EA035007B1 - Method of reduced heat-transfer resistance determination for a nonhomogeneous enclosing structure in a climate chamber - Google Patents
Method of reduced heat-transfer resistance determination for a nonhomogeneous enclosing structure in a climate chamber Download PDFInfo
- Publication number
- EA035007B1 EA035007B1 EA201800344A EA201800344A EA035007B1 EA 035007 B1 EA035007 B1 EA 035007B1 EA 201800344 A EA201800344 A EA 201800344A EA 201800344 A EA201800344 A EA 201800344A EA 035007 B1 EA035007 B1 EA 035007B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- heat
- sheet
- nonhomogeneous
- chamber
- temperature
- Prior art date
Links
- 238000012546 transfer Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims abstract description 30
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 17
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 14
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 2
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 2
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229920006327 polystyrene foam Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000001931 thermography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/18—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating thermal conductivity
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/56—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating moisture content
- G01N25/58—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating moisture content by measuring changes of properties of the material due to heat, cold or expansion
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к строительству, в частности к способу определения приведенного термического сопротивления неоднородных ограждающих конструкций или их фрагментов в климатической камере.The invention relates to the construction, in particular, to a method for determining the reduced thermal resistance of heterogeneous building envelopes or fragments thereof in a climate chamber.
Известен метод определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций с помощью тепломера (см. ГОСТ Р54853-2011 Здания и сооружения. Метод определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций с помощью тепломера. Метод измерения плотности тепловых потоков был введен с 1 января 1983 года (см. ГОСТ 25380-82 Здания и сооружения. Метод измерения плотности тепловых потоков, проходящих через ограждающие конструкции).A known method for determining the heat transfer resistance of building envelopes using a heat meter (see GOST R54853-2011 Buildings. A method for determining the heat transfer resistance of building envelopes using a heat meter. The method of measuring heat flux density was introduced on January 1, 1983 (see GOST 25380-82 Buildings and structures - Method for measuring the density of heat fluxes passing through building envelopes).
Теплозащитные характеристики ограждающей конструкции определяют при испытаниях в климатических камерах, в которых по обе стороны испытуемого фрагмента создают температурновлажностный режим, близкий к расчетным зимним условиям эксплуатации, или в натурных условиях эксплуатации зданий и сооружений в зимний период. Ввиду того, что в натурных условиях сложно обеспечить в достаточно длительный период стационарные температурные условия, то для получения более достоверных результатов о теплозащитных свойствах ограждений целесообразно проводить испытания в климатических камерах путем использования фрагментов конструкций.The heat-shielding characteristics of the building envelope are determined during tests in climatic chambers, in which on both sides of the test fragment they create a temperature and humidity regime close to the calculated winter operating conditions, or in natural conditions for the operation of buildings and structures in the winter. Due to the fact that in natural conditions it is difficult to provide stationary temperature conditions for a sufficiently long period, it is advisable to conduct tests in climatic chambers by using fragments of structures to obtain more reliable results on the heat-shielding properties of fences.
Известны различные решения климатических камер.Various climate chamber solutions are known.
Стандартный метод определения сопротивления теплопередаче предполагает использование стационарной климатической камеры (см. ГОСТ 26254-84 Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций), состоящей из теплого и холодного отсеков, разделенных испытываемой конструкцией. В период подготовки к испытанию элементы ограждающих конструкций транспортируются к камере и монтируются внутри нее.The standard method for determining heat transfer resistance involves the use of a stationary climatic chamber (see GOST 26254-84 Methods for determining the heat transfer resistance of building envelopes), consisting of warm and cold compartments separated by the tested structure. In preparation for the test, the elements of the enclosing structures are transported to the chamber and mounted inside it.
Например, известна камера для теплотехнических испытаний элементов ограждающих конструкций зданий или сооружений (см. SU №174400, МПК G01N 25/58, опубл. 27.10.1965), содержащая холодное и теплое отделения, при этом камера выполнена со сменным участком лицевой стены, к которому прикреплена выдвижная часть пола камеры.For example, there is a known chamber for thermotechnical testing of building envelope elements of buildings or structures (see SU No. 174400, IPC G01N 25/58, publ. 10/27/1965), containing cold and warm compartments, while the chamber is made with a removable section of the front wall, to to which the extendable part of the chamber floor is attached.
Климатическая камера для теплотехнических испытаний строительных ограждающих конструкций по патенту RU №103619 (G01N 25/58, опубл. 20.04.2011), содержит среднетемпературный и низкотемпературный отсеки, оборудованные установками для создания климатических режимов и аппаратуру для регистрации температурно-влажностных параметров. При этом конструкция камеры оснащена дополнительным среднетемпературным отсеком, а низкотемпературный отсек расположен между двумя среднетемпературными отсеками и имеет два боковых проема для установки одновременно двух испытываемых образцов строительных ограждающих конструкций.The climate chamber for thermotechnical testing of building envelopes according to patent RU No. 103619 (G01N 25/58, publ. 04/20/2011), contains medium-temperature and low-temperature compartments equipped with installations for creating climatic conditions and equipment for recording temperature and humidity parameters. At the same time, the design of the chamber is equipped with an additional medium-temperature compartment, and the low-temperature compartment is located between two medium-temperature compartments and has two side openings for installing two tested building envelope samples simultaneously.
