывают сопротивление теплопередаче в произвольных точках по температурным полям, полученных в результате тепловизионной съемки, и результатам расчета сопротивления теплопередаче в реперной точке. Технический результат: расширение функциональных возможностей и упрощение контроля. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области обследования наружных ограждающих конструкций зданий и сооружений и может быть использовано в системе контроля качества производства строительных работ, а также в области энергетики и др.

Известен метод определения теплотехнических характеристик ограждающих конструкций, включающий регистрацию температуры наружного воздуха за некоторый предшествующий период, мгновенное (в момент проведения тепловизионного обследования) измерение температур и тепловых потоков на внутренней и наружной поверхности ограждения и математическую обработку результатов, в основе которой лежит решение обратной коэффициентной задачи теплообмена вариационным методом [1].

Недостатками этого способа является сложность проведения математической обработки результатов, необходимость наличия информации о конструкции (составе) исследуемого ограждения и неточность расчета погрешности определения теплотехнических характеристик.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций, заключающийся в дистанционном измерении тепловизором полей температур поверхности ограждающей конструкции и вычислении относительного сопротивления теплопередаче [2]. Сопротивление теплопередаче в реперных точках ограждающей конструкции определяют по результатам натурных измерений температур и плотности тепловых потоков в соответствии с ГОСТ 26254-84 [3].

Недостатком известного метода является возможность определения сопротивления теплопередаче лишь при стационарных условиях, которые редко реализуются в реальных климатических условиях, и, поэтому требуется длительный период времени для их обеспечения.

Техническая задача заключается в упрощении способа контроля теплозащитных свойств ограждающей конструкции, сокращении периода обследования и трудозатрат за счет исключения необходимости обеспечения стационарных условий для измерений, при сохранении точности измерений и расширении диапазона условий проведения тепловизионной съемки.

Техническая задача решается таким образом, что в способе контроля теплозащитных свойств ограждающей конструкции, включающем натурные измерения температур и плотности тепловых потоков в реперной точке, определение сопротивления теплопередаче в реперной точке, тепловизионную съемку ограждающей конструкции с последующим определением сопротивления теплопередаче в произвольных точках, согласно изобретению натурные измерения температур и плотности тепловых потоков в реперной точке производят в реальных климатических условиях эксплуатации здания в период не менее двух суток, при этом сопротивление теплопередаче в реперной точке определяют путем обработки результатов натурных измерений с отбраковкой отдельных значений сопротивлений теплопередаче, а сопротивление теплопередаче в произвольных точках определяют по формуле:

где _нт – температура наружной поверхности в произвольной точке, °С;

_нр – температура наружной поверхности в реперной точке, °С;

t_н – температура наружного воздуха, °С;

R_p – сопротивление теплопередаче в реперной точке, м²·°С/Вт, по которому судят о качестве теплоизоляционных свойств ограждающей конструкции.

Натурные измерения температур и плотности теплового потока производят с интервалом регистрации не более 30 мин.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что натурные измерения температуры и плотности тепловых потоков в реперной точке производят в реальных климатических условиях эксплуатации здания в период не менее двух суток, при этом сопротивление теплопередаче в реперной точке определяют путем обработки результатов натурных измерений с отбраковкой отдельных значений сопротивлений теплопередаче, а сопротивление теплопередаче в произвольных точках определяют по формуле, полученной эмпирическим путем, по которому судят о качестве теплоизоляционных свойств ограждающей конструкции.

Тепловизионную съемку осуществляют при наружной температуре, близкой к среднесуточной. Коэффициенты обеспечивают заданную погрешность в диапазоне 0,3…6,0 м²·°С/Вт.

Предлагаемая последовательность измерений и расчетов по приведенной формуле сопротивления теплопередаче позволяет значительно упростить и ускорить определение теплозащитных свойств ограждающей конструкции за счет сокращения времени измерений, при этом получить характеристику теплозащитных свойств ограждающей конструкции с заданной погрешностью. Кроме того, предлагаемый режим измерений обеспечивает достоверность получения теплозащитных характеристик ограждающих конструкций за счет осуществления измерений в условиях эксплуатации ограждающей конструкции в естественных условиях.

Способ осуществляют следующим образом.

Контроль теплозащитных свойств ограждающей конструкции здания осуществляют предпочтительно в зимний период. На глади ограждения определяют характерную зону – реперную точку. Проводят измерение и регистрацию температуры наружного и внутреннего воздуха в помещении, а также температуры и плотности теплового потока на внутренней и наружной поверхности ограждающей конструкции в реперной точке в течение не менее двух суток.

Расчет сопротивления теплопередаче в реперной точке проводят по результатам измерения температур и плотностей теплового потока для каждого i-го измерения по формуле:

где R_p – сопротивление теплопередаче в реперной точке (м²·°С/Вт),

t_вi, t_нi – значения температур соответственно внутреннего и наружного воздуха (°С),

_вi, _нi – значения температур соответственно на внутренней и наружной поверхности (°С),

q_i – значение плотности теплового потока (Вт/м²).

За оценку истинного значения сопротивления теплопередаче в реперной точке принимают среднее значение

где n – количество измерений (объем выборки).

Отбраковку отдельных значений R_pi производят при невыполнении условия

где

– выборочное стандартное отклонение для результата отдельного измерения.

Процедуру отбраковки продолжают до тех пор, пока все единичные значения R_pi будут удовлетворять условию отбраковки.

