Tepelný tok. Hustota tepelného toku

GOST 25380-2014

MEDZIŠTÁTNY ŠTANDARD

BUDOVY A STAVBY

Metóda merania hustoty tepelných tokov prechádzajúcich plášťom budovy

Budovy a stavby. Metóda merania hustoty tepelných tokov prechádzajúcich obvodovými konštrukciami

MKS 91.040.01

Dátum predstavenia 2015-07-01

Predslov

Ciele, základné princípy a základný postup pri vykonávaní prác na medzištátnej normalizácii sú stanovené v GOST 1.0-92 "Systém medzištátnej normalizácie. Základné ustanovenia" a GOST 1.2-2009 "Systém medzištátnej normalizácie. Medzištátne normy, pravidlá, odporúčania pre medzištátnu normalizáciu. Pravidlá pre vývoj, prijatie, aktualizácie a zrušenie"

O štandarde

1 VYVINUTÉ Federálnou štátnou rozpočtovou inštitúciou „Výskumný ústav stavebnej fyziky Ruskej akadémie architektúry a stavebných vied“ (NIISF RAASN) za účasti SKB Stroypribor LLC

2 PREDSTAVENÝ Technickým výborom pre normalizáciu TC 465 "Stavebníctvo"

3 PRIJATÉ Medzištátnou radou pre normalizáciu, metrológiu a certifikáciu (zápisnica z 30. septembra 2014 N 70-P)

Hlasovali za prijatie:

4 Nariadením Federálnej agentúry pre technickú reguláciu a metrológiu zo dňa 22. októbra 2014 N 1375-st bola od 1. júla 2015 uvedená do platnosti medzištátna norma GOST 25380-2014 ako národná norma Ruskej federácie.

5 MIESTO GOST 25380-82

(Dodatok. IUS N 7-2015).

Informácie o zmenách tohto štandardu sú zverejnené v ročnom informačnom indexe "Národné štandardy" a text zmien a doplnkov - v mesačnom informačnom indexe "Národné štandardy". V prípade revízie (nahradenia) alebo zrušenia tohto štandardu bude príslušné oznámenie uverejnené v mesačnom informačnom indexe „Národné štandardy“. Príslušné informácie, oznámenia a texty sú zverejnené aj vo verejnom informačnom systéme - na oficiálnej webovej stránke Federálnej agentúry pre technickú reguláciu a metrológiu na internete

ZMENENÉ, publikované v IUS N 7, 2015

Zmenené výrobcom databázy

Úvod

Úvod

Vytvorenie normy pre metódu merania hustoty tepelných tokov prechádzajúcich obvodovými plášťami budov vychádza z požiadaviek federálneho zákona N 384-FZ z 30. decembra 2009. N 384-FZ * „Technické predpisy o bezpečnosti budov a stavieb“, podľa ktorých budovy a stavby musia na jednej strane vylúčiť iracionálnu spotrebu energetických zdrojov počas prevádzky a na druhej strane nevytvárať podmienky pre neprijateľné zhoršenie parametrov životného prostredia človeka a podmienok výrobných a technologických procesov.
_______________
* Text dokumentu zodpovedá originálu. - Poznámka výrobcu databázy.


Táto norma bola vyvinutá s cieľom zaviesť jednotnú metódu merania hustoty tepelných tokov prechádzajúcich plotmi vykurovaných budov a konštrukcií v laboratórnych a prírodných podmienkach, ktorá umožňuje kvantifikovať tepelné vlastnosti budov a konštrukcií a ich dodržiavanie. obvodových plášťov svojich budov s regulačnými požiadavkami uvedenými v platných regulačných dokumentoch, zisťovať skutočné tepelné straty vonkajšími obvodovými konštrukciami, kontrolovať konštrukčné riešenia a ich realizáciu v stavaných budovách a stavbách.

Norma je jednou zo základných noriem, ktoré poskytujú parametre pre energetický pasport a energetický audit budov a stavieb v prevádzke.

1 oblasť použitia

Táto norma stanovuje jednotnú metódu merania hustoty tepelných tokov prechádzajúcich jednovrstvovými a viacvrstvovými plášťami budov bytových, verejných, priemyselných a poľnohospodárskych budov a stavieb počas experimentálnej štúdie a za ich prevádzkových podmienok.

Norma platí pre obvodové konštrukcie vykurovaných budov, skúšané v klimatických podmienkach v klimatických komorách a počas komplexných tepelnotechnických štúdií v prevádzkových podmienkach.

