2. Методика визначення теплового потоку крізь огороджувальні конструкції.

Розглянемо одну з методик, які забезпечують широке застосування ПТП. Це Методика визначення теплового потоку крізь огороджувальні конструкції, розроблена ІТТФ НАН України на замовлення Держкомітету з енергозбереження і Мінбуду України у 2002 році.

Методика поширюється на огороджувальні конструкції (ОК) різних об’єктів, які потребують витрат енергії на своє функціонування в умовах експлуатації, наприклад, на огороджувальні конструкції житлових, адміністративних, суспільних, виробничих, сільськогосподарських будівель і споруд: зовнішні стіни, покриття, горищні перекриття, перекриття над проїздами, холодними підпіллями і підвалами, вікна, двері й ворота в зовнішніх стінах і інші ОК, які відокремлюють приміщення з різними температуро-вологісними умовами. Тобто ця методика забезпечує використання ПТП у багатьох сферах - ЖКГ, атомна і теплоенергетика, металургійна і хімічна промисловість і багато інших галузей народного господарства.

Методика встановлює методи вимірювання поверхневої густини сумарного теплового потоку і визначення поверхневої густини його конвективної і радіаційних складових, а також коефіцієнтів теплообміну при дослідженні теплообміну ОК з довкіллям. Методика дозволяє забезпечити єдність і правильність визначення теплових втрат або теплових припливів крізь ОК шляхом правильного вибору ПТП та виконання вимірювань відповідно до діючих стандартів.

Поверхневу густину сумарного теплового потоку крізь ОК вимірюють із застосуванням ПТП, виконаного відповідно ДСТУ 3756 (ГОСТ 30619) у вигляді допоміжної стінки з певним, не рівним нулю, термічним опором, який розташовують на контрольованій поверхні ОК нормально до напрямку теплового потоку. Результат вимірювання поверхневої густини сумарного теплового потоку та її дійсне значення неоднакові через неадекватність температурних полів контрольованої поверхні ОК за наявності на ній ПТП та за відсутності.

Для забезпечення необхідної достовірності вимірювання при обстеженні конкретної ОК необхідно застосовувати ПТП із відповідними параметрами: габаритні розміри, співвідношення розмірів ПТП та його чутливого елемента, ширина охоронної зони, теплофізичні властивості, при яких буде забезпечена мінімальна методична похибка. З урахуванням конкретних умов експлуатації (тип ОК, граничні умови теплообміну, стан поверхні, теплофізичні властивості ОК) визначають спосіб кріплення ПТП, а саме: на поверхні, врівень з поверхнею або всередині ОК. Для обстеження ОК – ізотермічної поверхні - у випадку встановлення застосованого ПТП на поверхні він повинен мати охоронну зону шириною до 5 товщин ПТП.

Вимірювання поверхневої густини сумарного теплового потоку крізь ОК будівель та споруд по можливості проводять у натурних умовах з внутрішньої сторони ОК. Допускається проведення вимірювань із зовнішньої сторони ОК у випадку неможливості проведення їх із внутрішньої сторони (агресивне довкілля, флуктуація параметрів довкілля) при збереженні умов теплообміну на поверхні досліджуваної ОК. Контроль умов теплообміну проводять за допомогою однієї з останніх модифікацій приладу для вимірювання теплових втрат ИТП-23 або за допомогою комплекту, що складається з термозонду для вимірювання температури на поверхні ОК та засобу для вимірювання поверхневої густини теплового потоку з дотриманням правила: при вимірюванні протягом 10 хвилин покази приладів не повинні коливатися в межах більше, ніж ±10% без часового дрейфу середнього значення контрольованого сигналу. Контрольні ділянки на поверхні вибирають специфічними або характерними для випробуваної ОК залежно від необхідності визначення локальних або усереднених параметрів теплообміну ОК з довкіллям. Обрані ділянки поверхні ОК повинні мати поверхневий шар з одного матеріалу, однакової обробки і стану поверхні, не повинні знаходитися у безпосередній близькості від елементів, що можуть змінити напрямок та значення теплового потоку. При необхідності поверхню попередньо зачищають до усунення видимих та (або) відчутних жорсткостей.

На обраній та підготовленій контрольній ділянці поверхні ОК встановлюють ПТП відповідно до обраного способу кріплення, щільно притискаючи до об’єкта всією поверхнею, й закріплюють у цьому положенні, забезпечуючи постійний контакт із поверхнею ОК протягом усього циклу вимірювань. При кріпленні ПТП між ним та ОК не допускається утворення повітряних зазорів. Кріплення здійснюють одним з таких способів:

• із застосуванням теплопровідного в’язкого змащення або контактної пасти, які наносять на поверхню ПТП, що контактує з ОК;

• приклеюванням;

• механічним притисканням з використанням спеціальних вузлів кріплення, наприклад, штанги з пружиною або інших засобів, що не спотворюють поле теплового потоку в зоні вимірювання.

Після закріплення ПТП вимірювання починають через 5-10 хвилин (після встановлення теплової рівноваги). Звичайно виконують серію з 5-10 вимірювань і обчислюють середнє значення густини теплового потоку і відносної похибки за відомими формулами статистики та використовуючи приведені у паспорті ПТП дані.

Технічні характеристики приладу ИТП-23:

Діапазон вимірювання густини теплового потоку – від 10 до 2000 Вт/м²;

Діапазон вимірювання температур – (-50) – (+150) °С;

Допустима основна відносна похибка не більше

δ = ± (4 + 0,8(х_пр/x_вим – 1)), % (1)

де х_пр – 200 або 2000 Вт/м² відповідно встановленій межі вимірювань,

x_вим - виміряне поточне значення густини теплового потоку, Вт/м²;

Час виходу сигналів ПТП на усталені значення - <2,5 хвилин;

Габаритні розміри ПТП – діаметр від 20 до 120, товщина від 2,5 до 5 мм;

Габаритні розміри цифрового пристрою – не більше 180 Х 100 Х 50 мм;

Маса приладу без упаковки не більше 0,5 кг.

Розроблені десятки тепловимірювальних приладів на основі ПТП і методики застосування їх у конкретних технологіях в харчовій промисловості, у будівництві, у космічних дослідженнях і т. ін.