Новый метод определения термического сопротивления ограждающих конструкций

Для объективной оценки рационального использования энергоресурсов и обеспечения достоверных результатов энергетического аудита проведены следующие работы. Разработан объективный метод теплового (тепловизионного) контроля термического сопротивления многослойных строительных конструкций в реальных усл...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2013
Автор:	Будадин, О.Н.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2013
Назва видання:	Техническая диагностика и неразрушающий контроль
Теми:	Научно-технический раздел
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/103011
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Новый метод определения термического сопротивления ограждающих конструкций / О.Н. Будадин // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2013. — № 2. — С. 9-15. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-103011
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1030112016-06-14T03:02:41Z Новый метод определения термического сопротивления ограждающих конструкций Будадин, О.Н. Научно-технический раздел Для объективной оценки рационального использования энергоресурсов и обеспечения достоверных результатов энергетического аудита проведены следующие работы. Разработан объективный метод теплового (тепловизионного) контроля термического сопротивления многослойных строительных конструкций в реальных условиях их эксплуатации, позволяющий осуществлять обработку данных без решения обратных задач и практически без участия оператора. Оптимизированы режимы контроля по разработанной методике. Показано, что наименьшая погрешность результатов контроля достигается при регистрации температурных историй в интервале 2,5–4 сут. Проведена метрологическая аттестация методики контроля. Показано, что погрешность получаемых результатов (систематическая и случайная) не превышает 8,8 %. Разработан прибор «ИТС-03-ПОТОК», обеспечивающий в автономном режиме автоматическое измерение термического сопротивления светопрозрачных и несветопрозрачных ограждающих конструкций. Данный прибор сертифицирован как средство измерения An objective method of heat (thermal vision) monitoring of thermal resistance of multilayer building structures under real conditions of their service was developed for an objective assessment of rational use of energy resources and ensuring the validity of energy audit results. The method allows data processing without having to solve the inverse problems and practically without operator’s participation. Modes of monitoring by the developed procedure were optimized. It is shown that the least error of testing results is achieved at recording the temperature histories over the period of 2.5 – 4 days. Metrological certifi cation of testing procedure was performed. It is shown that the error of the obtained results (systematic and accidental) is not higher than 8.8%. ITS-03-POTOK instrument was developed, ensuring off-line automatic measurement of thermal resistance of translucent and non-translucent fi lling structures, This instrument was certifi ed as measuring means. 2013 Article Новый метод определения термического сопротивления ограждающих конструкций / О.Н. Будадин // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2013. — № 2. — С. 9-15. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0235-3474 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/103011 620.31.14 ru Техническая диагностика и неразрушающий контроль Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Научно-технический раздел Научно-технический раздел
spellingShingle	Научно-технический раздел Научно-технический раздел Будадин, О.Н. Новый метод определения термического сопротивления ограждающих конструкций Техническая диагностика и неразрушающий контроль
description	Для объективной оценки рационального использования энергоресурсов и обеспечения достоверных результатов энергетического аудита проведены следующие работы. Разработан объективный метод теплового (тепловизионного) контроля термического сопротивления многослойных строительных конструкций в реальных условиях их эксплуатации, позволяющий осуществлять обработку данных без решения обратных задач и практически без участия оператора. Оптимизированы режимы контроля по разработанной методике. Показано, что наименьшая погрешность результатов контроля достигается при регистрации температурных историй в интервале 2,5–4 сут. Проведена метрологическая аттестация методики контроля. Показано, что погрешность получаемых результатов (систематическая и случайная) не превышает 8,8 %. Разработан прибор «ИТС-03-ПОТОК», обеспечивающий в автономном режиме автоматическое измерение термического сопротивления светопрозрачных и несветопрозрачных ограждающих конструкций. Данный прибор сертифицирован как средство измерения
format	Article
author	Будадин, О.Н.
author_facet	Будадин, О.Н.
author_sort	Будадин, О.Н.