2 Normatívne odkazy

Táto norma používa odkazy na nasledujúce normy:

GOST 8.140-2009 Štátny systém na zabezpečenie jednotnosti meraní. Štátna primárna norma a schéma štátneho overovania pre meradlá tepelnej vodivosti tuhých látok od 0,1 do 5 W/(m K) v teplotnom rozsahu od 90 do 500 K a od 5 do 20 W/(m K) v rozsahu teplôt od 300 až 1100 K

GOST 6651-2009 Odporové tepelné meniče. Všeobecné technické požiadavky a skúšobné metódy

GOST 7076-99 Stavebné materiály a výrobky. Metóda stanovenia tepelnej vodivosti a tepelného odporu v stacionárnom tepelnom režime

GOST 8711-93 Priamočinné analógové indikačné elektrické meracie prístroje a ich pomocné časti. Časť 2: Osobitné požiadavky na ampérmetre a voltmetre

GOST 9245-79 Jednosmerné meracie potenciometre. Všeobecné špecifikácie

Poznámka - Pri používaní tohto štandardu je vhodné skontrolovať platnosť referenčných štandardov podľa indexu "Národné štandardy", zostaveného k 1. januáru bežného roka a podľa zodpovedajúcich informačných indexov zverejnených v aktuálnom roku. Ak je referenčný štandard nahradený (upravený), potom by ste sa pri používaní tohto štandardu mali riadiť nahradzujúcim (upraveným) štandardom. Ak je norma, na ktorú sa odkazuje, zrušená bez náhrady, platí ustanovenie, v ktorom je uvedený odkaz na ňu, v rozsahu, v akom to nie je dotknuté.

3 Pojmy a definície

Na účely tejto medzinárodnej normy platia nasledujúce výrazy s ich príslušnými definíciami:

3.1 tepelný tok , W: Množstvo tepla, ktoré prejde konštrukciou alebo médiom za jednotku času.

3.2 hustota tepelného toku (povrch) , W/m: Množstvo tepelného toku prechádzajúceho cez jednotku povrchu konštrukcie.

3.3 odolnosť proti prestupu tepla obvodového plášťa budovy , m°C/W: Súčet odolnosti proti absorpcii tepla, tepelného odporu vrstiev, odolnosti proti prestupu tepla obvodovej konštrukcie.

4 Základné predpisy

4.1 Podstata metódy

4.1.1 Metóda merania hustoty tepelného toku je založená na meraní teplotného rozdielu na "doplnkovej stene" (platni) inštalovanej na obvodovom plášti budovy. Tento pokles teploty, ktorý je úmerný jeho hustote v smere tepelného toku, sa premieňa na termoEMF (termoelektromotorickú silu) batériou termočlánkov umiestnených v "prídavnej stene" paralelne s tepelným tokom a zapojených do série podľa generovaný signál. "Dodatočná stena" (doska) a zostava termočlánkov tvoria konvertor tepelného toku.

4.1.2 Hustota tepelného toku sa meria na stupnici špecializovaného prístroja ITP-MG 4.03 "Flow", ktorého súčasťou je menič tepelného toku, alebo sa vypočítava z výsledkov meraní termoEMF na predkalibrovaných konvertoroch tepelného toku.

Hodnota hustoty tepelného toku je určená vzorcom

kde je hustota tepelného toku, W/m;

- konverzný faktor, W/m mV;

- hodnota termoelektrického signálu, mV.

Schéma merania hustoty tepelného toku je znázornená na obrázku 1.

1 - meracie zariadenie (jednosmerný potenciometer podľa GOST 9245);

2 - pripojenie meracieho zariadenia k meniču tepelného toku;

3 - menič toku tepla; 4 - skúmaná obvodová konštrukcia;

- hustota tepelného toku, W/m

Obrázok 1 - Schéma merania hustoty tepelného toku

4.2 Prístroj

4.2.1 Prístroj ITP-MG 4.03 "Flow" * slúži na meranie hustoty tepelných tokov.
________________
* Pozri časť Bibliografia. - Poznámka výrobcu databázy.


Technické charakteristiky zariadenia ITP-MG 4.03 "Flow" sú uvedené v prílohe A.

