RU2497106C1 - Способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий - Google Patents
Способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2497106C1 RU2497106C1 RU2012120804/28A RU2012120804A RU2497106C1 RU 2497106 C1 RU2497106 C1 RU 2497106C1 RU 2012120804/28 A RU2012120804/28 A RU 2012120804/28A RU 2012120804 A RU2012120804 A RU 2012120804A RU 2497106 C1 RU2497106 C1 RU 2497106C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thermal conductivity
- heat transfer
- thermal
- heat
- surface layers
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам определения физических свойств материалов путем тепловых и электрических измерений, и может быть использовано для оперативного контроля теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий и сооружений в натурных условиях. Способ неразрущающего контроля теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий заключается в том, что измеряют фактические значения теплопроводности внутреннего и наружного поверхностных слоев конструкции. Затем вычисляют значения сопротивлений теплопередаче этих слоев по формулам: R=δ/λв и R=δ/λ, где Rи R- значения сопротивлений теплопередаче внутреннего и наружного поверхностных слоев конструкции, соответственно; δи δ- толщина внутреннего и наружного поверхностных слоев, соответственно; λи λ- теплопроводность внутреннего и наружного поверхностных слоев, соответственно. Далее вычисляют значение сопротивления теплопередаче теплоизоляционного слоя по формуле: R=R-1/α-1/α-R-R, где R- сопротивление теплопередаче теплоизоляционного слоя; R- общее сопротивление теплопередаче конструкции; α, α- коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхностей конструкции, соответственно. Затем вычисляют фактическое значение теплопроводности материала теплоизоляционного слоя конструкции по формуле: λ,=δ/R, где λ- теплопроводность материала; δ- толщина слоя. После чего определяют фактическое значение влажности материала теплоизоляционного слоя по формуле: W=(λ-λ)/Δλ, где W- влажность материала; λтеплопроводность материала в сухом состоянии; Δλ- приращение теплопроводности материала на 1% влажности. Техническим результа
Description
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам определения физических свойств материалов путем тепловых и электрических измерений, и может быть использовано для оперативного контроля теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий и сооружений в натурных условиях.
Из уровня техники известен способ определения теплофизических характеристик материалов ограждающих конструкций, включающий измерение температур на внутренней и наружной поверхностях конструкции, измерение плотности проходящего через нее теплового потока и вычисление комплекса искомых характеристик по известным формулам (Патент RU №2421711 «Способ неразрушающего контроля комплекса теплофизических характеристик твердых строительных материалов», кл. G01N 25/00, опубл. 20.06.2011 г.). Этот способ достаточно прост в реализации, однако он неприменим к многослойным ограждающим конструкциям.
Известен способ контроля теплофизических характеристик многослойных строительных конструкций, включающий использование источника тепловой энергии (лазер) и два термоприемника, определение мощности тепловых импульсов для заданных значения избыточной температуры, по результатам измерений определяют теплофизические свойства наружных слоев конструкции, а для определения теплофизических свойств внутреннего слоя конструкции осуществляют дополнительное тепловое воздействие дисковым нагревателем, регистрируют величину теплового потока при помощи датчика, измеряют температуру в точках, расположенных соответственно под дисковым нагревателем и на контактной поверхности датчика теплового потока (Патент RU №2327148 «Способ неразрушающего контроля теплофизических характеристик многослойных строительных конструкций», кл. G01N 25/72, G01N 25/18, опубл. 20.06.2008 г.).
Недостатками описанного способа являются сложность реализации, требующая помимо лазерных устройств дополнительного оборудования (дисковые нагреватели, датчики температуры и плотности теплового потока), размещаемого на противоположных наружных поверхностях конструкции, и необходимость обеспечения адиабатического режима нагрева.
Известен способ контроля теплозащитных свойств многослойных строительных конструкций, предусматривающий тепловизионное обследование поверхности объекта с анализом распределения температур, высверливание отверстий последовательно до середины каждого слоя конструкции, определение теплопроводности каждого слоя с помощью теплового зонда и вычисление сопротивления теплопередаче по приведенным формулам (Патент RU №2403562 «Способ теплового неразрушающего контроля теплотехнических характеристик многослойных конструкций в нестационарных условиях теплопередачи», кл. G01N 25/72, G01N 25/18, опубл. 10.11.2010 г.).
Недостатком указанного способа является необходимость сверления отверстий последовательно до середины каждого слоя конструкции, т.е. способ не является неразрущающим.
