Способ и устройство для экспрессного контроля теплотехнических качеств материалов строительных конструкций



Способ и устройство для экспрессного контроля теплотехнических качеств материалов строительных конструкций
Способ и устройство для экспрессного контроля теплотехнических качеств материалов строительных конструкций

 


Владельцы патента RU 2625625:

Ройфе Владлен Семенович (RU)
Ширинкин Сергей Борисович (RU)
федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук" (НИИСФ РААСН) (RU)

Изобретение относится к способам и устройствам определения физических свойств веществ путем электрических измерений. Способ экспрессного контроля теплотехнических качеств материалов строительных конструкций включает в себя операции по измерению емкости, преобразованию ее в пачки импульсов, передаче информации в измерительно-вычислительный блок, вычислению значений искомых параметров по индивидуальным формулам для каждого параметра и регистрации этих значений на индикаторном элементе. При этом вычисление значений искомых параметров выполняют по единой формуле, имеющей вид Yi=ai+bi⋅ΔX+ci⋅(ΔX)2, где Yi - искомый параметр; ai, bi, ci - эмпирические константы, полученные экспериментально и внесенные в постоянную память устройства; ΔХ - разность между числами импульсов в пачках, переданных в измерительно-вычислительный блок до и после установки датчика на поверхность контролируемой конструкции, соответственно, причем число определяемых параметров больше двух (i>2). Техническим результатом является расширение функциональных возможностей, заключающееся в увеличении числа измеряемых параметров, и упрощение вычислений. 6 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам исследования физических свойств веществ путем электрических измерений, и может быть использовано для оперативного контроля теплотехнических качеств материалов строительных конструкций.

Известен способ определения термического сопротивления ограждающих конструкций путем измерения плотности стационарного теплового потока и температур на внутренней и наружной поверхностях конструкций и вычисления термического сопротивления по известным формулам (ГОСТ 26254-84 «Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций», Госстройиздат, 1984). Недостатки этого способа обусловлены необходимостью использования стационарного режима теплопередачи через конструкцию и заключаются в большой длительности и трудоемкости осуществляемых операций.

Известен способ определения термического сопротивления конструкции, основанный на прохождении нестационарного теплового потока через материал (патент RU №2457471 «Способ определения термического сопротивления участка элемента конструкции при нестационарном режиме теплопередачи», кл. G01N 25/18, опубл. 20.04.2012). Этот способ менее длителен, чем предыдущий, но требует проведения достаточно сложных расчетов и также не является экспрессным.

Известен способ определения теплопроводности, в котором исследуемый материал помещают в электрическое поле конденсатора, измеряют его емкость и по градуировочной зависимости определяют искомый теплофизический параметр (Авторское свидетельство SU №1224695 «Способ определения теплопроводности неметаллических влажных капиллярно-пористых материалов», кл. G01N 25/18, опубл. 15.04.1986). Недостатком этого способа являются ограниченные функциональные возможности, заключающиеся в определении лишь одного теплофизического параметра.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по существенным признакам является выбранный в качестве прототипа способ, основанный на электротепловых аналогиях и реализуемый путем измерения электрической емкости с дальнейшим преобразованием ее в измерительно-вычислительном блоке, вычисления значений влажности и теплопроводности неметаллических материалов и регистрации этих значений на индикаторе, (патент RU №2431134 С1 «Способ и устройство для экспрессного определения влажности и теплопроводности неметаллических материалов», кл. G01N 27/22, G01N 25/18, опубл. 10.10.2011). Недостатком прототипа является ограниченное число определяемых теплофизических параметров, не превышающее двух.

Техническими результатами изобретения являются: расширение функциональных возможностей способа и упрощение вычислений.

Эти технические результаты достигаются тем, что в способе контроля теплотехнических качеств строительных конструкций, включающем в себя операции по измерению емкости датчика, преобразованию ее в пачки импульсов, передаче информации в измерительно-вычислительный блок, вычислению значений искомых параметров по индивидуальным формулам для каждого параметра и регистрации этих значений на индикаторном элементе, согласно изобретению вычисление значений искомых параметров выполняют по единой формуле, имеющей вид Yi=ai+bi⋅ΔXi+ci⋅(ΔXi)2, где Yi - искомый параметр, ai, bi, ci - эмпирические константы, полученные экспериментально и внесенные в постоянную память (ПЗУ) измерительно-вычислительного блока, ΔXi - разность между числом импульсов в пачках,

переданных в измерительно-вычислительный блок до и после установки датчика на поверхность контролируемой конструкции, соответственно, причем число определяемых параметров больше двух (i>2).