Кроме того, известен стенд для измерения сопротивления теплопередаче строительных ограждающих конструкций (см. RU №105998, G01N 25/58, опубл. 27.06.2011), состоящий из холодного и теплого отсеков, оборудованных установками для здания климатических режимов и аппаратурой для регистрации производимых измерений, когда образец ограждающей конструкции устанавливают в передвижную кассету, выполненную сменной (заменяемой) и имеющую возможность перемещения по рельсам, а в систему измерительных устройств введен операторский блок с персональным компьютером, при этом теплый и операторский блок выполнены на одном подвижном шасси с целью возможности передвижения.In addition, a bench is known for measuring the heat transfer resistance of building envelopes (see RU No. 105998, G01N 25/58, publ. 06/27/2011), consisting of cold and warm compartments equipped with installations for the building of climatic conditions and equipment for recording measurements when a sample of the enclosing structure is installed in a mobile cassette made removable (replaceable) and having the ability to move on rails, and an operator unit with a personal computer is introduced into the system of measuring devices, while the warm and operator unit are made on one movable chassis for the purpose of movement.
При этом методика определения сопротивления теплопередаче (коэффициента теплопередачи), в целом, одинакова и заключается в том, что на поверхностях и в примыкающих воздушных средах испытуемого ограждения, находящегося в эксплуатационных условиях (в отапливаемом здании, функционирующем в холодный период года), или в климатической камере, где температурно-влажностные условия внутренней и наружной сред поддерживаются с помощью специального оборудования, установлены датчики температур (например, термопары), которые фиксируют в течение определенного времени значения этих тепловых характеристик, как правило, при стационарных условиях сред, окружающих ограждение. Сопротивление теплопередаче ограждения определяется как отношение разности усредненных за период испытаний температур внутреннего и наружного воздуха к усредненной плотности теплового потока, прошедшего через ограждение.In this case, the methodology for determining the heat transfer resistance (heat transfer coefficient) is generally the same and consists in the fact that on the surfaces and in adjacent air environments of the test fence that is in operating conditions (in a heated building that operates in the cold season), or in climatic a chamber where the temperature and humidity conditions of the indoor and outdoor environments are maintained with the help of special equipment, temperature sensors are installed (for example, thermocouples), which record the values of these thermal characteristics for a certain time, as a rule, under stationary conditions of the environments surrounding the fence. The heat transfer resistance of the enclosure is defined as the ratio of the difference of the average temperature of the indoor and outdoor air averaged over the test period to the average density of the heat flux passing through the enclosure.
Приведенное сопротивление теплопередаче определяют для ограждающих конструкций, имеющих неоднородные участки (теплопроводные включения, откосы проемов, стыки, примыкания внутренних ограждений и наружных ограждений, расположенных под углом к испытуемому участку) и соответствующие им неравномерности распределения по поверхности ограждений температур и тепловых потоков.The reduced heat transfer resistance is determined for enclosing structures having heterogeneous sections (heat-conducting inclusions, slopes of openings, joints, adjacencies of internal fencing and external fencing, located at an angle to the test site) and the corresponding uneven distribution of temperature and heat fluxes on the surface of the fencing.
Схему размещения первичных преобразователей температур и тепловых потоков составляют на основе проектного решения конструкции или по предварительно установленному температурному полю поверхности испытуемой ограждающей конструкции. Для этого при испытаниях в климатических камерах или павильонах полностью смонтированную ограждающую конструкцию подвергают предварительному тепловому воздействию (по ГОСТ Р54853-2011), после чего, не дожидаясь установления стационарного режима, с целью выявления теплопроводных включений и термически однородных зон, их конфигурации и размеров снимают температурное поле с помощью тепловизора по методике в соответствииThe layout of the primary temperature and heat flux converters is based on the design decision of the design or on a pre-set temperature field of the surface of the test building envelope. To do this, when testing in climatic chambers or pavilions, a fully mounted building envelope is subjected to preliminary heat treatment (according to GOST R54853-2011), after which, without waiting for the establishment of a stationary mode, in order to identify heat-conducting inclusions and thermally homogeneous zones, their configuration and dimensions, the temperature is removed field using a thermal imager according to the method in accordance
- 1 035007 со стандартом (см. ГОСТ 26629 Здания и сооружения. Метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций), терморадиометра или термощупа. Контуры основных температурных зон по результатам термографирования наносят на поверхность ограждающей конструкции. Для определения показателя RJ датчики температуры располагают в центре термически однородных зон фрагментов ограждающей конструкции (панелей, плит, блоков, монолитных и кирпичных частей зданий, дверей) и дополнительно в местах с теплопроводными включениями, в углах, стыках. При этом стандартами не рекомендуется устанавливать тепломеры в непосредственной близости от зон теплотехнической неоднородности.- 1 035007 with a standard (see GOST 26629 Buildings and structures. Method of thermal imaging quality control of thermal insulation of building envelopes), thermoradiometer or probe. The contours of the main temperature zones according to the thermographic results are applied to the surface of the building envelope. To determine the RJ index, temperature sensors are located in the center of thermally uniform zones of fragments of the enclosing structure (panels, plates, blocks, monolithic and brick parts of buildings, doors) and additionally in places with heat-conducting inclusions, in corners, joints. At the same time, it is not recommended by standards to install heat meters in the immediate vicinity of heat-technical heterogeneity zones.