Известен также способ неразрушающего контроля теплофизических характеристик материалов строительных конструкций, основанный на электротепловых аналогиях и реализуемый путем измерения электрической емкости датчика без теплового воздействия на материал конструкции (патент RU №2431134 «Способ и устройство для экспрессного определения влажности и теплопроводности неметаллических материалов», кл. G01N 25/18, G01N 27/22, опубл. 10.10.2011 г.).
Недостатком способа является невозможность оценки теплозащитных свойств внутреннего слоя теплоизоляции многослойных строительных конструкций без нарушения их целостности.
Наиболее близким к предлагаемому по существенным признакам и достигаемому результату является выбранный в качестве прототипа способ оценки теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий, состоящий из измерения плотности теплового потока, проходящего через исследуемую конструкцию, измерения температур на наружной и внутренней ее поверхностях, вычисления значения общего сопротивления теплопередаче конструкции по приведенным формулам (ГОСТ 26256-84. «Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций», Издательство стандартов, 1984). Этот способ широко применяется в строительной практике, однако он дает интегральную оценку сопротивления теплопередаче всей конструкции, что не позволяет оценить теплозащитные свойства внутреннего слоя теплоизоляции в случае многослойной конструкции.
Технический результат изобретения заключается в количественном определении значений теплофизических характеристик теплоизоляционного слоя многослойных строительных конструкций без нарушения их целостности.
Этот технический результат достигается тем, что в способе неразрущающего контроля теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий, включающем измерение температур внутренней и наружной поверхностей конструкции, измерение плотности проходящего через нее теплового потока и вычисление общего сопротивления теплопередаче, измеряют фактические значения теплопроводности внутреннего и наружного поверхностных слоев конструкции, вычисляют значения сопротивлений теплопередаче этих слоев по формулам:
Rв=δв/λв и Rн=δн/λн,
где Rв и Rн - значения сопротивлений теплопередаче внутреннего и наружного поверхностных слоев конструкции, соответственно;
δв и δн - толщина внутреннего и наружного поверхностных слоев, соответственно;
λв и λн - теплопроводность внутреннего и наружного поверхностных слоев, соответственно,
вычисляют значение сопротивления теплопередаче теплоизоляционного слоя по формуле:
Rт=Rк-1/αв-1/αн-Rв-Rн,
где Rт - сопротивление теплопередаче теплоизоляционного слоя;
Rк - общее сопротивление теплопередаче конструкции;
αв, αн - коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхностей конструкции, соответственно,
вычисляют фактическое значение теплопроводности материала теплоизоляционного слоя конструкции по формуле:
λт=δт/Rт,
где λт - теплопроводность материала;
δт - толщина слоя,
и определяют фактическое значение влажности материала теплоизоляционного слоя по формуле:
Wт=(λт-λ0)/Δλw,
где Wт - влажность материала;
λ0 - теплопроводность материала в сухом состоянии;
Δλw - приращение теплопроводности материала на 1% влажности.
Предлагаемый способ, в отличие от известных, позволяет количественно определить теплозащитные свойства теплоизоляционного слоя многослойной конструкции без нарушения ее целостности. Способ является менее трудоемким, не требует сложного оборудования и связанных с этим материальных затрат, таким образом, является более эффективным и экономичным в сравнении с прототипом и аналогами.
Пример осуществления предлагаемого способа
Обследуют стеновые панели типа «сэндвич» эксплуатируемого жилого дома в Московской области. Из проектной документации известно, что панели представляют собой трехслойную конструкцию, состоящую из двух поверхностных слоев бетона плотностью 1600 кг/м3 и слоя теплоизоляции из минеральной ваты плотностью 75 кг/м, причем толщина поверхностных слоев панелей составляет 40 мм с внутренней стороны и 60 мм с наружной стороны панели, а толщина слоя теплоизоляции составляет 160 мм.
Измеряют температуры tв, tн внутренней и наружной поверхностей конструкции, соответственно, с помощью аппаратуры по ГОСТ 26256-84. После обработки результатов измерений получают:
tв=+18,2°С, tн=-12,5°С.
Измеряют плотность теплового потока Q по методике ГОСТ 26256-84. После обработки результатов измерений получают: Q=9,6 Вт/м2.
Вычисляют значение общего сопротивления теплопередаче Rк конструкции по формуле:
Rк=(tв-tн)/Q.
В результате получают Rк=30,7/9,6=3,2 м2.0С/Вт.
