Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Энергоэффективность объектов строительства. Курс лекций по направлению подготовки 08.04.01 «Строительство»
.pdf
стенке» параллельно по тепловому потоку и соединенных последовательно
по генерируемому сигналу. «Вспомогательная стенка» и батарея термопар
образуют преобразователь теплового потока.
Схема измерения плотности теплового потока приведена на рис. 2.1.
Рис. 2.1. Схема измерения плотности теплового потока:
1 – ограждающая конструкция; 2 – преобразователь теплового потока;
3 – измеритель э.д.с.
Для измерения плотности теплового потока, проходящего через ограждающую конструкцию, на ее внутренней поверхности устанавливают преобразователь теплового потока в выбранной точке базового участка. Преобразователи теплового потока закрепляют на поверхности ограждающей конструкции, и проводят измерения теплового потока в соответствии
с [11].
Данные измерений температуры и плотности тепловых потоков регистрируют круглосуточно с интервало
м не более 1
ч.
Продолжительность измерений определяют по результатам предварительной обработки данных измерений в ходе испытаний, по которым выбирают период с отклонением среднесуточной температуры наружного воздуха от среднего значения за этот период в пределах ±1,5 °С. Продолжительность измерений должна составлять не менее 1 суток для ограждающих
конструкций с тепловой инерцией до 1,5 и не менее 3 суток для конструкций
с большей тепловой инерцией. Проектное значени
е тепловой
инерции
ограждения определяется согласно [3].
Одновременно со съемкой внутренней поверхности проводят измерения
температур внутреннего воздуха на расстоянии 100–150 мм от внутренней
поверхности каждого базового участка и по вертикали на расстоянии 100,
21
250, 750 и 1500 мм от пола и 100 и 250 мм от потолка. Для помещений вы-
сотой более 5000 мм датчики температуры устанавливают по вертикали дополнительно с шагом 1000 мм. Для измерения температуры воздуха у поверхности светопрозрачной ограждающей конструкции на расстоянии 100–
150 мм от поверхности стекла по вертикальной оси образца устанавливают
с каждой стороны не мен
ее тр
ех термодатчиков.
Датчики для измерения необходимых параметров, в том числе значения
плотности теплового потока, проходящего через ограждающую конструкцию, устанавливаются в соответствии с требованиями [11].
Выбирают характерные для всей испытываемой ограждающей конструкции базовые участки. Выбранные на ограждающей поверхности здания участки для измерений должны иметь поверхностный слой из одного
мат
риала, одинаковой обработки и состояния поверхности, иметь одинако-
е
вые условия по лучистому теплообмену и не должны находиться в непосредственной близости от элементов, которые могут изменить направление
и значение тепловых потоков.
Датчики плотно прижимают по всей поверхности к ограждающей конструкции и закрепляют в этом положении, обеспечивая постоянный контакт
датчика с поверхностью исследуемых участков в течение всех последующих измерений. При креплении датчика между ним и огра
дающей кон-
ж
струкцией не допускается образование воздушных зазоров. Для их исключения на участке поверхности в местах измерений наносят тонкий слой технического вазелина, перекрывающий неровности поверхности.
Измерения плотности теплового потока при использовании прибора
ИТП-МГ «Поток» проводят после во
сстановлен
ия условий теплообмена в
помещении вблизи контрольных участков ограждающих конструкций, искаженных при выполнении подготовительных операций, и после восстановления непосредственно на исследуемом участке прежнего режима теплообмена, нарушенного при креплении преобразователей.
Режим теплообмена на участке измерения восстанавливается ориенти-
ровочно через 5–10 мин.
Показателем завершения переходного режима теплообмена и во
ности проведения измер
ений плотности теплового потока может считаться
змож-
повторяемость результатов измерения плотности тепловых потоков в пределах установленной погрешности измерения.
По результатам натурных измерений в соответствии с [11] определяют
сопротивление теплопередаче базового участка ограждающей конструкции.
Результаты измерений оформляют в форме протокола измерений.