Таким образом, метод определения сопротивления теплопередаче и других подобных характеристик основан на создании в ограждающей конструкции условий стационарного теплообмена и измерении температур внутреннего и наружного воздуха, температур поверхностей ограждающей конструкции, а также плотности теплового потока, проходящего через нее, по которым вычисляют значения соответствующих искомых величин.Thus, the method for determining heat transfer resistance and other similar characteristics is based on creating stationary heat transfer conditions in the building envelope and measuring the temperatures of the internal and external air, the surface temperatures of the building envelope, as well as the heat flux passing through it, from which the values of the corresponding sought quantities are calculated .
Известен способ теплового неразрушающего контроля сопротивления теплопередаче строительной конструкции (см. RU №2480739, G01N 25/72, опубл. 27.04.2013), согласно которому на обеих ее сторонах, один напротив другого, устанавливают плоские теплоизолированные коробы с плоскими термостатами, имеющими линейные размеры от трех до пяти толщин строительной конструкции, расположенными на заданном расстоянии параллельно ее поверхностям и нагревающими их до неравных между собой температур, и измеряют через заданный интервал времени плотность теплового потока, проходящего через строительную конструкцию, а также температуры на обеих поверхностях строительной конструкции, при этом контролируют сопротивление теплопередаче по отношению разности температур термостатов к плотности теплового потока после установления заданной теплоотдачи поверхностей ограждающей конструкции регулировкой скорости воздушных потоков внутри коробов.A known method of thermal non-destructive testing of heat transfer resistance of a building structure (see RU No. 2480739, G01N 25/72, publ. 04/27/2013), according to which on its both sides, one opposite the other, set flat insulated boxes with flat thermostats having linear dimensions from three to five thicknesses of the building structure, located at a given distance parallel to its surfaces and heating them to unequal temperatures, and measure the density of the heat flux passing through the building structure and the temperatures on both surfaces of the building structure over a given time interval, control the heat transfer resistance in relation to the temperature difference between the thermostats and the heat flux density after establishing a given heat transfer to the surfaces of the building envelope by adjusting the speed of the air flows inside the ducts.
Известен способ теплового неразрушающего контроля сопротивления теплопередаче строительных конструкций (см. RU №2005129502, G01N 25/72, опубл.27.03.2007), включающий установку на одной стороне конструкции первого теплоизолированного плоского нагревательного элемента, реализующего нагрев контролируемой конструкции, осуществляемое через заданный интервал времени измерение теплового потока, проходящего через строительную конструкцию, а также температур на обеих поверхностях строительной конструкции, определение сопротивления теплопередаче строительной конструкции по формуле:A known method of thermal non-destructive testing of the heat transfer resistance of building structures (see RU No. 2005129502, G01N 25/72, publ. March 27, 2007), comprising installing on the one side of the structure the first heat-insulated flat heating element that implements heating of the controlled structure through a predetermined time interval measuring the heat flux passing through the building structure, as well as temperatures on both surfaces of the building structure, determining the heat transfer resistance of the building structure by the formula:
где Ro - сопротивление теплопередаче строительной конструкции;where Ro is the heat transfer resistance of the building structure;
Тв, Тн - температура на внутренней и наружной поверхностях строительной конструкции, соответственно;T in , T n - temperature on the inner and outer surfaces of the building structure, respectively;
q - тепловой поток через строительную конструкцию.q is the heat flux through the building structure.
При этом после установки первого теплоизолированного плоского нагревательного элемента на противоположной стороне строительной конструкции напротив первого нагревательного элемента дополнительно устанавливают второй теплоизолированный плоский нагревательный элемент, реализующий нагрев контролируемой конструкции с температурой, отличной от температуры первого плоского нагревательного элемента, термостабилизируют оба нагревательных элемента, причем, линейные размеры нагревательных элементов выбирают в диапазоне от 3 до 5 размеров толщины строительной конструкции, измеренной в средней части нагревательных элементов.Moreover, after installing the first heat-insulated flat heating element on the opposite side of the building structure opposite the first heating element, a second heat-insulated flat heating element is additionally installed that implements heating of the controlled structure with a temperature different from the temperature of the first flat heating element, both heating elements are stabilized, moreover, the linear dimensions heating elements are selected in the range from 3 to 5 sizes of the thickness of the building structure, measured in the middle part of the heating elements.