Измеряют фактические значения теплопроводности λв и λн внутреннего и наружного поверхностных слоев конструкции, соответственно, с помощью экспресс-измерителя типа ИВТП-12-2 по ГОСТ 8.621-2006. После статистической обработки результатов измерений получают, соответственно: λв=0,65 Вт/м°С и λн=0,75 Вт/м°С.
Вычисляют значения сопротивлений теплопередаче Rв, Rн внутреннего и наружного поверхностных слоев конструкции, соответственно, по формулам:
Rв=δв/λв; Rн=δн/λн.
В результате получают: Rв=0,04/0,65=0,06 м2·С/Вт; Rн=0,06/0,75=0,08 м2.0С/Вт.
Вычисляют значение сопротивления теплопередаче слоя теплоизоляции по формуле:
Rт=Rк-1/αв-1/αн-Rв-Rн.
В результате получают: Rт=3,2-0,11-0,04-0,06-0,08=2,91 м2.0С/Вт (табличные значения αв=8,7 и αн=23 взяты из СНиП 23-02-2003).
Вычисляют фактическое значение теплопроводности слоя теплоизоляции по формуле:
λт=δт/Rт.
В результате получают: λт=0,16/2,91=0,055 Вт/м°С.
Вычисляют влажность минеральной ваты по формуле:
Wт=(λт-λ0)/Δλw.
В результате получают: Wт=(0,055-0,046)/0,005=1,8% (значение λ0=0,046 для минеральной ваты по ГОСТ 9573-96 плотностью 75 кг/м2 взято из таблицы Д1 приложения Д свода правил СП 23-101-2004, а значение Δλw=0,005 получено расчетным путем по той же таблице).
Таким образом, количественно определены теплозащитные свойства (сопротивление теплопередаче, теплопроводность и влажность) материала внутреннего теплоизоляционного слоя (минеральной ваты) обследуемой многослойной конструкции без нарушения ее целостности.
Claims (2)
1. Способ неразрущающего контроля теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий, включающий измерение температуры внутренней и наружной поверхностей конструкции, измерение плотности проходящего через нее теплового потока, вычисление значения общего сопротивления теплопередаче конструкции, отличающийся тем, что при определении теплофизических характеристик теплоизоляционного слоя многослойных строительных конструкций без нарушения их целостности, измеряют фактические значения теплопроводности внутреннего и наружного поверхностных слоев конструкции, вычисляют значения сопротивлений теплопередаче этих слоев по формулам: Rв=δв/λв и Rн=δн/λн, где δв и δн - толщина внутреннего и наружного поверхностных слоев соответственно; λв и λн - теплопроводность внутреннего и наружного поверхностных слоев соответственно, вычисляют значение сопротивления теплопередаче теплоизоляционного слоя по формуле: Rт=Rк-1/αв-1/αн-Rв-Rн, где Rт - сопротивление теплопередаче теплоизоляционного слоя; Rк - общее сопротивление теплопередаче конструкции; αв, αн - коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхностей конструкции соответственно; вычисляют фактическое значение теплопроводности материала теплоизоляционного слоя конструкции по формуле: λт=δт/Rт, где λт - теплопроводность материала; δт - толщина слоя, после чего находят фактическое значение влажности материала теплоизоляционного слоя по формуле: Wт=(λт-λ0)/Δλw, где Wт - влажность материала; λ0 - теплопроводность материала в сухом состоянии; Δλw - приращение теплопроводности материала на 1% влажности.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что теплопроводность внутреннего и наружного поверхностных слоев конструкции измеряют прибором «Экспресс-измеритель влажности и теплопроводности ИВТП-12-2» по ГОСТ 8.621-2006.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012120804/28A RU2497106C1 (ru) | 2012-05-22 | 2012-05-22 | Способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012120804/28A RU2497106C1 (ru) | 2012-05-22 | 2012-05-22 | Способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2497106C1 true RU2497106C1 (ru) | 2013-10-27 |
Family
ID=49446824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012120804/28A RU2497106C1 (ru) | 2012-05-22 | 2012-05-22 | Способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2497106C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2637385C2 (ru) * | 2016-03-16 | 2017-12-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Переносной автоматизированный комплекс для определения теплофизических свойств |
| RU2650054C2 (ru) * | 2016-04-04 | 2018-04-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Измерительный комплекс контроля теплотехнических параметров наружной стены при длительных режимах испытаний в натурных условиях |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| LV12365A (lv) * | 1998-03-06 | 1999-10-20 | Rtu Neorganiskas Kimijas Inst | Siltumvaditspejas merisanas panemiens |
| US6668230B2 (en) * | 1998-12-11 | 2003-12-23 | Symyx Technologies, Inc. | Computer readable medium for performing sensor array based materials characterization |
| RU2285915C2 (ru) * | 2004-10-20 | 2006-10-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Исследовательский Центр "Строительство" | Способ контроля теплозащитных свойств ограждающей конструкции |