4.2.2 Pri tepelnom skúšaní obvodových konštrukcií je dovolené merať hustotu tepelných tokov pomocou samostatne vyrobených a kalibrovaných konvertorov tepelného toku s tepelným odporom do 0,005-0,06 m °C / W a prístrojov, ktoré merajú termoEMF generované konvertormi.

Je povolené používať prevodník, ktorého konštrukcia je uvedená v GOST 7076.

4.2.3 Prevodníky tepelného toku podľa 4.2.2 musia spĺňať tieto základné požiadavky:

materiály pre "dodatočnú stenu" (dosku) si musia zachovať svoje fyzikálne a mechanické vlastnosti pri teplote okolia 243 až 343 K (od mínus 30 °C do plus 70 °C);

materiály by sa nemali zmáčať a zvlhčovať vodou v kvapalnej a parnej fáze; pomer priemeru snímača k jeho hrúbke musí byť najmenej 10;

prevodníky musia mať okolo termočlánkovej batérie ochrannú zónu, ktorej lineárna veľkosť by mala byť aspoň 30 % polomeru alebo polovica lineárnej veľkosti prevodníka;

konvertor tepelného toku musí byť kalibrovaný v organizáciách, ktoré získali oprávnenie na výrobu týchto konvertorov predpísaným spôsobom;

za vyššie uvedených podmienok prostredia musia byť kalibračné charakteristiky prevodníka zachované najmenej jeden rok.

4.2.4 Kalibrácia prevodníkov tepelného toku podľa 4.2.2 sa môže vykonávať na zariadení na stanovenie tepelnej vodivosti v súlade s GOST 7076, v ktorom sa hustota tepelného toku vypočítava z výsledkov merania teplotného rozdielu na referencii. vzorky materiálov certifikovaných v súlade s GOST 8.140 a inštalované namiesto testovaných vzoriek. Kalibračná metóda pre konvertor tepelného toku je uvedená v prílohe B.

4.2.5 Prevodník sa kontroluje najmenej raz ročne, ako je uvedené v 4.2.3, 4.2.4.

4.2.6 Na meranie termoEMF konvertora tepelného toku je povolené použiť prenosný potenciometer PP-63 v súlade s GOST 9245, digitálne voltampérmetre V7-21, F30 v súlade s GOST 8711 alebo iné termoEMF merače, vypočítaná chyba ktorých v oblasti nameraného termoEMF meniča tepelného toku nepresahuje 1 % a ktorých vstupná impedancia je minimálne 10-krát väčšia ako vnútorný odpor meniča.

Pri tepelnom testovaní obvodových plášťov budov s použitím samostatných snímačov sa uprednostňuje použitie automatických záznamových systémov a zariadení.

4.3 Príprava na meranie

4.3.1 Meranie hustoty tepelného toku sa vykonáva spravidla zvnútra obvodových konštrukcií budov a stavieb.

Je dovolené merať hustotu tepelných tokov z vonkajšej strany obvodových konštrukcií, ak ich nie je možné merať zvnútra (agresívne prostredie, kolísanie parametrov vzduchu), za predpokladu udržiavania stabilnej teploty na povrchu. Kontrola podmienok prestupu tepla sa vykonáva pomocou teplotnej sondy a prostriedkov na meranie hustoty tepelného toku: pri meraní po dobu 10 minút by ich hodnoty mali byť v rámci chyby merania prístrojov.

4.3.2 Plochy povrchu sa vyberajú špecifické alebo charakteristické pre celý testovaný plášť budovy v závislosti od potreby merania miestnej alebo priemernej hustoty tepelného toku.

Oblasti vybrané na obvodovej konštrukcii na meranie musia mať povrchovú vrstvu z rovnakého materiálu, rovnaké spracovanie a stav povrchu, musia mať rovnaké podmienky na prenos sálavého tepla a nemali by byť v tesnej blízkosti prvkov, ktoré môžu meniť smer a hodnotu tepelných tokov.

4.3.3 Plochy povrchu obvodových konštrukcií, na ktorých je inštalovaný menič tepelného toku, sa čistia až do odstránenia viditeľných a hmatateľných nerovností.

4.3.4 Snímač je po celom svojom povrchu pevne pritlačený k uzatváracej konštrukcii a zafixovaný v tejto polohe, čím sa zabezpečí stály kontakt prevodníka tepelného toku s povrchom skúmaných oblastí počas všetkých nasledujúcich meraní.