Все описанные методы и способы определения сопротивления теплопередаче ограждающих (строительных) конструкций применимы при исследованиях однородных конструкций или многослойных с последовательно расположенными однородными слоями. При исследованиях неоднородных ограждений, т.е. конструкций с теплопроводными включениями, величину приведенного сопротивления теплопередаче, применяя отмеченные способы, можно получить лишь приближенно. Это происходит от того, что на поверхности неоднородных ограждающих конструкций наблюдается двухмерное или трехмерное, в зависимости от вида теплопроводных включений, поле. Тепломеры, с помощью которых определяют плотность теплового потока, применимы при одномерном температурном поле. По этой же причине, в ГОСТ Р54853-2011 предписывается, что Для определения Rr 0 датчики температуры располагают в центре термически однородных зон фрагментов ограждающей конструкции (панелей, плит, блоков, монолитных и кирпичных частей зданий, дверей) и дополнительно в местах с теплопроводными включениями, в углах, стыках. Тепломеры не следует устанавливать в непосредственной близости от зон теплотехнической неоднородности.All the described methods and methods for determining the heat transfer resistance of enclosing (building) structures are applicable in studies of homogeneous structures or multilayer structures with successive uniform layers. In studies of heterogeneous fences, i.e. structures with heat-conducting inclusions, the magnitude of the reduced resistance to heat transfer, using the above methods, can be obtained only approximately. This is due to the fact that a two-dimensional or three-dimensional field is observed on the surface of heterogeneous building envelopes, depending on the type of heat-conducting inclusions. Heat meters with which to determine the density of the heat flux are applicable for a one-dimensional temperature field. For the same reason, GOST R54853-2011 prescribes that, for determining R r 0 , temperature sensors are located in the center of thermally uniform zones of fragments of the building envelope (panels, plates, blocks, monolithic and brick parts of buildings, doors) and additionally in places with heat-conducting inclusions, in corners, joints. Heat meters should not be installed in the immediate vicinity of areas of thermal engineering heterogeneity.
Тем не менее, влияние этих зон на величину приведенного сопротивления теплопередаче может быть весьма значительным. Среднюю температуру поверхности ограждения можно получить достаточно точно, применяя большее количество датчитков температуры или используя тепловизоры (см. ГОСТ 26629-85 и ВСН 43-96Ведомственные строительные нормы по теплотехническим обследованиям наружных ограждающих конструкций зданий с применением малогабаритных тепловизоров). Сопротивление теплопередаче можно установить путем измерения температур воздуха и поверхностей огражде- 2 035007 ния с дальнейшим определением коэффициентов теплообмена и сопротивлений теплопереходу (см. ВСНHowever, the influence of these zones on the magnitude of the reduced resistance to heat transfer can be very significant. The average temperature of the surface of the fence can be obtained quite accurately by using a larger number of temperature sensors or using thermal imagers (see GOST 26629-85 and VSN 43-96 Departmental building codes for thermal engineering inspections of the external building envelopes using small-sized thermal imagers). Heat transfer resistance can be set by measuring the temperature of the air and the surfaces of the fence with further determination of the heat transfer coefficients and heat transfer resistance (see VSN
43-96).43-96).
Однако в этих нормах учтено влияние зависимости конвективного теплообмена от скорости воздуха, но не учтено влияние переменности лучистого теплообмена, интенсивность которого зависит и от температуры элементарной площадки на рассматриваемой поверхности, коэффициента облученности этой площадки окружающими поверхностями, а также температуры последних. Эти факторы не учитываются в вышеприведенных аналогах. Приближенный метод определения коэффициента лучистого теплообмена, учитывающий только влияние температур рассматриваемой поверхности и воздуха, приведен в государственном стандарте (см. ГОСТ 26254-84).However, these norms take into account the effect of the dependence of convective heat transfer on air speed, but they do not take into account the effect of the variability of radiant heat transfer, the intensity of which depends on the temperature of the elementary area on the surface under consideration, the coefficient of irradiation of this area on the surrounding surfaces, as well as the temperature of the latter. These factors are not taken into account in the above counterparts. An approximate method for determining the coefficient of radiant heat transfer, taking into account only the influence of the temperatures of the considered surface and air, is given in the state standard (see GOST 26254-84).
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является формирование на поверхности неоднородного ограждения практически одномерного температурного поля, при котором возможно проведение измерений с помощью тепломера без иных ограничений. При этом проводимые меры не должны оказывать влияния на величину определяемого приведенного термического сопротивления конструкции.The task to be solved by the claimed invention is directed, is the formation on the surface of a non-uniform fence practically one-dimensional temperature field, in which it is possible to carry out measurements using a heat meter without other restrictions. At the same time, the measures taken should not affect the value of the determined reduced thermal resistance of the structure.
Технический эффект, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в повышении точности определения приведенного термического сопротивления фрагмента наружной ограждающей конструкции в климатической камере и снижении трудоемкости проводимых замеров.The technical effect obtained by solving the problem is expressed in increasing the accuracy of determining the reduced thermal resistance of a fragment of the external building envelope in the climate chamber and reducing the complexity of the measurements.
Для решения поставленной задачи способ определения приведенного термического сопротивления неоднородной ограждающей конструкции в климатической камере включает установку исследуемого фрагмента конструкции в проем камеры, создание для конструкции условий стационарного теплообмена и измерение температур внутреннего и наружного воздуха, температур поверхностей ограждающей конструкции, а также плотности теплового потока, проходящего через нее, по которым вычисляют значения соответствующих искомых величин по формулам, отличается тем, что к фрагменту неоднородной ограждающей конструкции по всей площади внутренней поверхности прикрепляют алюминиевый лист, причем, толщина листа определяется расчетным путем из условий обеспечения одномерного температурного поля, к которому с внешней стороны (со стороны теплого отсека) размещаются тепломеры и датчики температуры. Кроме того, по всей площади наружной поверхности неоднородной ограждающей конструкции прикрепляют алюминиевый лист, толщиной, определяемой расчетным путем из условий обеспечения одномерного температурного поля, к которому с внешней стороны (со стороны холодного отсека) прикрепляются датчики температуры.To solve this problem, a method for determining the reduced thermal resistance of an inhomogeneous building envelope in a climatic chamber includes installing the studied fragment of the structure in the chamber opening, creating conditions for stationary heat transfer for the structure and measuring the temperatures of the internal and external air, the surface temperatures of the building envelope, as well as the heat flux density passing through it, by which the values of the corresponding sought quantities are calculated by the formulas, it is characterized in that an aluminum sheet is attached to the fragment of the heterogeneous enclosing structure over the entire area of the inner surface, moreover, the sheet thickness is determined by calculation from the conditions for providing a one-dimensional temperature field to which from the outside (from the warm compartment) heat meters and temperature sensors are located. In addition, an aluminum sheet is attached over the entire surface area of the heterogeneous building envelope, the thickness determined by calculation from the conditions for providing a one-dimensional temperature field, to which temperature sensors are attached from the outside (from the cold compartment).
