Способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам определения физических свойств материалов путем тепловых и электрических измерений, и может быть использовано для оперативного контроля теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий и сооружений в натурных условиях. Способ неразрущающего контроля теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий заключается в том, что измеряют фактические значения теплопроводности внутреннего и наружного поверхностных слоев конструкции. Затем вычисляют значения сопротивлений теплопередаче этих слоев по формулам: Rвв/λв и Rннн, где Rв и Rн - значения сопротивлений теплопередаче внутреннего и наружного поверхностных слоев конструкции, соответственно; δв и δн - толщина внутреннего и наружного поверхностных слоев, соответственно; λв и λн - теплопроводность внутреннего и наружного поверхностных слоев, соответственно. Далее вычисляют значение сопротивления теплопередаче теплоизоляционного слоя по формуле: Rт=Rк-1/αв-1/αн-Rв-Rн, где Rт - сопротивление теплопередаче теплоизоляционного слоя; Rk - общее сопротивление теплопередаче конструкции; αв, αн - коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхностей конструкции, соответственно. Затем вычисляют фактическое значение теплопроводности материала теплоизоляционного слоя конструкции по формуле: λт,=δт/Rт, где λт - теплопроводность материала; δт - толщина слоя. После чего определяют фактическое значение влажности материала теплоизоляционного слоя по формуле: Wт=(λт0)/Δλw, где Wt - влажность материала; λ0 теплопроводность материала в сухом состоянии; Δλw - приращение теплопроводности материала на 1% влажности. Техническим результатом изобретения является определение теплофизических характеристик теплоизоляционного слоя многослойных строительных конструкций без нарушения их целостности. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам определения физических свойств материалов путем тепловых и электрических измерений, и может быть использовано для оперативного контроля теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий и сооружений в натурных условиях.

Из уровня техники известен способ определения теплофизических характеристик материалов ограждающих конструкций, включающий измерение температур на внутренней и наружной поверхностях конструкции, измерение плотности проходящего через нее теплового потока и вычисление комплекса искомых характеристик по известным формулам (Патент RU №2421711 «Способ неразрушающего контроля комплекса теплофизических характеристик твердых строительных материалов», кл. G01N 25/00, опубл. 20.06.2011 г.). Этот способ достаточно прост в реализации, однако он неприменим к многослойным ограждающим конструкциям.

Известен способ контроля теплофизических характеристик многослойных строительных конструкций, включающий использование источника тепловой энергии (лазер) и два термоприемника, определение мощности тепловых импульсов для заданных значения избыточной температуры, по результатам измерений определяют теплофизические свойства наружных слоев конструкции, а для определения теплофизических свойств внутреннего слоя конструкции осуществляют дополнительное тепловое воздействие дисковым нагревателем, регистрируют величину теплового потока при помощи датчика, измеряют температуру в точках, расположенных соответственно под дисковым нагревателем и на контактной поверхности датчика теплового потока (Патент RU №2327148 «Способ неразрушающего контроля теплофизических характеристик многослойных строительных конструкций», кл. G01N 25/72, G01N 25/18, опубл. 20.06.2008 г.).

Недостатками описанного способа являются сложность реализации, требующая помимо лазерных устройств дополнительного оборудования (дисковые нагреватели, датчики температуры и плотности теплового потока), размещаемого на противоположных наружных поверхностях конструкции, и необходимость обеспечения адиабатического режима нагрева.

Известен способ контроля теплозащитных свойств многослойных строительных конструкций, предусматривающий тепловизионное обследование поверхности объекта с анализом распределения температур, высверливание отверстий последовательно до середины каждого слоя конструкции, определение теплопроводности каждого слоя с помощью теплового зонда и вычисление сопротивления теплопередаче по приведенным формулам (Патент RU №2403562 «Способ теплового неразрушающего контроля теплотехнических характеристик многослойных конструкций в нестационарных условиях теплопередачи», кл. G01N 25/72, G01N 25/18, опубл. 10.11.2010 г.).

Недостатком указанного способа является необходимость сверления отверстий последовательно до середины каждого слоя конструкции, т.е. способ не является неразрущающим.

Известен также способ неразрушающего контроля теплофизических характеристик материалов строительных конструкций, основанный на электротепловых аналогиях и реализуемый путем измерения электрической емкости датчика без теплового воздействия на материал конструкции (патент RU №2431134 «Способ и устройство для экспрессного определения влажности и теплопроводности неметаллических материалов», кл. G01N 25/18, G01N 27/22, опубл. 10.10.2011 г.).

Недостатком способа является невозможность оценки теплозащитных свойств внутреннего слоя теплоизоляции многослойных строительных конструкций без нарушения их целостности.