Осуществление изобретения

К параметрам, характеризующим теплотехнические качества материалов строительных конструкций, относятся влажность и температура наружной и внутренней поверхностей конструкций, влажность и температура воздуха внутри и снаружи помещений, теплопроводность материалов конструкции и др. Измерение и контроль этих параметров осуществляют с помощью устройства, содержащего емкостной датчик и компьютерное средство для управления, обработки и визуализации получаемой информации.

Пример использования изобретения

Требуется определить следующие параметры ограждающей конструкции (стены) жилого здания в процессе его эксплуатации:

- влажность внутренней поверхности стены Wв, % по массе;

- влажность наружной поверхности стены Wн, % по массе;

- температуру внутренней поверхности стены Тв, °С;

- температуру наружной поверхности стены Тн, °С;

- влажность воздуха внутри помещения, ϕв, % отн.;

- влажность воздуха снаружи помещения, ϕн, % отн.;

- температуру воздуха внутри помещения, tв, °С;

- температуру воздуха снаружи помещения, tн, °С;

Для количественного определения значений перечисленных параметров выполняют следующие операции:

1. Включают питание компьютерного средства, удерживая емкостной датчик в воздухе на расстоянии не менее 20 см от поверхности контролируемой конструкции и посторонних металлических предметов, и измеряют емкость датчика.

2. С помощью клавиатуры выбирают режим измерения влажности материала, затем конкретный строительный материал.

3. Устанавливая датчик на внутреннюю поверхность стены, с помощью клавиатуры повторно измеряют емкость датчика.

4. Производят вычисление влажности внутренней поверхности стены по формуле Wв=a1+b1⋅ΔN1+c1⋅(ΔN1)2, где a1, b1, c1 - эмпирические коэффициенты для выбранного материала, полученные при градуировании устройства, реализующего предложенный способ, хранящиеся в ПЗУ; ΔN1 - разность между числом импульсов в пачках, переданных в измерительно-вычислительный блок до и после установки датчика на поверхность контролируемой конструкции, соответственно.

5. Аналогично п. 4 производят вычисление влажности наружной поверхности стены по формуле Wн2+b2⋅ΔN2+c2⋅(ΔN2)2. Если материал наружной поверхности отличается от материала внутренней поверхности, то предварительно повторяют операции по п. 2.

6. С помощью клавиатуры выбирают режим измерения температуры контролируемого материала. Устанавливают поочередно датчик на внутреннюю и наружную поверхности стены, повторно измеряют емкость и вычисляют температуры Тв и Тн по формуле, аналогичной п.п. 4 и 5.

7. С помощью клавиатуры по очереди выбирают режимы измерения влажности и температуры воздуха внутри и снаружи помещения, соответственно, располагают датчик не ближе 10 см от внутренней или наружной поверхности стены, повторно измеряют емкость и вычисляют значения ϕв, ϕн, tв, tн по формуле, аналогичной п.п. 4 и 5.

Использование изобретения в натурных обследованиях строительных объектов обеспечивает получение технических результатов, позволяющих произвести оценку теплотехнических качеств материалов конструкций технически и экономически более эффективно по сравнению с известным уровнем техники.

Способ экспрессного контроля теплотехнических качеств материалов строительных конструкций, включающий в себя операции по измерению емкости, преобразованию ее в пачки импульсов, передаче информации в измерительно-вычислительный блок, вычислению значений искомых параметров по индивидуальным формулам для каждого параметра и регистрации этих значений на индикаторном элементе, отличающийся тем, что вычисление значений искомых параметров выполняют по единой формуле, имеющей вид Yi=ai+bi⋅ΔX+ci⋅(ΔX)2, где Yi - искомый параметр; ai, bi, ci - эмпирические константы, полученные экспериментально и внесенные в постоянную память устройства; ΔХ - разность между числами импульсов в пачках, переданных в измерительно-вычислительный блок до и после установки датчика на поверхность контролируемой конструкции, соответственно, причем число определяемых параметров больше двух (i>2).