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию новизна.A comparative analysis of the features of the claimed solution with the signs of analogues indicates the conformity of the claimed solution to the criterion of novelty.
Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают применимость заявляемого технического решения для исследований неоднородных ограждающих конструкций, в т.ч. с теплопроводными включениями.The signs of the distinctive part of the claims provide the applicability of the proposed technical solution for the study of heterogeneous building envelopes, including with heat-conducting inclusions.
Как известно, алюминий имеет самое значительное, из применяемых в строительстве материалов, значение коэффициента теплопроводности, которое составляет λ= 221 Вт/м°С (см. СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий).As is known, aluminum has the most significant of the materials used in construction, the value of the coefficient of thermal conductivity, which is λ = 221 W / m ° C (see SP 50.13330.2012 Thermal protection of buildings).
Толщина алюминиевых листов определяется предварительным расчетом, например, с применением программы расчета пространственных температурных полей. Условием выбора необходимой толщины листов является формирование на поверхности, граничащей с внутренним воздухом, одномерного температурного поля, при котором по всей поверхности ограждения будет наблюдаться практически одно и то же значение температуры. Для удобства монтажа и оптимального выбора определенного расчетом параметра, толщина листов может составить порядка 0,01 м. Если требуется установить несколько листов, то их соединяют с помощью винтов с потайной головкой и отверстий с резьбой.The thickness of aluminum sheets is determined by preliminary calculation, for example, using a program for calculating spatial temperature fields. A prerequisite for choosing the required sheet thickness is the formation on the surface adjacent to the internal air of a one-dimensional temperature field, at which almost the same temperature value will be observed over the entire surface of the fence. For ease of installation and optimal selection of a parameter determined by calculation, the thickness of the sheets can be about 0.01 m. If you want to install several sheets, then they are connected using countersunk screws and threaded holes.
Для определения приведенного термического сопротивления фрагмента ограждающей конструкции в климатической камере проведены расчеты с применением программы расчета трехмерных температурных полей. Например, рассмотрен фрагмент трехслойной железобетонной панели на дискретных связях.To determine the reduced thermal resistance of a fragment of the enclosing structure in the climatic chamber, calculations were carried out using the program for calculating three-dimensional temperature fields. For example, a fragment of a three-layer reinforced concrete panel on discrete bonds is considered.
Размеры фрагмента: 1.40x1.40x0,45 м. Толщина внутренней оболочки 0,10 м, а наружной 0,07 м. Толщина утеплителя из пенополистирола 0,28 м. Внутреннюю и наружную оболочку соединяет железобетонная шпонка сечением 0,15x0,07 м, размещенная в середине фрагмента. Расчеты проведены при температуре наружного воздуха -52°С и внутреннего 21°С.Fragment dimensions: 1.40x1.40x0.45 m. The thickness of the inner shell is 0.10 m and the outer one is 0.07 m. The thickness of the insulation made of polystyrene foam is 0.28 m. The reinforced concrete key connects the inner and outer shells with a cross section of 0.15x0.07 m, placed in the middle of the fragment. The calculations were carried out at an outdoor temperature of -52 ° C and an internal temperature of 21 ° C.
Минимальная температура внутренней поверхности получилась по шпонке т'в= 16,891°С, а максимальная на угловых участках фрагмента тв = 19,83°С. Разница температур составляет Дг=2,939°С. Сопротивление теплопередаче RA = 6,083 м2оС/Вт, термическое сопротивление RjA = 5,925 м2оС/Вт.The minimum temperature of the inner surface of the spline T 'turned in = 16,891 ° C and a maximum at the corner portions of the fragment into = 19,83 ° C. The temperature difference is Dg = 2.939 ° C. Heat transfer resistance RA = 6.083 m 2 ° C / W, thermal resistance RjA = 5.925 m 2 ° C / W.
При размещении алюминиевого листа толщиной 0,01 м с внутренней стороны фрагмента получены следующие данные: Δτ= 0,384°С, 6,065 м2оС/Вт, RjA = 5,907 м2оС/Вт. Сопротивление теплопередаче изменяется всего на 0,3%, градация температур существенна.When placing an aluminum sheet with a thickness of 0.01 m from the inner side of the fragment, the following data were obtained: Δτ = 0.384 ° C, 6.065 m 2 ° C / W, RjA = 5.907 m 2 ° C / W. Heat transfer resistance changes by only 0.3%, temperature gradation is significant.