Наиболее близким к предлагаемому по существенным признакам и достигаемому результату является выбранный в качестве прототипа способ оценки теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий, состоящий из измерения плотности теплового потока, проходящего через исследуемую конструкцию, измерения температур на наружной и внутренней ее поверхностях, вычисления значения общего сопротивления теплопередаче конструкции по приведенным формулам (ГОСТ 26256-84. «Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций», Издательство стандартов, 1984). Этот способ широко применяется в строительной практике, однако он дает интегральную оценку сопротивления теплопередаче всей конструкции, что не позволяет оценить теплозащитные свойства внутреннего слоя теплоизоляции в случае многослойной конструкции.

Технический результат изобретения заключается в количественном определении значений теплофизических характеристик теплоизоляционного слоя многослойных строительных конструкций без нарушения их целостности.

Этот технический результат достигается тем, что в способе неразрущающего контроля теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий, включающем измерение температур внутренней и наружной поверхностей конструкции, измерение плотности проходящего через нее теплового потока и вычисление общего сопротивления теплопередаче, измеряют фактические значения теплопроводности внутреннего и наружного поверхностных слоев конструкции, вычисляют значения сопротивлений теплопередаче этих слоев по формулам:

Rввв и Rннн,

где Rв и Rн - значения сопротивлений теплопередаче внутреннего и наружного поверхностных слоев конструкции, соответственно;

δв и δн - толщина внутреннего и наружного поверхностных слоев, соответственно;

λв и λн - теплопроводность внутреннего и наружного поверхностных слоев, соответственно,

вычисляют значение сопротивления теплопередаче теплоизоляционного слоя по формуле:

Rт=Rк-1/αв-1/αн-Rв-Rн,

где Rт - сопротивление теплопередаче теплоизоляционного слоя;

Rк - общее сопротивление теплопередаче конструкции;

αв, αн - коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхностей конструкции, соответственно,

вычисляют фактическое значение теплопроводности материала теплоизоляционного слоя конструкции по формуле:

λтт/Rт,

где λт - теплопроводность материала;

δт - толщина слоя,

и определяют фактическое значение влажности материала теплоизоляционного слоя по формуле:

Wт=(λт0)/Δλw,

где Wт - влажность материала;

λ0 - теплопроводность материала в сухом состоянии;

Δλw - приращение теплопроводности материала на 1% влажности.

Предлагаемый способ, в отличие от известных, позволяет количественно определить теплозащитные свойства теплоизоляционного слоя многослойной конструкции без нарушения ее целостности. Способ является менее трудоемким, не требует сложного оборудования и связанных с этим материальных затрат, таким образом, является более эффективным и экономичным в сравнении с прототипом и аналогами.

Пример осуществления предлагаемого способа

Обследуют стеновые панели типа «сэндвич» эксплуатируемого жилого дома в Московской области. Из проектной документации известно, что панели представляют собой трехслойную конструкцию, состоящую из двух поверхностных слоев бетона плотностью 1600 кг/м3 и слоя теплоизоляции из минеральной ваты плотностью 75 кг/м, причем толщина поверхностных слоев панелей составляет 40 мм с внутренней стороны и 60 мм с наружной стороны панели, а толщина слоя теплоизоляции составляет 160 мм.

Измеряют температуры tв, tн внутренней и наружной поверхностей конструкции, соответственно, с помощью аппаратуры по ГОСТ 26256-84. После обработки результатов измерений получают:

tв=+18,2°С, tн=-12,5°С.

Измеряют плотность теплового потока Q по методике ГОСТ 26256-84. После обработки результатов измерений получают: Q=9,6 Вт/м2.

Вычисляют значение общего сопротивления теплопередаче Rк конструкции по формуле:

Rк=(tв-tн)/Q.

В результате получают Rк=30,7/9,6=3,2 м2.0С/Вт.

Измеряют фактические значения теплопроводности λв и λн внутреннего и наружного поверхностных слоев конструкции, соответственно, с помощью экспресс-измерителя типа ИВТП-12-2 по ГОСТ 8.621-2006. После статистической обработки результатов измерений получают, соответственно: λв=0,65 Вт/м°С и λн=0,75 Вт/м°С.

Вычисляют значения сопротивлений теплопередаче Rв, Rн внутреннего и наружного поверхностных слоев конструкции, соответственно, по формулам:

Rввв; Rннн.

В результате получают: Rв=0,04/0,65=0,06 м2·С/Вт; Rн=0,06/0,75=0,08 м2.0С/Вт.

Вычисляют значение сопротивления теплопередаче слоя теплоизоляции по формуле:

Rт=Rк-1/αв-1/αн-Rв-Rн.