Pri montáži prevodníka medzi ním a uzavierajúcou konštrukciou nie je dovolené vytváranie vzduchových medzier. Na ich vylúčenie sa na povrch v miestach merania nanesie tenká vrstva technickej vazelíny, ktorá prekryje nerovnosti povrchu.

Prevodník je možné upevniť pozdĺž jeho bočnej plochy pomocou roztoku stavebnej sadry, technickej vazelíny, plastelíny, tyče s pružinou a iných prostriedkov, ktoré vylučujú skreslenie tepelného toku v meracej zóne.

4.3.5 Pri prevádzkových meraniach hustoty tepelného toku sa na voľný povrch prevodníka, na ktorom je prevodník pripevnený, nalepí tenká vrstva materiálu krytu, alebo sa natrie farbou s rovnakým alebo blízkym stupňom emisivity. rozdiel 0,1 ako je rozdiel materiálu povrchovej vrstvy uzatváracej konštrukcie.

4.3.6 Odčítacie zariadenie je umiestnené vo vzdialenosti 5 až 8 m od miesta merania alebo v priľahlej miestnosti, aby sa vylúčil vplyv pozorovateľa na hodnotu tepelného toku.

4.3.7 Pri použití zariadení na meranie termoEMF, ktoré majú obmedzenia na okolitú teplotu, sú umiestnené v miestnosti s teplotou vzduchu prijateľnou pre prevádzku týchto zariadení a pomocou predlžovacích vodičov sú k nim pripojené meniče tepelného toku.

Pri meraní prístrojom ITP-MG 4.03 "Flow" sú meniče tepelného toku a meracie zariadenie umiestnené v rovnakej miestnosti bez ohľadu na teplotu vzduchu v miestnosti.

4.3.8 Zariadenie podľa bodu 4.3.7 je pripravené na prevádzku v súlade s návodom na obsluhu príslušného zariadenia vrátane zohľadnenia potrebnej doby expozície zariadenia na vytvorenie nového teplotného režimu v ňom.

4.4 Vykonávanie meraní

4.4.1 Meranie hustoty tepelného toku sa vykonáva:

pri použití zariadenia ITP-MG 4.03 „Potok“ po obnovení podmienok prenosu tepla v miestnosti v blízkosti riadiacich úsekov obvodových konštrukcií, skreslených počas prípravných operácií a po obnovení predchádzajúceho režimu prenosu tepla priamo na mieste testu , ktorý bol narušený pri upevňovaní meničov;

pri tepelných skúškach pomocou meničov tepelného toku podľa 4.2.2 - po nábehu novej ustálenej výmeny tepla pod meničom.

Po vykonaní prípravných operácií podľa 4.3.2-4.3.5 pri použití zariadenia ITP-MG 4.03 „Potok“ sa režim prenosu tepla na mieste merania obnoví približne po 5-10 minútach, pri použití prevodníkov tepelného toku podľa 4.2.2 - po 2-6 hodinách .

Za ukazovateľ ukončenia prechodného režimu prenosu tepla a možnosti merania hustoty tepelného toku možno považovať opakovateľnosť výsledkov merania hustoty tepelného toku v rámci stanovenej chyby merania.

4.4.2 Pri meraní tepelného toku v obvodovom plášti budovy s tepelným odporom menším ako 0,6 (m ° C) / W sa súčasne meria teplota jej povrchu pomocou termočlánkov vo vzdialenosti 100 mm od prevodníka, pod ním a teplotu vnútorného a vonkajšieho vzduchu vo vzdialenosti 100 mm od steny.

4.5 Spracovanie výsledkov meraní

4.5.1 Pri použití zariadení ITP-MG 4.03 "Flow" je hodnota hustoty tepelného toku (W/m) fixovaná na displeji elektronickej jednotky zariadenia a používaná na tepelné výpočty alebo zaznamenaná v archíve namerané hodnoty pre následné použitie v analytických štúdiách.

4.5.2 Pri použití samostatných prevodníkov a milivoltmetrov na meranie termoEMF sa hustota tepelného toku prechádzajúceho cez prevodník, W/m, vypočíta podľa vzorca (1).

4.5.3 Stanovenie konverzného faktora, berúc do úvahy skúšobnú teplotu, sa vykonáva podľa dodatku B.

4.5.4 Hodnota hustoty tepelného toku W/m pri meraní podľa 4.2.2 sa vypočíta podľa vzorca

kde - teplota vonkajšieho vzduchu oproti meniču, °C;

a - povrchová teplota v meranej oblasti v blízkosti prevodníka tepelného toku a pod ním, v uvedenom poradí, °C.