Погрешность определения сопротивления теплопередаче в реперной точке вычисляют по формуле:

где _приб – приборная погрешность;

_мет – методическая погрешность, определяемая при математическом моделировании нестационарной теплопередачи через ограждающую конструкцию с R₀=R_р и фактическими граничными условиями третьего рода (результатами измерений t_вi, t_тi, _вi, _нi, q_вi, q_нi).

Если

Для сравнения с нормативными или проектными значениями вычисляют приведенное сопротивление теплопередаче при расчетных (нормируемых) температурных условиях:

где _вт – температура внутренней поверхности исследуемого участка, °С;

Приведенное сопротивление теплопередаче наружных ограждающих конструкций рассчитывают по формуле:

где F_т – площадь участка поверхности с сопротивлением R_т, м;

К – количество участков с одинаковым значением сопротивления теплопередаче.

Полученный результат сравнивают с нормируемым значением, таким образом оценивают теплозащитные свойства ограждающей конструкции.

Пример.

Производим контроль теплозащитных свойств ограждающей конструкции здания (наружной стены) в реальных климатических условиях.

По технической документации определяем характерный участок наружной стены (реперную точку), в которой проводим измерения температуры поверхности и тепловых потоков. Кроме того, измеряем температуру воздуха – наружного и внутри здания. Все измерения проводим в течение 2 суток с помощью регистраторов “Терем-3”, “Терем-4”. Регистрацию измеренных величин производим с интервалом 30 минут.

Результаты измерений в графическом виде представлены на чертеже, где на оси абсцисс – точки измерения с интервалом 30 минут, на оси ординат – температура (°С), плотность теплового потока (Вт/м²), сопротивление теплопередаче (м²°С/Вт).

Кривая 1 – температура внутреннего воздуха внутри помещения t_вi, кривая 2 – температура внутренней поверхности стены в реперной точке _вi, кривая 3 – температура наружного воздуха t_нi, кривая 4 – температура наружной поверхности в реперной точке _нi, кривая 5 – плотность теплового потока на внутренней поверхности q_i, кривая 6 – сопротивление теплопередаче реперного участка, рассчитанное по формуле

Сопротивление теплопередаче реперного участка, рассчитанное по результатам измерений в течение первых двух суток (точки 0…96), после отбраковки составляет

Приборная погрешность определения сопротивления теплопередаче составила _приб=0,12 м²°C/Вт, методическая – _мет=0,56 м²°C/Вт.

Суммарная абсолютная погрешность определения сопротивления теплопередаче реперного участка составляет _R=0,57 м²°C/Вт.

Относительная погрешность:

Так как относительная погрешность определения сопротивления теплопередаче реперного участка превышает 15%, измерения продолжаются еще 2 суток (на графике – точки 97…192). Расчет, проведенный по следующему периоду натурного наблюдения, дает следующий результат: _R=0,240 м²°C/Вт.

Относительная погрешность при этом составляет:

Измерение температур и тепловых потоков прекращается, сопротивление теплопередаче реперного участка принимается равным 2.91 м²°C/Вт.

Тепловизионную съемку проводят через сутки после окончания измерений. Средняя температура наружного воздуха во время тепловизионной съемки составила -9,5°С. По полученным термограммам, используя формулу (6), определяют сопротивления теплопередаче в произвольных точках ограждающей конструкции, по которым судят о теплозащитных свойствах ограждающей конструкции здания.

Натурные испытания длились 4 суток. По их результатам определены теплозащитные характеристики ограждающей конструкции здания.

Приведенное сопротивление теплопередаче наружной стены составило 2,67 м²°C/Вт при требуемом 3,13 м²°C/Вт.

Источники информации:

1. Будадин О.Н. и др. Тепловой неразрушающий контроль изделий. Научно-методическое пособие. М.: Наука, 2002.

2. ГОСТ 26629-85 «Метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций». 01.07.86 /прототип/.

3. ГОСТ 26254-84 Здания и сооружения «Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций», 01.01.85.

Формула изобретения

1. Способ контроля теплозащитных свойств ограждающей конструкции, включающий натурные измерения температур и плотности тепловых потоков в реперной точке, определение сопротивления теплопередаче в реперной точке, тепловизионную съемку ограждающей конструкции с последующим определением сопротивления теплопередаче в произвольных точках, отличающийся тем, что натурные измерения температур и плотности тепловых потоков в реперной точке производят в реальных климатических условиях эксплуатации здания в период не менее двух суток, при этом сопротивление теплопередаче в реперной точке определяют путем обработки результатов натурных измерений с отбраковкой отдельных значений сопротивлений теплопередаче, а сопротивление теплопередаче в произвольных точках определяют по формуле

где _нт – температура наружной поверхности в произвольной точке, °С;

_нр – температура наружной поверхности в реперной точке, °С;

t_н – температура наружного воздуха, °С;

R_p– сопротивление теплопередаче в реперной точке, м²·°С/Вт, по которому судят о качестве теплозащитных свойств ограждающей конструкции

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что натурные измерения температур и плотности теплового потока производят с интервалом регистрации не более 30 мин.

РИСУНКИ

Другие изменения, связанные с зарегистрированными изобретениями

Изменения:

Зарегистрирован переход исключительного права без заключения договора
Дата и номер государственной регистрации перехода исключительного права: 05.02.2010/РП0000530
Патентообладатель: Открытое акционерное общество “Научно-исследовательский центр “Строительство”; Общество с ограниченной ответственностью «АПК-Эксперт»
Прежний патентообладатель: Федеральное государственное унитарное предприятие “Научно-исследовательский центр “Строительство”; Общество с ограниченной ответственностью «АПК-Эксперт»

Номер и год публикации бюллетеня: 29-2006

Извещение опубликовано: 27.04.2010 БИ: 12/2010