В результате получают: Rт=3,2-0,11-0,04-0,06-0,08=2,91 м2.0С/Вт (табличные значения αв=8,7 и αн=23 взяты из СНиП 23-02-2003).

Вычисляют фактическое значение теплопроводности слоя теплоизоляции по формуле:

λтт/Rт.

В результате получают: λт=0,16/2,91=0,055 Вт/м°С.

Вычисляют влажность минеральной ваты по формуле:

Wт=(λт0)/Δλw.

В результате получают: Wт=(0,055-0,046)/0,005=1,8% (значение λ0=0,046 для минеральной ваты по ГОСТ 9573-96 плотностью 75 кг/м2 взято из таблицы Д1 приложения Д свода правил СП 23-101-2004, а значение Δλw=0,005 получено расчетным путем по той же таблице).

Таким образом, количественно определены теплозащитные свойства (сопротивление теплопередаче, теплопроводность и влажность) материала внутреннего теплоизоляционного слоя (минеральной ваты) обследуемой многослойной конструкции без нарушения ее целостности.

1. Способ неразрущающего контроля теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий, включающий измерение температуры внутренней и наружной поверхностей конструкции, измерение плотности проходящего через нее теплового потока, вычисление значения общего сопротивления теплопередаче конструкции, отличающийся тем, что при определении теплофизических характеристик теплоизоляционного слоя многослойных строительных конструкций без нарушения их целостности, измеряют фактические значения теплопроводности внутреннего и наружного поверхностных слоев конструкции, вычисляют значения сопротивлений теплопередаче этих слоев по формулам: Rввв и Rннн, где δв и δн - толщина внутреннего и наружного поверхностных слоев соответственно; λв и λн - теплопроводность внутреннего и наружного поверхностных слоев соответственно, вычисляют значение сопротивления теплопередаче теплоизоляционного слоя по формуле: Rт=Rк-1/αв-1/αн-Rв-Rн, где Rт - сопротивление теплопередаче теплоизоляционного слоя; Rк - общее сопротивление теплопередаче конструкции; αв, αн - коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхностей конструкции соответственно; вычисляют фактическое значение теплопроводности материала теплоизоляционного слоя конструкции по формуле: λтт/Rт, где λт - теплопроводность материала; δт - толщина слоя, после чего находят фактическое значение влажности материала теплоизоляционного слоя по формуле: Wт=(λт0)/Δλw, где Wт - влажность материала; λ0 - теплопроводность материала в сухом состоянии; Δλw - приращение теплопроводности материала на 1% влажности.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что теплопроводность внутреннего и наружного поверхностных слоев конструкции измеряют прибором «Экспресс-измеритель влажности и теплопроводности ИВТП-12-2» по ГОСТ 8.621-2006.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к текстильной промышленности и представляет собой емкостный способ определения неравномерности линейной плотности продуктов прядения. Образец пропускают между двумя пластинами конденсатора, измеряют реактивное сопротивление конденсатора, определяют изменение емкости, которое пропорционально изменениям диэлектрической проницаемости образца и регистрируют их как коэффициент вариации по линейной плотности или коэффициент неровноты по линейной плотности.

Изобретение относится к области нефтехимической промышленности и может быть использовано в промысловых и научно-исследовательских лабораториях для разработки технологий увеличения нефтеотдачи пластов и при отсчете запасов нефти, оперативном контроле за разработкой нефтяных месторождений.

Изобретение относится к оборудованию для подводной добычи нефти. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматизированного непрерывного контроля технологических процессов при эксплуатации маслонаполненных механизмов для сигнализации о критическом уровне содержания воды в энергетических маслах.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в агрономических целях для наблюдения за состоянием почвенного покрова. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для оценки качества бензина. .

Изобретение относится к технологии выполнения клеевых соединений, может использоваться при склеивании различных пород древесины и позволяет непрерывно контролировать внутренние напряжения, возникающие в процессе формирования клеевого соединения при обработке магнитным полем.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения различных физических свойств (концентрации, смеси веществ, влагосодержания, плотности и др.) жидкостей, находящихся в емкостях (технологических резервуарах, измерительных ячейках и т.п.).

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами. .