 

Похожие патенты:

Использование: для контроля толщины осадка в осадкообразующих жидкостях. Сущность изобретения заключается в том, что способ контроля толщины осадка основан на изменении емкости датчика при увеличении толщины осадка и заключается в размещении в сосуде с жидкостью, образующей осадок, предварительно отпарированного датчика контроля толщины осадка, содержащего электроды, выполненные в виде двух плоских гребенок, имеющих зубья и основание в виде плоских прямоугольников, соединенных между собой и нанесенных на плоское диэлектрическое основание, при этом зубья одной гребенки входят в зазоры между зубьями второй гребенки с образованием равномерно чередующихся зубьев и зазоров между ними, причем ширина зазора между зубьями равна ширине зуба, согласно изобретению с двух диаметрально расположенных углов датчика устанавливают дополнительные электроды таким образом, что на каждом упомянутом углу размещается по меньшей мере два плоских Г-образных электрода, причем внутренний Г-образный электрод образуют зубом и основанием соответствующей плоской гребенки, при этом потенциал дополнительных электродов обеспечивают по величине и знаку равным потенциалу вблизи расположенного электрода, образующего гребенку.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей области, в частности к системе поддержания пластового давления, и может быть использовано для контроля качества мелкодисперсной смеси воды и газа при закачке смеси в пласт через систему поддержания пластового давления.

Изобретение относится к способам анализа преимущественно жидких углеводородных топлив, содержащих продукты этерификации растительных или животных жиров, или масел, и может быть использовано на автозаправочных станциях и нефтебазах.

Использование: для определения распределения по фазам в многофазных средах. Сущность изобретения заключается в том, что схема включает три расположенные друг над другом плоскости из проволочных электродов, которые натянуты в корпусе сенсора, при этом электроды расположены в каждой плоскости на небольшом расстоянии друг от друга; две из плоскостей электродов изолированы от исследуемой среды с помощью изоляционного слоя и одна из этих двух плоскостей электродов функционирует как плоскость излучения, и другая плоскость функционирует как плоскость-приемник, и обе эти плоскости повернуты относительно друг друга под углом и расположены параллельно; третья плоскость электродов напротив не изолирована и имеет заземление и тем самым находящиеся с ней в контакте высокопроводимые части фазы аналогично заземлены, и при этом схема соединена с электронным измерительным устройством, чтобы измерять электрическую емкость или проницаемость среды в отдельных пунктах пересечения, которые образуются электродами излучения и электродами-приемниками, при этом электронное измерительное устройство загружает последовательно соответствующие электроды излучения переменным напряжением, в то время как другие электроды излучения включаются на массу и электронное измерительное устройство одновременно параллельно на всех электродах-приемниках осуществляет функцию моментального ответа сигнала тока.
Использование: для контроля шероховатости поверхности участков шахтных стволов в соляных породах. Сущность изобретения заключается в том, что в нескольких местах контролируемой поверхности с использованием измерительных инструментов определяют среднюю глубину впадин, затем в этих же местах определяют значение электрической емкости воздушного зазора, образованного между поверхностью шахтного ствола, сложенного соляными породами, и поверхностью датчика прибора для измерения электрической емкости при размещении его на контролируемой поверхности, после этого по полученным данным определяют зависимость величины электрической емкости воздушного зазора в нескольких местах контролируемой поверхности от глубины впадин на этих же участках, далее определяют электрическую емкость на всей боковой поверхности породной стенки в районе пикотажного уплотнения, после чего рассчитывают ее шероховатость.

Использование: для измерения характеристик сверхтвердой поликристаллической структуры. Сущность заключается в том, что устройство включает в себя устройство измерения емкости, имеющее положительный и отрицательный выводы, выщелоченный компонент, содержащий поликристаллическую структуру, первый провод и второй провод, выщелоченный компонент включает в себя первую поверхность и противоположную вторую поверхность, первый провод электрически соединяет положительный вывод с одной из поверхностей выщелоченного компонента, а второй провод электрически соединяет отрицательный вывод с другой поверхностью выщелоченного компонента.

Изобретение относится к датчику для определения содержания газа в двухфазной текучей среде, протекающей в проточной линии. Указанный датчик содержит патрон (10), выполненный с возможностью расположения в проточной линии, в потоке (F) текучей среды.

Изобретение относится к технике измерения влажности газов. Емкостной сенсор влажности содержит чувствительный элемент конденсаторного типа, состоящий из диэлектрического субстрата, нижнего электрода из коррозионно-стойкого металла или сплава, верхнего наноструктурированного электрода из коррозионно-стойкого металла или сплава, проницаемого для паров влаги, и влагочувствительного слоя, имеющего диэлектрическую постоянную, меняющуюся в зависимости от количества паров воды в окружающей среде.

Изобретение относится к синтезу островковых металлических катализаторов и углеродных нанообъектов и может быть использовано в промышленности для производства нанообъектов и наноструктурированных пленок.

Группа изобретений относится к медицине и может быть использована для определения электрической емкости биосенсорной камеры. Для этого инициируют электрохимическую реакцию пробы после ее внесения в биосенсорную камеру, имеющей два электрода, расположенных в камере и соединенных с микроконтроллером.
Наверх