Измерение времени остывания воздуха внутри здания
После проведения тепловизионного обследования и измерений плотности теплового потока приступают к измерению времени остывания воздуха
внутри помещений здания.
22
Временем остывания считается время, за которое снизится температура
внутреннего воздуха в контрольных точках ниже температуры внутреннего
воздуха, регламентированной нормативными документами.
Измерения производятся без воздействия солнечного облучения, в ночное время.
В помещениях закрываются все окна и входные двери, здание отключается от источника тепловой энергии. В помещениях здания устанавливаются логгеры темп
ературы для постоянной записи темп
ературных значений. Логгеры располагают на разных этажах (первом, последнем и среднем)
в угловых и неугловых помещениях.
Расположение логгеров фиксируют на схеме.
Измерения проводятся в течение не менее 5 часов, после чего с логгеров
считывается архив измерений и определяется время остывания здания.
Результаты измерений оформляют в форме протокола.
Обработка результатов измерений фактических
теплотехнических характеристик
Обработка результатов тепловизионного контроля
Обработка результатов контроля при проведении качественного анализа
заключается в обработке и расшифровке термограмм. Записанные на носитель цифровой информации термограммы анализируют, идентифицируют
зоны температурных аномалий и принимают решение о соответствии аномалии скрытому дефекту или конструктивным особенностям контролируемого объекта.
По результатам анализа термограмм наружной и внутренней поверх
стей ограждающих конструкций
выявляют температурные аномалии, свя-
но-
занные с нарушением теплозащитных свойств (участки экс- и инфильтрации; увлажненные участки; участки, материал которых не соответствует
проекту; смещение закладных деталей и т.п.). Геометрический размер выявленного дефекта определяют по термограмме относительно геометрического репера, которым может служить откос окна, расстояние между стыками панелей ограждающей конструкции и т.п. Дефектные участки заносят
в дефектную ведомость.
Для на
ядности представления результатов рекомендуется компьютер-
гл
ное совмещение видимого и теплового изображения одного и того же
участка конструкции или оконтуривание дефектных зон на видимом изображении после их обнаружения на термограммах.
Оценку тепловых аномалий следует проводить как по величине тем
п
ературного перепада в зоне аномалии, так и методом сравнения с реперной
зоной.
23
Тепловые аномалии отображаются на термограммах в виде областей по-
A
вышенной или пониженной температуры, которые соответствуют:
конструктивным особенностям объекта контроля;
неоднородностям коэффициента излучения, поверхности;
неоднородностям теплообмена с окружающей средой (например, в
связи с неоднородностью и неравномерной толщиной тепловой изоляции);
дефектам.
Количественный анализ результатов контроля заключается в определении численных значений характеристик контролируемого объекта и обнаруженных дефектов
Расчеты и анализ термограмм проводят в соответствии с требованиями
нормативной технической документации на контролируемый объект.
Температуры изотермических поверхностей участков τ в °С определяют
по формуле
LB
в
, (2.6)
где А, В – коэффициенты градуировочной характеристики тепловизора,
°С;
L – выходной сигнал тепловизора от изотермической поверхно-
сти.
Температурное поле изображают в виде семейства изотерм на подготовленном в масштабе от 1:20 до 1:200 эскизе соответствующего участка
ограждающей конструкции. На эскизе наносят прямоугольную сетку с координатными осями, начало координат которой совмещают с характерной
деталью этого участка. Дл
я построения семей
ства изотерм негативное изображение термограммы проецируют с помощью проектора на подготовленный эскиз, помещенный на проекционный столик. Увеличение и угол
наклона проекционного столика выбирают так, чтобы проекция геометрического репера совпала с его изображением на эскизе. Последовательно заменяя термограммы одного и того же участка ограждения с различными
изображениями изотерм, на эскиз пе
ре
носят положение изотерм и проставляют на них значения температур. Линию изотерм на эскизе проводят по
средней линии изображения изотермической поверхности. Значения температур фиксируют. В настоящее время большинство компаний-производителей тепловизионного оборудования разработало программное обеспечение,
позволяющее выполнять вышеуказанные работы в автоматическом режиме,
используя ЭВМ.