title	Новый метод определения термического сопротивления ограждающих конструкций
title_short	Новый метод определения термического сопротивления ограждающих конструкций
title_full	Новый метод определения термического сопротивления ограждающих конструкций
title_fullStr	Новый метод определения термического сопротивления ограждающих конструкций
title_full_unstemmed	Новый метод определения термического сопротивления ограждающих конструкций
title_sort	новый метод определения термического сопротивления ограждающих конструкций
publisher	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
publishDate	2013
topic_facet	Научно-технический раздел
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/103011
citation_txt	Новый метод определения термического сопротивления ограждающих конструкций / О.Н. Будадин // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2013. — № 2. — С. 9-15. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
series	Техническая диагностика и неразрушающий контроль
work_keys_str_mv	AT budadinon novyjmetodopredeleniâtermičeskogosoprotivleniâograždaûŝihkonstrukcij
first_indexed	2025-07-07T13:10:57Z
last_indexed	2025-07-07T13:10:57Z
_version_	1836993854074519552
fulltext	9ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3, 2013 УДК 620.31.14 НОВЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕРМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ О.Н.БУДАДИН ООО «НПО «Институт термографии». 107076, г. Москва, ул. Матросская Тишина, 23/7, корп.1. E-mail: instermograf@mail.ru Для объективной оценки рационального использования энергоресурсов и обеспечения достоверных результатов энер- гетического аудита проведены следующие работы. Разработан объективный метод теплового (тепловизионного) кон- троля термического сопротивления многослойных строительных конструкций в реальных условиях их эксплуатации, позволяющий осуществлять обработку данных без решения обратных задач и практически без участия оператора. Оптимизированы режимы контроля по разработанной методике. Показано, что наименьшая погрешность результатов контроля достигается при регистрации температурных историй в интервале 2,5–4 сут. Проведена метрологическая аттестация методики контроля. Показано, что погрешность получаемых результатов (систематическая и случайная) не превышает 8,8 %. Разработан прибор «ИТС-03-ПОТОК», обеспечивающий в автономном режиме автоматическое измерение термического сопротивления светопрозрачных и несветопрозрачных ограждающих конструкций. Данный прибор сертифицирован как средство измерения. Библиогр. 4, табл. 2, рис. 9. К л ю ч е в ы е с л о в а : тепловой (тепловизионный) контроль, термическое сопротивление, сопротивление теплопе- редаче, инструментальный энергетический аудит Одной из величин, определяющих энергоэффек- тивность строительной конструкции (в том числе величину сверхнормативных потерь через огражда- ющие конструкции), а следовательно, определение которой входит в обязательном порядке в техноло- гию энергетического аудита, является термическое сопротивление. Это определено рядом нормативных документов, например [1] и др. Большинство проблем, возникающих при определении этой величины, заключались в том, что, как правило, методы ее определения «рабо- тают» в условиях стационарности процесса те- плопередачи через ограждающую конструкцию, в то время как в действительности процесс являлся сугубо нестационарным. Это приводило к ограни- чению возможности определения сопротивления теплопередаче и к большой погрешности получа- емых результатов. Решение этой проблемы впервые было предло- жено в работе [2] и развито в работе [3]. Оно за- ключается в решении обратной задачи нестацио- нарной теплопроводности в многослойной среде. Метод универсален и в настоящее время находит широкое применение на практике. Однако его применение выявило и сдержива- ется рядом недостатков, которые заключаются в следующем: − имеется существенная нелинейная зависи- мость точности получаемых результатов от по- грешности входных данных – результатов первич- ных измерений. Это приводит к необходимости обеспечивать малые значения погрешности ре- зультатов первичных измерений, что требует при- менения специальных измерительных приборов, квалифицированных операторов и т.