Если поставить задачу, что изменение температуры внутренней поверхности по плоскости не должна превышать 0,05°С, то это возможно при толщине алюминиевых листов 0,09 м (Δτ= 0,046°С). При этой толщине листов получены следующие значения: 6,063 м2оС/Вт, RA = 5,905 м2оС/Вт. Измене- 3 035007 ние Ronp из-за добавления слоев алюминия составляет 0,33%, а термического сопротивления 0,34%.If you set the task that the change in temperature of the inner surface along the plane should not exceed 0.05 ° C, then this is possible with a thickness of aluminum sheets of 0.09 m (Δτ = 0,046 ° C). With this sheet thickness, the following values were obtained: 6.063 m 2 ° C / W, RA = 5.905 m 2 ° C / W. The change in 3 035007 Ro np due to the addition of aluminum layers is 0.33%, and the thermal resistance is 0.34%.
Расчеты показывают возможность применения данного способа определения R^ фрагментов неоднородных ограждающих конструкций в климатической камере. При этом можно обойтись малым количеством тепломеров и датчиков температуры. На основе исследований целесообразно выдавать значение приведенного термического сопротивления конструкции, а не сопротивления теплопередаче.Calculations show the possibility of using this method of determining R ^ fragments of heterogeneous building envelopes in a climatic chamber. In this case, you can do with a small number of heat meters and temperature sensors. Based on the studies, it is advisable to give the value of the reduced thermal resistance of the structure, and not the heat transfer resistance.
Обоснование: 1) коэффициенты теплоотдачи на внутренней и наружной поверхностях ограждений имеют переменное значение в зависимости от типа помещения, количества наружных ограждений, средних температур их поверхностей и коэффициентов облученности, типа отопительных приборов, скорости ветра, наличия противостоящих зданий и т.п. Если определять коэффициенты теплообмена, то их нужно определять в каждом рассматриваемом здании, помещении или в климатической камере с учетом фактических условий лучисто-конвективного теплообмена. Задача очень трудоемкая; 2) при определении сопротивления теплопередаче учитываются сопротивления тепловосприятию и теплоотдаче (обратные коэффициентам теплоотдачи величины), имеющие малые значения по сравнению с термическим сопротивлением ограждений. Уточнение этих малых величин, установленных по указаниям нормативных документов, практически не окажет влияния на величину сопротивления теплопередаче.Rationale: 1) the heat transfer coefficients on the inner and outer surfaces of the fences are variable depending on the type of room, the number of external fences, the average temperatures of their surfaces and the irradiation factors, type of heaters, wind speed, the presence of opposing buildings, etc. If heat transfer coefficients are determined, then they must be determined in each building, room or climate chamber under consideration, taking into account the actual conditions of radiant-convective heat transfer. The task is very laborious; 2) when determining the resistance to heat transfer, heat resistance and heat transfer resistance (values inverse to the heat transfer coefficients) are taken into account, which have small values in comparison with the thermal resistance of fences. Clarification of these small values established according to the instructions of regulatory documents will have practically no effect on the value of heat transfer resistance.
Для достижения технического результата на внутреннюю поверхность исследуемого фрагмента устанавливаются алюминиевые листы с подбором их толщин, чтобы на поверхности конструкции наблюдалось практически одномерное температурное поле. После установления стационарного режима теплопередачи измеряются плотности тепловых потоков q и средние температуры внутренней тв и наружной поверхностей тн, далее, вычисляется приведенное термическое сопротивление рассматриваемого фрагмента ограждения:To achieve a technical result, aluminum sheets with the selection of their thicknesses are installed on the inner surface of the studied fragment, so that a practically one-dimensional temperature field is observed on the surface of the structure. After establishing a stationary heat transfer mode, the densities of heat fluxes q and the average temperatures of the inner t in and the outer surfaces of t n are measured, then the reduced thermal resistance of the considered fragment of the fence is calculated:
I/?7=b_ZltL. (*) qI /? 7 = b_ZltL. (*) q
На основании того, что температура по плоскости внутренней поверхности алюминиевого листа, прикрепленного к исследуемому фрагменту конструкции, практически будет постоянной, для определения плотности теплового потока и температуры внутренней поверхности можно обойтись установкой одного тепломера и одного датчика температуры. В целях получения более точных результатов целесообразно использовать несколько датчиков с установкой их к центрам участков, имеющих одинаковые площади.Based on the fact that the temperature along the plane of the inner surface of the aluminum sheet attached to the structural fragment under study will be practically constant, it is possible to install one heat meter and one temperature sensor to determine the heat flux density and the temperature of the inner surface. In order to obtain more accurate results, it is advisable to use several sensors with their installation to the centers of sites that have the same area.
Для исключения температурного перепада по высоте холодного отсека камеры, в нем целесообразно установить вентилятор. Как один из других вариантов определения средней температуры наружной поверхности исследуемого фрагмента - к ней также можно прикрепить алюминиевый лист, толщина которого устанавливается расчетным путем.To eliminate the temperature difference in height of the cold compartment of the chamber, it is advisable to install a fan in it. As one of the other options for determining the average temperature of the outer surface of the investigated fragment - it is also possible to attach an aluminum sheet to it, the thickness of which is determined by calculation.