Оценку максимального значения относительной си
стемат
ической по-
грешности определения относительного сопротивления теплопередаче
24
,
r
c
обусловленную нестационарными тепловыми воздействиями на ограждающую конструкцию, подлежащую контролю качества теплоизоляции, производят по формуле
rtAА
1
c нн
tt z
вн 1 в,бв,дн,бн,д
где t
, tн – средние значения температур соответственно внутреннего и
в
zR R
1, 8 1 ,
0 бв бн
в
RR
дв дн
(2.7)
наружного воздуха за период наблюдений, °С;
, А – амплитуды суточных колебаний температуры накануне теп-
А
в
ловизионного контроля соответственно внутреннего и
наружного воздуха, определяемые как разность между максимальными и среднесуточными значениями температур
воздуха, °С;
t –
вариация среднесуточных температур наружного воздуха,
н
определяемая как разность между максимальным и минимальным значениями среднесуточных температур наружного воздуха за период предварительных наблюдений, °С;
– коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограж-
α
в
дающей конструкции, принимаемый согласно нормативной
2
документации, Вт/(м
R
, Rд – сопротивление теплопередаче соответственно базового
б
·°С);
участка и участка с нарушением теплоизоляции, вычисляе-
2
мое по нормативно-технической документации, м
,
в,б
в,д
затухание амплитуды колебаний температуры внутреннего
–
·°С/Вт;
воздуха относительно амплитуды колебаний температуры
внутренней поверхности;
,
н,б
н,д
затухание амплитуды колебаний температуры наружного
–
воздуха относительно амплитуды колебаний температуры
внутренней поверхности соответственно базового участка и
участка с нарушением теплоизоляции, вычисляемое по нормативно-технической документации.
На основании полученных данных тепловизионного обследования значения относительного сопротивления теплопередаче участка ограждения
вычисляют по формуле
бб
, (2.8)
(, )
txy
вв
где t
tt t
,
rxy
, tн – температуры внутреннего и наружного воздуха в зоне иссле-
в
вн в в
бб
tt
вн
дуемого фрагмента, °С;
б
б
, t
t
– температуры внутреннего и наружного воздуха в зоне базо-
в
н
вого участка, °С;
б
– температура внутренней поверхности базового участка, °С;
τ
в
(х, y) – температура изотермы, проходящей через точку с координа-
τ
в
тами (х, y), °С.
25
Значение случайной абсолютной погрешности определения температуры
A
–
R
р
р
р
δτ
, °С, участка ограждающей конструкции рассчитывают по формуле
в(б)
2
2
р
2
L
, (2.9)
где δτ
– абсолютная погрешность измерения температур реперных
р
участков, принимаемая равной половине цены деления шкалы
измерительного прибора, °С;
δL – погрешность измерения выходного сигнала тепловизора, при-
нимаемая равной половине цены деления шкалы изотерм тепловизора;
коэффициент градуировочной характеристики тепловизора, °С.
А
Значение случайной относительной погрешности определения относи-
тельного сопротивления теплопередаче δr рассчитывают по формуле
1
rt
t
вв
где t
δt
в
, τв – температуры соответственно воздуха и поверхности, °С;
в
, δτв, δτб – абсолютные случайные значения погрешности определения
22
ввб
2
, (2.10)
температуры соответственно воздуха, базового участка, контролируемого участка, °С.
Результаты измерений признают достоверными, если относительная по-
грешность δr не превышает 15 %.
Далее необходимо выявить дефектные участки и определить их границы. В качестве дефектного участка ограждающей конструкции принимают часть конструкции, ограниченной изотермой, температура которой
при расчетных условиях эксплуатац
ии здания равна температуре точки
росы внутреннего воздуха, а также контур участка с однородным температурным полем, линейные размеры которого больше двух толщин ограждающей конструкции и относительное сопротивление теплопередаче равно
или меньше его требуемого значения.