п. Помимо этого, требуется соблюдение специальных клима- тических условий при проведении измерений; − наличие ошибки входных данных может при- вести к случаю, когда обратная задача не сходит- ся, т.е. будет отсутствовать решение; − решением обратной задачи, как правило, яв- ляется не само сопротивление теплопередаче, а величина теплопроводности одного из слоев, обычно слоя с наименьшим сопротивлением те- плопередаче – теплоизоляционного слоя; − для реализации контроля по методикам, ис- пользующим решение обратной задачи, необхо- димо априори знать состав и теплотехнические характеристики слоев контролируемой огражда- ющей конструкции (для получения теоретических температурных полей на основе математических моделей), что на практике не всегда выполнимо; − в результате решения обратной задачи в силу специфических особенностей математического аппарата и физических принципов получаются кроме основного решения (глобального минимума функции «невязки») несколько локальных мини- мумов (ложных решений). Это приводит к необ- ходимости выбора оператором нужного «истин- ного» решения на основе других дополнительных входных данных и др., что вносит субъективную (а значит, трудно учитываемую) погрешность; − перед применением метода обратной задачи необходимо провести цикл трудоемких исследова- ний корректности, единственности, сходимости и устойчивости решения; − методики контроля имеют малую произ- водительность контроля, так как априори неиз- вестно, какая протяженность временной истории обеспечивает необходимую достоверность. По- этому при проведении контроля стараются по-© О.Н.Будадин, 2013 10 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3, 2013 лучить максимально возможную протяженность временной истории, что приводит к увеличению производительности; − трудно обеспечить повторяемость резуль- татов вследствие существенного влияния на ре- зультаты входных данных и субъективной по- грешности, что существенно затрудняет оценку достоверности результатов и метрологическую аттестацию методики контроля. Кроме того, на достоверность результатов по существующим методикам большое влияние ока- зывает субъективный фактор: поскольку априори известны значения теплотехнических характери- стик слоев обследуемой конструкции (из проект- ной документации), а следовательно, и проектное значение сопротивления теплопередаче, то суще- ствует «соблазн» для оператора слегка поправить расчетные результаты в сторону проектных значе- ний, тем более, что процесс решения обратной за- дачи в силу некоторой специфики это позволяет. Это снижает доверие к получаемым результатам. Цель настоящей работы – создание новой тех- нологии определения сопротивления теплопере- даче ограждающей конструкции, свободной от перечисленных выше недостатков, в том числе ис- ключение решения обратной задачи и априорное знание теплотехнических характеристик слоев ограждающей конструкции. Для достижения поставленной цели решены следующие задачи: − разработан математический аппарат опреде- ления сопротивления теплопередаче в нестацио- нарных условиях теплопередачи, основанный на методах математического анализа и математиче- ской статистики, без использования методов ре- шения обратной задачи и априорных знаний со- става ограждающей конструкции. Он сводится к решению системы уравнений относительно тер- мического сопротивления: ( ) ( ) ( ) ( ),â í â â T t T tq t q tR − = + Δ ( ) ( ) ( ) ( ),â í í í T t T tq t q tR − = + Δ (1) 11 0 12 0 ( ) ( ) ( ) ( ) 1 ( ) ( ) ( ) ( ( ) ( )) , â ââ â â â í í q t T t k T t d k T t T t T t T t dR ∞ ∞ ⎡ ⎤ Δ = α − τ − τ τ +⎢ ⎥ ⎢ ⎥⎣ ⎦ ⎡ ⎤+ τ − τ − − − τ − τ⎣ ⎦ ∫ ∫ 11 0 12 0 ( ) ( ) ( ) ( ) 1 ( ) ( ) ( ) ( ( ) ( )) , í íí í í í â â q t T t k T t d k T t T t T t T t dR ∞ ∞ ⎡ ⎤ Δ = α − τ − τ τ +⎢ ⎥ ⎢ ⎥⎣ ⎦ ⎡ ⎤+ τ − τ − − − τ − τ⎣ ⎦ ∫ ∫ 0 ( ) 1,ijk d ∞ τ τ =∫ где ( )âq t , ( )íq t − величина усредненного тепло- вого потока на внутренней и наружной поверхно- стях конструкции; ( ), ( )â íT t T t − величины усред- ненной температуры на внутренней и наружной поверхностях конструкции; R – величина терми- ческого сопртивления; ( ) â q tΔ , ( ) í q tΔ − корректи- рующие величины теплового потока; άн, άв – коэф- фициент теплообмена на наружной и внутренней поверхностях конструкции; kij – весовые коэффи- циенты; τ – параметр интегрирования; − проведены теоретические и эксперименталь- ные исследования разработанной технологии и разработана методика проведения контроля; − разработана методика метрологической ат- тестации технологии определения сопротивления теплопередаче в нестационарных условиях тепло- передачи и проведена метрологическая аттеста- ция методики контроля. Методика определения сопротивления тепло- передаче заключается в следующем. 