При проведении исследований в теплом и холодном отсеках камеры обеспечивают требуемый температурно-влажностный режим. Формула (*) также применима для определения экспериментального значения сопротивления теплопередаче при использовании данных по температуре воздуха в теплом и холодном отсеках камеры, полученных путем непосредственного измерения с помощью датчиков температуры.When conducting research in warm and cold compartments, the chambers provide the required temperature and humidity conditions. Formula (*) is also applicable to determine the experimental value of heat transfer resistance when using data on air temperature in the warm and cold compartments of the chamber, obtained by direct measurement using temperature sensors.
Заявленное решение иллюстрируется чертежом, где схематично показан продольный разрез климатической камеры. В сечении (1-1) показан проем камеры до установки исследуемого фрагмента ограждения, в сечении (2-2) - вид после установки в проем климатической камеры исследуемого фрагмента ограждения с прикрепленными к нему алюминиевыми листами.The claimed solution is illustrated by a drawing, which schematically shows a longitudinal section of a climate chamber. Section (1-1) shows the opening of the chamber before installing the test fragment of the fence, section (2-2) shows the view after installing the opening of the test fragment of the fence with the aluminum sheets attached to it in the climatic chamber opening.
Заявляемый способ реализуется следующим образом.The inventive method is implemented as follows.
В проем 1 климатической камеры 2, имеющей теплый 3 и холодный 4 отсеки, устанавливается исследуемый фрагмент ограждающей конструкции 5. По периметру оставляется зазор, заполняемый эффективным утеплителем 6. К внутренней поверхности фрагмента 5 прикрепляется алюминиевый лист 7 толщиной, определяемой путем предварительного расчета, например, с использованием программы расчета трехмерных температурных полей. При большой массе листа для удобства монтажа допустимо использование нескольких листов, соединяемых разъемным креплением, общая толщина которых соответствует расчетному значению. К внутренней поверхности листа, обращенного в сторону отсека с положительной температурой, приклеивается тепломер 8, а также датчик температуры 9 (целесообразно, оба вида датчиков установить по несколько единиц для получения более достоверных данных). К наружной поверхности фрагмента конструкции в серединах предварительно установленных расчетом участков с практически постоянным значением температур, прикрепляются датчики температур 10.In the opening 1 of the climate chamber 2, which has warm 3 and cold 4 compartments, the studied fragment of the building envelope 5 is installed. A gap is left around the perimeter, filled with an effective insulation 6. An aluminum sheet 7 with a thickness determined by preliminary calculation is attached to the inner surface of fragment 5, for example, using the program for calculating three-dimensional temperature fields. With a large mass of the sheet, for the convenience of installation, it is permissible to use several sheets joined by a detachable mount, the total thickness of which corresponds to the calculated value. A heat meter 8, as well as a temperature sensor 9, are glued to the inner surface of the sheet facing the compartment with a positive temperature (it is advisable to install both types of sensors several units to obtain more reliable data). Temperature sensors 10 are attached to the outer surface of a fragment of the structure in the midpoints of sections previously established by calculation with an almost constant temperature value.
При этом температура наружной поверхности исследуемого фрагмента определяется как средневзвешенная по площадям.In this case, the temperature of the outer surface of the studied fragment is determined as the weighted average over the areas.
В случае использования алюминиевых листов, прикрепляемых к наружной поверхности исследуемого фрагмента конструкции, достаточно установки одного или нескольких датчиков температуры 10 с последующим определением среднего арифметического значения температуры.In the case of using aluminum sheets attached to the outer surface of the investigated fragment of the structure, it is sufficient to install one or more temperature sensors 10 with the subsequent determination of the arithmetic mean of the temperature.
По завершении монтажных работ в теплом 3 и холодном 4 отсеках с помощью специального оборудования устанавливается требуемый температурно-влажностный режим. После чего производят измере- 4 035007 ния температур и тепловых потоков. Измерительная аппаратура и оператор размещаются в дополнительном отсеке камеры 11. По полученным экспериментальным данным по формуле (*) вычисляют искомое значение приведенного термического сопротивления неоднородной ограждающей конструкции.Upon completion of installation work in the warm 3 and cold 4 compartments, the required temperature and humidity conditions are set using special equipment. Then measure the temperature and heat fluxes. The measuring equipment and the operator are located in the additional compartment of the chamber 11. According to the obtained experimental data by the formula (*), the sought value of the reduced thermal resistance of the inhomogeneous enclosing structure is calculated.