Температуру внутренней поверхности участка ограждения по линии
изотермы определяют при расчетных условиях эксплуатации здания или сооружения по формуле
рр
tt
вн
р
в 0
б
rxy
, (2.11)
(, )
где t
рр
(, )
х yt
вв
, t
– расчетные температуры соответственно внутреннего и
в
н
наружного воздуха, °С;
– коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограж-
α
в
дающей конструкции, принимаемый согласно нормативно-
2
технической документации, Вт/(м
б
– значение фактического сопротивления теплопередаче базо-
R
0
вого участка, м
2
·°С/Вт;
·°С);
r(x,y) – относительное сопротивление теплопередаче участка
ограждения.
26
Критическое значение относительного сопротивления теплопередаче r
RrR
кр
ограждающей конструкции определяют по формуле
тр
0
где R
кр
тр
– требуемое сопротивление теплопередаче, определяемое по
0
нормативно-технической документации, м
б
– то же, что в формуле (2.10).
R
0
, (2.12)
б
0
2
·°С/Вт;
Результаты теплового контроля заносят в протокол измерений. Форма
протокола устанавливается технологической картой по тепловому контролю с учетом требований [11].
Обработка плотности теплового потока
При использовании приборов ИТП-МГ 4.03 «Поток» значение плотно-
2
сти теплового потока (Вт/м
) фиксируется на экране дисплея электронного
блока прибора и используется для теплотехнических расчетов или заносится
в архив измеренных значений для последующего использования в аналитических исследованиях.
Обработку результатов измерений производят в соответствии с [21].
Определяем среднее экспериментальное значение сопротивления теплопередаче R
, м2·°С/Вт, по результатам измерений по формуле
о.э
где
tt t
R
о.э
,
t
t
в
средняя температура соответственно внутреннего и наружного
–
н
вн изм
qq
изм изм
, (2.13)
воздуха в периоды испытаний, °С, измеряется термометром;
изм
ограждение, Вт/м
2
, измеряется прибором ИТП.
средняя плотность теплового потока, проходящего через
–
q
В соответствии с теорией погрешностей в данном случае абсолютную
суммарную погрешность измерений
RR
R
находим по формуле
22
о.э
22
qt
изм изм
()qt
, (2.14)
где δq – абсолютная погрешность измерения плотности теплового
потока, Вт/м;
Δ(Δt), Δt
– абсолютная погрешность измерения разности температур,
изм
С.
27
Основную относительную погрешность прибора ИТП ε
числяют по формуле
в процентах вы-
q
q
пр
, (2.15)
q
изм
где q
q
q
3,5
– значение предела измерения, Вт/м2;
пр
– значение измеренной плотности теплового потока, Вт/м2.
изм
Основную абсолютную погрешность измерения прибором ИТП Δq вы-
числяют по формуле
0,01 3,5
qq
q
пр
q
изм
, (2.16)
изм
При статистической обработке результатов прямых многократных неза-
висимых измерений выполняют следующие операции:
исключают известные систематические погрешности из результатов
измерений;
вычисляют оценку измеряемой величины;
вычисляют среднее квадратическое отклонение результатов измере-
ний;
проверяют наличие грубых погрешностей и при необходимости ис-
ключают их;
проверяют гипотезу о принадлежности результатов измерений нор-
мальному распределению;
вычисляют доверительные границы случайной погрешности (довери-
тельную случайную погрешность) оценки измеряемой величины;
вычисляют доверительные границы (границы) неисключенной систе-
матической погрешности оценки измеряемой величины;
вычисляют доверительные границы погрешности оценки измеряемой
величины.