1. Измеряются температурные истории и исто- рии тепловых потоков в течение трех-четырех суток на наружных и внутренних поверхностях ограждающей конструкции. 2. Полученные значения вводятся в специаль- ную программу обработки. 3. Программа запускается на выполнение, без вмешательства оператора проводится расчет и фор- мируется результат – термическое сопротивление или сопротивление теплопередаче в реперной зоне. Далее осуществляется определение приведенного сопротивления теплопередаче по обследуемой по- верхности по общеизвестным формулам. В рамках математической модели использо- вался математический аппарат анализа формы объектов, который представляет собой одну из основных задач распознавания образов и име- ет определённое значение для решения задач ма- шинной графики в интерактивном режиме. Он не- обходим для определения границ реперной зоны с целью минимизации погрешности результатов контроля. Анализ формы оказывается полезным во всех случаях, когда требуется принять некоторое реше- ние на основе формы наблюдаемых объектов. Использовали два подхода к распознаванию фор- мы объектов: при первом рассматриваем объект в целом и принимаем решение, исходя из его общей структуры; при втором исследуется контур объек- та: обычно определяются углы, выступы, впадины и другие точки с высокими значениями кривизны. Дальнейший анализ контура проводится не- сколькими способами. Простейшая методология предусматривает получение несложного пред- 11ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3, 2013 ставления контура, например, в цепном коде. При использовании более развитой методологии кон- тур аппроксимируется участками гладких кривых (например, В-сплайнами). Последнее предпочти- тельно в тех случаях, когда данные зашумлены, а также при использовании признаков, отражающих особенности значительной части контура. Первый подход более уместен при работе с данными, от- личающимися низким уровнем шума, и использо- вании локальных признаков. Широкое примене- ние аппроксимации многоугольниками объясняется не только связанной с ней возможностью обнаружи- вать максимумы кривизны, но и тем, что её реализа- ция оказывается проще реализации других методов построения кривых по точкам. Отыскание кривой, проходящей через заданное множество точек, составляет задачу интерполиро- вания, а отыскание кривой, проходящей вблизи заданного множества точек, – задачу аппроксима- ции. Разработан метод, предусматривающий ис- пользование кусочно-полиномиальных функций различных типов. При решении задач аппрокси- мации уделяется внимание выбору критерия, ха- рактеризующего качество приближения. Для решения поставленной задачи разра- ботан метод интерполирования с помощью многочленов. Пусть 1 1 2 2( , ), ( , ),..., ( , )n nx y x y x y – последова- тельность точек, заданных на плоскости, причём x = x при i = j. Для этих точек можно записать ин- терполяционный многочлен ( 1)n − -й степени так: 2 1 1 2 1 1 3 2 2 1 2 3 2 ( )...( ) ( ) ( )...( ) ( )( )...( ) ( )( )...( ) n n n n n x x x x P x y x x x x x x x x x x y x x x x x x − − = +− − − − − + +− − − 1 1 1 ( )...( ) ... ,( )...( ) n n n n n n x x x x y x x x x − − − − + + − − (2) или представить в более строгом виде: 1 ( ) ( ) ( ) n j n i j ii i j x x P x y x x≠= − = −∑ ∏ . (3) Из приведенного выражения следует, что значе- ние y умножается на дробь, равную 1 при x=x и 0 при остальных значениях x, принимаемых им в за- данных координатах. Частному случаю n=2 соответ- ствует уравнение линии, соединяющей две точки: 2 1 2 1 2 1 2 2 1 ( ) x x x x P x y yx x x x − − = +− − . (4) Отметим некоторые недостатки, присущие разра- ботанному методу: существенные колебания, кото- рые может претерпевать кривая, построенная между двумя точками. Однако достоинство метода – доста- точно простые