-
2012
- 2012-05-22 RU RU2012120804/28A patent/RU2497106C1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| LV12365A (lv) * | 1998-03-06 | 1999-10-20 | Rtu Neorganiskas Kimijas Inst | Siltumvaditspejas merisanas panemiens |
| US6668230B2 (en) * | 1998-12-11 | 2003-12-23 | Symyx Technologies, Inc. | Computer readable medium for performing sensor array based materials characterization |
| RU2285915C2 (ru) * | 2004-10-20 | 2006-10-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Исследовательский Центр "Строительство" | Способ контроля теплозащитных свойств ограждающей конструкции |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций ГОСТ 26254-84. - М.: Госстрой СССР, 1984. * |
| Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций ГОСТ 26254-84. - М.: Госстрой СССР, 1984. Проектирование тепловой защиты зданий. СП 23-101-2004. - М.: ОАО "ЦНИИпромзданий" и ФГУП ЦНС, 2004. * |
| Проектирование тепловой защиты зданий. СП 23-101-2004. - М.: ОАО "ЦНИИпромзданий" и ФГУП ЦНС, 2004. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2637385C2 (ru) * | 2016-03-16 | 2017-12-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Переносной автоматизированный комплекс для определения теплофизических свойств |
| RU2650054C2 (ru) * | 2016-04-04 | 2018-04-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Измерительный комплекс контроля теплотехнических параметров наружной стены при длительных режимах испытаний в натурных условиях |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ficco et al. | U-value in situ measurement for energy diagnosis of existing buildings | |
| Asdrubali et al. | Thermal transmittance measurements with the hot box method: Calibration, experimental procedures, and uncertainty analyses of three different approaches | |
| Atsonios et al. | A comparative assessment of the standardized methods for the in–situ measurement of the thermal resistance of building walls | |
| Albatici et al. | A comprehensive experimental approach for the validation of quantitative infrared thermography in the evaluation of building thermal transmittance | |
| Asdrubali et al. | Evaluating in situ thermal transmittance of green buildings masonries—A case study | |
| Tejedor et al. | Thermographic 2D U-value map for quantifying thermal bridges in building façades | |
| Cesaratto et al. | A measuring campaign of thermal conductance in situ and possible impacts on net energy demand in buildings | |
| Park et al. | Determining thermal properties of gypsum board at elevated temperatures | |
| Danielski et al. | Diagnosis of buildings’ thermal performance-a quantitative method using thermography under non-steady state heat flow | |
| Yesilata et al. | A simple dynamic measurement technique for comparing thermal insulation performances of anisotropic building materials | |
| RU2426106C1 (ru) | Способ определения коэффициента теплопроводности тонкостенных теплозащитных покрытий и устройство для его осуществления | |
| Guattari et al. | Influence of internal heat sources on thermal resistance evaluation through the heat flow meter method | |
| Liu et al. | Study on thermal insulation and heat transfer properties of wood frame walls | |
| Evangelisti et al. | Comparison between heat-flow meter and Air-Surface Temperature Ratio techniques for assembled panels thermal characterization | |
| Lorenzati et al. | VIPs thermal conductivity measurement: test methods, limits and uncertainty | |
| Baldinelli et al. | Dynamic thermal properties of building components: Hot box experimental assessment under different solicitations | |
| Yang et al. | In situ methodology for thermal performance evaluation of building wall: A review | |
| Ricciu et al. | Thermal properties of building walls: Indirect estimation using the inverse method with a harmonic approach | |
| RU2497106C1 (ru) | Способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий | |
| Petrov et al. | Determination of humidity conditions of enclosing structures by the color indicator method | |
| Faouel et al. | Thermal conductivity and thermal diffusivity measurements of wood in the three anatomic directions using the transient hot-bridge method | |
| Grinzato et al. | R-value estimation by local thermographic analysis | |
| Evangelisti et al. | On the ageing and weathering effects in assembled modular facades: On-site experimental measurements in an Italian building of the 1960s | |
| Piggot-Navarrete et al. | Investigating the impact of construction workmanship defects on the hygrothermal performance and airtightness of lightweight-structure wooden envelope systems | |
| Asdrubali et al. | Comparative analysis of different methods to evaluate the thermal conductivity of homogenous materials |