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017127115A RU2657332C1 (en) | 2017-07-28 | 2017-07-28 | Method for determining reduced thermal resistance of non-uniform enclosing structure in climatic chamber |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201800344A2 EA201800344A2 (en) | 2019-01-31 |
| EA201800344A3 EA201800344A3 (en) | 2019-04-30 |
| EA035007B1 true EA035007B1 (en) | 2020-04-16 |
Family
ID=62620009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201800344A EA035007B1 (en) | 2017-07-28 | 2018-06-29 | Method of reduced heat-transfer resistance determination for a nonhomogeneous enclosing structure in a climate chamber |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA035007B1 (en) |
| RU (1) | RU2657332C1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU192120U1 (en) * | 2019-05-23 | 2019-09-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Small-sized climatic chamber for conducting thermophysical studies of factory-made silicate bricks under stationary heat transfer conditions |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU174400A1 (en) * | Ф. В. Ушков | CAMERA FOR HEAT TESTING | ||
| RU103619U1 (en) * | 2010-12-15 | 2011-04-20 | Учреждение Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук (НИИСФ РААСН) | CLIMATIC CAMERA FOR HEAT TECHNICAL TESTS OF CONSTRUCTION FENCING CONSTRUCTIONS |
| RU104726U1 (en) * | 2010-12-15 | 2011-05-20 | Учреждение Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук (НИИСФ РАССН) | STAND FOR MEASURING THERMAL TECHNICAL CHARACTERISTICS OF CONSTRUCTION FENCING CONSTRUCTIONS |
| RU156904U1 (en) * | 2014-09-25 | 2015-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | STAND FOR QUALITATIVE EVALUATION OF HEAT-INSULATING PROPERTIES OF MATERIALS |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201152859Y (en) * | 2007-09-11 | 2008-11-19 | 安徽省产品质量监督检验研究院 | Building temperature keeping and weather tolerance tester |
| RU2403562C1 (en) * | 2009-02-16 | 2010-11-10 | Открытое акционерное общество Пергам-Инжиниринг ОАО Пергам-Инжиниринг | Method for thermal non-destrictive inspection of heat engineering characteristics of multilayer structures in non-steady heat transfer conditions |
-
2017
- 2017-07-28 RU RU2017127115A patent/RU2657332C1/en active IP Right Revival
-
2018
- 2018-06-29 EA EA201800344A patent/EA035007B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU174400A1 (en) * | Ф. В. Ушков | CAMERA FOR HEAT TESTING | ||
| RU103619U1 (en) * | 2010-12-15 | 2011-04-20 | Учреждение Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук (НИИСФ РААСН) | CLIMATIC CAMERA FOR HEAT TECHNICAL TESTS OF CONSTRUCTION FENCING CONSTRUCTIONS |
| RU104726U1 (en) * | 2010-12-15 | 2011-05-20 | Учреждение Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук (НИИСФ РАССН) | STAND FOR MEASURING THERMAL TECHNICAL CHARACTERISTICS OF CONSTRUCTION FENCING CONSTRUCTIONS |
| RU156904U1 (en) * | 2014-09-25 | 2015-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | STAND FOR QUALITATIVE EVALUATION OF HEAT-INSULATING PROPERTIES OF MATERIALS |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГОСТ 26254-84. ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ТЕПЛОПЕРЕДАЧЕ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ, пункты 1, 3, 4, 5, 6 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201800344A3 (en) | 2019-04-30 |
| EA201800344A2 (en) | 2019-01-31 |
| RU2657332C1 (en) | 2018-06-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Asdrubali et al. | Thermal transmittance measurements with the hot box method: Calibration, experimental procedures, and uncertainty analyses of three different approaches | |
| Peng et al. | In situ measuring and evaluating the thermal resistance of building construction | |
| O’Grady et al. | Infrared thermography technique as an in-situ method of assessing heat loss through thermal bridging | |
| O'Grady et al. | Quantification of heat losses through building envelope thermal bridges influenced by wind velocity using the outdoor infrared thermography technique | |
| Lucchi et al. | Definition of an experimental procedure with the hot box method for the thermal performance evaluation of inhomogeneous walls | |
| O'Grady et al. | Application of infrared thermography technique to the thermal assessment of multiple thermal bridges and windows | |
| Sassine | A practical method for in-situ thermal characterization of walls | |
| Luo et al. | Determining the thermal capacitance, conductivity and the convective heat transfer coefficient of a brick wall by annually monitored temperatures and total heat fluxes | |
| Baldinelli | A methodology for experimental evaluations of low-e barriers thermal properties: Field tests and comparison with theoretical models | |
| Escudero et al. | Experimental thermal characterization of radiant barriers for building insulation | |
| Evangelisti et al. | Comparison between heat-flow meter and Air-Surface Temperature Ratio techniques for assembled panels thermal characterization | |
| Yang et al. | Short time non-destructive evaluation of thermal performances of building walls by studying transient heat transfer | |
| Vladimirovich et al. | Measuring the thermo physical properties of construction projects | |
| Grinzato et al. | R-value estimation by local thermographic analysis | |
| RU2657332C1 (en) | Method for determining reduced thermal resistance of non-uniform enclosing structure in climatic chamber | |
| Vasilyev et al. | Method of thermotechnical uniformity coefficient evaluation by analyzing thermograms | |
| RU2323435C2 (en) | Mode of thermal nondestructive control over resistance to heat transfer to building constructions | |
| Wilkes et al. | Thermal performance of residential attic insulation | |
| Daniel Türler et al. | Laboratory procedures for using infrared thermography to validate heat transfer models | |
| RU2568983C1 (en) | Method to determine coefficient of heat conductivity of liquid heat insulation in laboratory conditions | |
| Peters et al. | Development of a simple Hot Box to determine the thermal characteristics of a three-dimensional printed bricks | |
| RU2731840C1 (en) | Method of measuring thermal conductivity coefficient of heat-insulating material | |
| CN208224141U (en) | A kind of measuring device of new type fireproof board thermal coefficient | |
| RU2497106C1 (en) | Method for nondestructive testing of thermal properties of building envelopes | |
| RU2475729C1 (en) | Heat-engineering investigation method of buildings and facilities |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ KZ KG TJ TM RU |