формулы – перекрывают недостатки. На рис. 1 приведен интерфейс программы об- работки данных для определения величины тер- мического сопротивления в реперной зоне огра- ждающей конструкции. Проведены теоретические исследования раз- работанной методики измерения термическо- го сопротивления многослойной строительной конструкции. Как известно, температура на поверхности зем- ли изменяется в течение суток по периодическому закону. На рис. 2 приведен график изменения темпе- ратуры за 7 дней. В идеальном случае при отсутствии шумов эти изменения можно представить следующей формулой: Т(t) = T0 +Tm sin(2πt/Tсут), (5) где T0 – постоянное среднее значение температу- ры; Tm – амплитуда колебания; t – текущее значе- ние времени; Tсут – период суток (24 ч). В реальных условиях на поверхности земли на температуру влияет большое количество случай- ных шумов и помех (ветер, туман, облака и т.п.). Представив эти влияния как случайные воздей- Рис. 1. Интерфейс программы обработки данных ограждающей конструкции 12 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3, 2013 ствия, температуру на поверхности земли можно записать в виде: Т(t) = T0 +Tm sin(2πt/Tсут) + σТ(x(t)). (6) Здесь σ(x(t)) – функция случайной величины, влияющая на температуру; х – параметр, опреде- ляемый доверительной вероятностью. Аналогичный закон изменения может быть при- менен для описания величины теплового потока Q на поверхности конструкции на поверхности земли: Q(t) = Q0 +Qm sin(2πt/Tсут) +σQ(x(t)). (7) В качестве примера теоретических исследо- ваний приведен результат оптимизации времени проведения контроля из условия минимизации по- грешности результатов контроля. Для этого представим выражение (2) в виде Т(t) = (аt+b) +Tm sin(2πt/Tсут) +σТ(x(t)), (8) где коэффициенты а и b определяют величину тренда. Для наглядности теоретических исследований положим, что между сутками средняя температу- ра изменяется на величину ΔТm, а величина тепло- вого потока изменяется на величину Δqm. Для этих условий можно записать уравнения трендов температуры и теплового потока: Т = –ΔТm(t/Tсут)+Т0, (9) q = –Δqm(t/Tсут)+q0. Определим зависимость термического сопро- тивления от величины трендов температуры и те- плового потока при условии, что величина шумов незначительна. Результаты расчетов приведены на рис. 3. Из рисунка видно, что величина тренда 2 град/сут приводит к погрешности определения термического сопротивления не более 6 %, что вполне приемле- мо для практики. При практическом использовании предлагае- мого способа определения термического сопро- тивления необходимо определять оптимальное время регистрации температурных историй. Результаты теоретического моделирования по- грешности определения термического сопротив- ления с учетом всех указанных выше факторов приведены на рис. 4. Анализ результатов, приведенных на рис. 4, позволяет сделать следующие выводы. 1. Погрешность определения термического со- противления по разработанной методике не превы- шает 10 %, что вполне приемлемо для практики. Рис. 3. График модельного эксперимента зависимости по- грешности определения термического сопротивления от ве- личины тренда температуры и времени интегрирования: 1 – ΔR/R0 при ΔTm=0,6, Δqm=0,4; 2 – ΔR/R0 при ΔTm=1, Δqm=0,5 Рис. 4. Зависимость погрешности определения термического сопротивления от времени интегрирования при совокупном действии факторов: шумов и величины тренда (ΔR/R[%]) Рис. 2. Графики изменения температуры на поверхности земли за 7 дней 13ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3, 2013 2. Существует оптимальное время регистра- ции температурных историй (время проведения контроля) при проведении контроля по разрабо- танной методике. Это время по результатам тео- ретического моделирования лежит в диапазоне 2,5…4 сут. Оптимальность определяли по усло- вию минимума погрешности определения терми- ческого сопротивления. Проведена экспериментальная отработка разра- ботанной методики измерения сопротивления те- плопередачи многослойной конструкции. Она вклю- чает два этапа. Этап 1. Метрологическая аттестация методики контроля в реальных условиях эксплуатации. Этап 2. Экспериментальное определение по- грешности измерения в реальных условиях кон- троля на реальных объектах. Первым