Использование: для неразрушающего контроля теплофизических характеристик строительных материалов и изделий. Сущность: заключается в том, что перпендикулярно поверхности исследуемого изделия воздействуют импульсом высокочастотного электромагнитного поля СВЧ-диапазона по линии заданной длины, осуществляя нагрев исследуемого полуограниченного в тепловом отношении тела по плоскости, перпендикулярной плоскости внешней поверхности исследуемого объекта и уходящей внутрь него, причем для организации такого воздействия электромагнитное излучение рупорной антенны СВЧ-генератора фокусируют с использованием рупорно-линзовой антенны в линию заданной длины, измеряют в заданный момент времени после воздействия импульса СВЧ-излучения избыточную температуру на теплоизолированной от окружающей среды поверхности исследуемого изделия в двух точках, находящихся, соответственно, на расстояниях x1 и x2 от плоскости высокочастотного электромагнитного воздействия, длину волны и мощность электромагнитного СВЧ-излучения задают такими, чтобы глубина проникновения электромагнитного поля была не менее, чем на порядок больше заданных расстояний x1 и x2 до точек контроля температуры, имея информацию о мощности теплового воздействия на исследуемое изделие в плоскости СВЧ-нагрева и измеренных в заданный момент времени значений избыточных температур в точках контроля, искомые теплофизические характеристики определяют на основе полученных математических соотношений.

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано при прогнозировании эксплуатационных характеристик композиционных материалов. Заявлено устройство для определения коэффициента теплопроводности материала методом плоского горизонтального слоя, содержащее элемент, исключающий боковые тепловые потери, измерительный блок с нагревателем, измерительную ячейку, предназначенную для расположения образца исследуемого материала и выполненную в виде двух функционально независимых элементов, одного с функцией нагрева, другого - охлаждения, которые расположены соосно и с заданным зазором, обеспечивающим тепловой контакт, термопару, подключенную к измерительному блоку.

Изобретение относится к области физико-химического анализа и может быть использовано при тепловых испытаниях. Исследуемое тело приводят в тепловой контакт с эталонным телом по плоскости, в которой находится локальный круглый нагреватель.

Изобретение относится к области изучения физических свойств пористых неоднородных материалов и может быть использовано для определения характеристик порового пространства и теплопроводности образцов горных пород и минералов.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в промысловой геофизике для оценки глубинных тепловых полей, процессов мембранного разделения в химической промышленности и других отраслях.

Изобретение относится к области исследования теплофизических свойств материалов и может быть использовано при определении коэффициента эффективности сверхтонких жидких теплоизоляционных покрытий - u.

Изобретение относится к стационарным способам определения теплопроводности плоских однослойных конструкций и может быть использовано в строительстве и теплоэнергетике.

Изобретение относится к области тепловых испытаний и может быть использовано для испытаний теплозащиты летательных аппаратов (ЛА) для определения ее теплофизических свойств и работоспособности.

Изобретение относится к области теплофизических измерений и может быть использовано для определения теплопроводности материалов. .

Изобретение относится к области тепловых испытаний теплоизоляционных материалов. .

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для определения коэффициента теплопроводности частично прозрачных керамических и стеклообразных материалов с учетом их прозрачности. Способ включает нестационарный нагрев поверхности образца в виде пластины радиационными импульсами, измерение температуры в не менее трех точках по толщине образца с последующим вычислением искомой величины посредством решения коэффициентной обратной задачи теплопроводности. Интервалы между импульсами составляют 5-10 секунд, при этом измерение температуры производится синхронно в момент окончания импульса. Технический результат: снижение погрешности определения коэффициента теплопроводности частично прозрачных материалов более чем в 2 раза. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам определения физических свойств материалов путем тепловых и электрических измерений, и может быть использовано для оперативного контроля теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий и сооружений в натурных условиях. Способ неразрущающего контроля теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий заключается в том, что измеряют фактические значения теплопроводности внутреннего и наружного поверхностных слоев конструкции. Затем вычисляют значения сопротивлений теплопередаче этих слоев по формулам: Rвδвλв и Rнδнλн, где Rв и Rн - значения сопротивлений теплопередаче внутреннего и наружного поверхностных слоев конструкции, соответственно; δв и δн - толщина внутреннего и наружного поверхностных слоев, соответственно; λв и λн - теплопроводность внутреннего и наружного поверхностных слоев, соответственно. Далее вычисляют значение сопротивления теплопередаче теплоизоляционного слоя по формуле: RтRк-1αв-1αн-Rв-Rн, где Rт - сопротивление теплопередаче теплоизоляционного слоя; Rk - общее сопротивление теплопередаче конструкции; αв, αн - коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхностей конструкции, соответственно. Затем вычисляют фактическое значение теплопроводности материала теплоизоляционного слоя конструкции по формуле: λт,δтRт, где λт - теплопроводность материала; δт - толщина слоя. После чего определяют фактическое значение влажности материала теплоизоляционного слоя по формуле: WтΔλw, где Wt - влажность материала; λ0 теплопроводность материала в сухом состоянии; Δλw - приращение теплопроводности материала на 1 влажности. Техническим результатом изобретения является определение теплофизических характеристик теплоизоляционного слоя многослойных строительных конструкций без нарушения их целостности. 1 з.п. ф-лы.

Наверх