Сопротивление теплопередаче R
для термически однородной зоны
0
ограждающей конструкции вычисляют по формуле
tt
вв вн нн
qqq
ффф
, (2.17)
где R
RRRR
0 вкн
и Rн – сопротивление теплопередаче соответственно внутренней
в
и наружной поверхностей ограждающей конструкции,
2
м
С/Вт;
R
– термическое сопротивление однородной зоны ограждаю-
к
2
щей конструкции, м
t
и tн – средние за расчетный период измерений значения темпера-
в
С/Вт;
тур соответственно внутреннего и наружного воздуха, С;
28
и
в
средние за расчетный период измерений значения темпе-
–
н
ратур соответственно внутренней и наружной поверхностей ограждающей конструкции, С;
q
– средняя за расчетный период измерений фактическая
ф
плотность теплового потока, Вт/м
2
, определяемая по фор-
мулам:
для сплошных ограждающих конструкций
qt t q
q
ф
tt qRR qRR
вн т с т.вн т c
вн в н
, (2.18)
для ограждающих конструкций с замкнутой воздушной прослойкой
где
R
qq
ф
1
RR R
RR
т c
вв.п
0,5
I
, (2.19)
q – средняя за расчетный период измерений плотность теплового
потока, Вт/м
R
– термическое сопротивление преобразователя теплового по-
т
тока, определяемое по его паспортным данным, м
R
– термическое сопротивление слоя, прикрепляющего преобразо-
с
ватель теплового потока, м
R
– сопротивление теплопередаче внутренней поверхности ограж-
в
дающей конструкции, м
2
;
2
С/Вт;
2
С/Вт, определяется расчетом;
2
С/Вт, определяется расчетом, допус-
кается принимать равным нормируемым значениям
0,115 м
R
– термическое сопротивление слоя ограждающей конструкции
I
2
С/Вт;
между внутренней поверхностью и воздушной прослойкой,
2
м
С/Вт, определяется расчетом;
температура поверхности преобразователя теплового потока,
–
т.в
обращенного внутрь помещения,
С, измеренная при испыта-
ниях;
– термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки,
в.п.
2
м
С/Вт, определяется по формуле
0,86
; (2.20)
2
С);
здесь
5,5 5, 7d
к
–
коэффициент лучистого теплообмена, Вт/(м
л
R
в.п
d
кл
;
– скорость ветра в прослойке, определяемая по опытным дан-
ным, м/с.
29
Приведенное сопротивление теплопередаче
R
FRF
R
пр
ограждающей кон-
0
струкции, имеющей неравномерность температур поверхностей, вычисляют
по формуле
пр
0
где
F – площадь испытываемой ограждающей конструкции, м
F
R
площадь характерной изотермической зоны, определяемой пла-
i –
ниметрированием, м
сопротивление теплопередаче характерной зоны, определяется
0i –
2
;
, (2.21)
0ii
2
;
по формуле
tt
вв вн нн
ii i i ii
qqq
ффф
iii
; (2.22)
здесь
R
и R
вi
RRRR
0 вн
iikii
– сопротивление теплопередаче соответственно внут-
нi
ренней и наружной поверхностей характерной зоны
2
м
С/Вт;
R
tвi и t
термическое сопротивление характерной зоны,
–
ki
2
м
С/Вт;
– средние за расчетный период температуры соответ-
нi
ственно внутреннего и наружного воздуха на расстоя-
вi и
нии 100 мм от поверхности характерной зоны,
средние за расчетный период температуры соответ-
–
нi
С;
ственно внутренней и наружной поверхностей характерной зоны,
q
– средняя за расчетный период фактическая плотность
фi
С;
теплового потока, проходящего через характерную
зону, Вт/м
2
.
Вычислять сопротивление теплопередаче характерных зон также можно
по формуле
tt
вн
RR
0 в
ii
ii
t
вв
ii
, (2.23)
11
, (2.24)
где
R
в
i
и
кi
лi
коэффициенты соответственно конвективного и лучи-
–
iii
вкл
стого теплообмена внутренней поверхности характерной
зоны, Вт/(м
2
С);
При обработке результатов натурных испытаний строят графики изме-
нения во времени характерных температур и плотности тепловых потоков,
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]