этапом экспериментальной отработки разработанной методики является ее метрологи- ческая аттестация, с помощью которой решаются две основные задачи: – определение систематической ошибки ре- зультатов контроля по разработанной методике; – определение случайной погрешности резуль- татов контроля по разработанной методике. Систематическую ошибку определяли по фор- мулам [4]: абсолютное значение систематической ошибки 0 1 1 , ñèñò ý i N i R RN = = Δ = − ∑ (10) относительное значение систематической ошибки 0 ñèñò ñèñò P Δ γ = . (11) Определение случайной ошибки результатов контроля осуществлялось по формуле: 2 1 1 1 1 1 1 1 ý ý ñë ý i N i N i i i i i N i i R RN N RN = = = = = = ⎛ ⎞ −⎜ ⎟− ⎝ ⎠ σ = ∑ ∑ ∑ . (12) В приведенных формулах использованы следующие обозначения: R0 – истинное значе- ние сопротивления теплопередаче исследуемой ограждающей конструкции (определяется либо по проектным данным, либо эксперименталь- но); N – количество измерений (не связанных между собой); Rэi – определенные значения со- противления теплопередаче при i-м измерении. Экспериментальное обеспечение метрологи- ческой аттестации осуществлялось следующим образом. Проводился контроль в соответствии с раз- работанной методикой шестью (N=6) независи- мыми операторами. Время регистрации темпе- ратурных историй – трое суток. Ограждающая конструкция для проведения исследований была выбрана с известными теплотехнически- ми характеристиками слоев, постоянными по всей площади расположения преобразователей, а следовательно, и известным термическим со- противлением R0 = 0,7. На рис. 5 точками показано расположение тем- пературных преобразователей на наружной по- верхности ограждающей конструкции. В табл. 1 приведены значения сопротивлений теплопередаче, полученные каждым из шести операторов. После проведения обработки каждым операто- ром в соответствии с формулами (10)–(12) полу- чены следующие значения погрешности, %: cи- стематическая погрешность – 2,8; случайная – 6. Таким образом, с помощью метрологической аттестации получены погрешности определения Рис. 5. Расположение температурных датчиков Та б л и ц а 1 . Значения сопротивлений теплопередаче в разных точках ограждающей конструкции Номер точки расположения датчиков Приведенный тепловой поток q, Вт/м2 Приведенная температура на внутренней поверхности Tв, оС Приведенная температура на наружной поверхности Tн, оС Сопротивление теплопередаче 1 18,9 26,76 13,9 0,68 2 16,27 26,61 14,54 0,74 3 17,2 26,12 14,05 0,7 4 16,5 26,41 14,62 0,715 5 15,4 26 14,23 0,76 6 17,0 26,57 13,96 0,74 14 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3, 2013 сопротивления теплопередаче в пределах 8,8 %, что является вполне приемлемым для практиче- ского использования. При этом нужно учитывать, что это максималь- ная погрешность, так как в нее входит субъектив- ная ошибка операторов (качество приклея датчи- ков к поверхности и т.п.). Второй этап экспериментальной отработки осу- ществлялся на одном из высотных зданий Москвы. На рис. 6 приведены экспериментальные, по- лученные с реальной многослойной конструкции, временные истории (значения в различные после- довательные моменты времени) температуры и те- плового потока, замеренные на поверхности. На рис. 7 приведен состав многослойной кон- струкции, на которой проводились эксперимен- тальные исследования с теплотехническими и ге- ометрическими характеристиками слоев. Далее осуществляется регистрация темпера- турного поля T(x,y) с поверхности контролируе- мого объекта (рис. 8). В табл. 2 приведены сравнительные характе- ристики величины сопротивления теплопередаче в реперной зоне, определенные в соответствии с заявляемым способом, определенные в соответ- ствии с существующей методикой, описанной в работе [2], и рассчитанные на основании характе- ристик конструкций стены (см. рис. 8) по формуле: 1 i P i i i R = = δ⎛ ⎞ = ⎜ ⎟λ⎝ ⎠ ∑ , (13) где i – номер слоя многослойной конструкции; δ – толщина i-го слоя; λ – теплопроводность материа- ла i-го слоя; Р – количество слоев. Приведенное сопротивление теплопередаче определялось по общеизвестным формулам. Та б л и ц а 2 . Сравнительные характеристики величин сопротивления теплопередаче Способ определения величины сопротивления теплопередаче Сопротивление теплопередаче Погрешность, %, относительно величины сопротивления теплопередаче Разработанная технология 0,76 7 Существующая технология 0,84 18 Способ прямого расчета по известным теплотехническим и геометрическим характеристикам конструкции 0,71 – Номер слоя Наименование материала Плотность, кг/м3 Теплоемкость, Дж/кг Теплопроводность, Вт/м2·град 1, 3 Железобетон 2400 840 1,86 2 Керамзитобетон 500 880 0,19 Рис. 7. Схематическое изображение и состав многослойной конструкции Рис. 6. Графики изменения плотности теплового потока и температуры наружной и внутренней поверхностей стен: y – значения теплового потока и температуры; x – время 15ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3, 2013 Из таблицы видно, что разработанная методика кроме исключения названных выше недостатков существующих технологий обеспечивает 2,5-крат- ное снижение погрешности результатов контроля. Результаты исследования реализованы в при- боре «Измеритель термического сопротивления ИТС-03-ПОТОК» (рис. 9). Технические характеристики прибора Время измерения термического сопротивления, ч ...... 72 Погрешность измерения, %, ..............................не более 8 Пределы измерения, Вт/град ................................ 0,3…5,0 Питание (аккумулятор или блок питания), В ................ 12 Габаритные размеры, мм ...................................160×80×30 Масса, г. .......................................................................... 300 Выводы Разработан объективный метод теплового (те- пловизионного) контроля сопротивления теплопе- редаче многослойных строительных конструкций, позволяющий осуществлять обработку данных без участия оператора. Оптимизированы режимы контроля по разра- ботанной методике. Показано, что наименьшая погрешность результатов контроля достигается при регистрации температурных историй в интер- вале 2,5–4 сут. Проведена метрологическая аттестация мето- дики контроля. Показано, что погрешность полу- чаемых результатов (систематическая и случай- ная) не превышает 8,8. Экспериментальные исследования методики в реальных условиях эксплуатации подтвердили ре- зультаты метрологической аттестации. Разработан прибор, обеспечивающий в ав- тономном режиме измерение термического со- противления светопрозрачных и несветопро- зрачных ограждающих конструкций без участия оператора-расчетчика. 1. ГОСТ 26254−84. Здания и сооружения. Методы опреде- ления сопротивления теплопередаче ограждающих кон- струкций. – Введ. 2.08.1984 г. 2. Будадин О. Н., Потапов А. И. и др. Тепловой неразруша- ющий контроль изделий. – М.: Наука, 2002. – С. 139–145. 3. Тепловой неразрушающий контроль зданий и строитель- ных сооружений / О.Н.Будадин, Е.В.Абрамова, М.А.Ро- дин, О.В.Лебедев // Дефектоскопия. – 2003. – № 5. – С. 77–94. 4. Сиденко В. Н., Грушко И. М. Основы научных ис- следований. – Харьков: Высш. шк., 1983. – 223 с. An objective method of heat (thermal vision) monitoring of thermal resistance of multilayer building structures under real conditions of their service was developed for an objective assessment of rational use of energy resources and ensuring the validity of energy audit results. The method allows data processing without having to solve the inverse problems and practically without operator’s participation. Modes of monitoring by the developed procedure were optimized. It is shown that the least error of testing results is achieved at recording the temperature histories over the period of 2.5 – 4 days. Metrological certifi cation of testing procedure was performed. It is shown that the error of the obtained results (systematic and accidental) is not higher than 8.8%. ITS-03-POTOK instrument was developed, ensuring off-line automatic measurement of thermal resistance of translucent and non-translucent fi lling structures, This instrument was certifi ed as measuring means. 4 References, 2 Tables, 9 Figures. K e y w o r d s : heat (thermal vision) monitoring, thermal resistance, heat transfer resistance, instrumented energy audit Поступила в редакцию 26.06.2013 Рис. 8. Регистрация температурного поля с поверхности кон- тролируемого объекта Рис. 9. Прибор «ИТС-03-ПОТОК»

Новый метод определения термического сопротивления ограждающих конструкций

Репозитарії

Схожі ресурси