4.5.5 Výsledky meraní podľa 4.5.2 sa zaznamenajú vo forme uvedenej v prílohe B.

4.5.6 Výsledok merania hustoty tepelného toku sa berie ako aritmetický priemer výsledkov piatich meraní na jednej pozícii prevodníka tepelného toku na obvodovom plášti budovy.

Príloha A (informatívna). Technické vlastnosti zariadenia ITP-MG 4.03 "Flow"

Príloha A
(odkaz)

Konštrukčne je merač hustoty a teploty tepelného toku ITP-MG 4.03 "Potok" vyrobený vo forme elektronickej jednotky a modulov, ktoré sú k nej pripojené pomocou káblov, ku každému z nich je postupne priradených 10 snímačov tepelného toku a/alebo teploty. pripojené cez káble (pozri obr. obrázok A.1).

Princíp činnosti merača spočíva v meraní termoelektrického výkonu kontaktných termoelektrických prevodníkov tepelného toku a odporu snímačov teploty.

Prevodník tepelného toku je galvanický meď-konštantný termočlánok niekoľkých stoviek sériovo zapojených termočlánkov, bifilárne naskladaných do špirály, vyplnených epoxidovou zmesou s rôznymi prísadami. Prevodník tepelného toku má dva výstupy (jeden z každého konca snímacieho prvku).

Činnosť prevodníka je založená na princípoch "doplnkovej steny" (dosky). Prevodník je upevnený na teplovýmennej ploche skúmaného objektu a tvorí dodatočnú stenu. Tepelný tok prechádzajúci meničom v ňom vytvára teplotný gradient a zodpovedajúci termoelektrický signál.

Ako diaľkové snímače teploty v merači sa používajú platinové odporové prevodníky podľa GOST 6651, ktoré zabezpečujú meranie povrchových teplôt ich pripevnením na skúmané povrchy, ako aj teploty vzduchu a zrnitých médií ponorením.

1. Limit merania:

- hustota tepelného toku: - 10-999 W/m;

- teploty - od mínus 30°С do 100°С.

2. Hranice dovolenej základnej absolútnej chyby merania:

- hustota tepelného toku: ±6%;

- teplota: ±0,2°С.

3. Hranice prípustnej dodatočnej relatívnej chyby merania:

- hustota tepelného toku spôsobená odchýlkou ​​teploty meničov tepelného toku od 20°C: ±0,5%;

- teplota spôsobená odchýlkou ​​teploty elektronickej jednotky a modulov od 20°С: ±0,05°С.

4. Tepelný odpor prevodníkov:

- hustota tepelného toku nie viac ako 0,005 m·°С/W;

- teplota nie vyššia ako 0,001 m·°С/W.

5. Koeficient premeny meničov tepelného toku nie je väčší ako 50 W/(m·mV).

6. Celkové rozmery nie viac ako:

- elektronický blok 175x90x30 mm;

- modul 120x75x35 mm;

- snímače teploty s priemerom 12 mm a hrúbkou 3 mm;

- konvertory tepelného toku (obdĺžnikové): od dosiek 10x10 mm s hrúbkou 1 mm po dosky 100x100 mm s hrúbkou 3 mm;

- prevodníky tepelného toku (okrúhle) z dosiek s priemerom 18 mm a hrúbkou 0,5 mm na dosky s priemerom 100 mm a hrúbkou 3 mm.

7. Hmotnosť nie viac ako:

- elektronická jednotka 0,25 kg;

- modul s desiatimi meničmi (s káblom 5 m) 1,2 kg;

- jednoduchý prevodník teploty (s káblom 5 m) 0,3 kg;

- jeden konvertor tepelného toku (s káblom dlhým 5 m) 0,3 kg.

Obrázok A.1 - Schéma zapojenia káblov pre prevodníky tepelného toku a snímače teploty prietokomeru ITP-MG 4.03

Príloha B (odporúča sa). Metóda kalibrácie meniča tepelného toku

Vyrobený konvertor tepelného toku sa v zariadení podrobuje kalibrácii na stanovenie tepelnej vodivosti stavebných materiálov podľa GOST 7076, v ktorej je namiesto skúšobnej vzorky nainštalovaný kalibrovaný konvertor tepelného toku a vzorka referenčného materiálu podľa GOST 8.140. .

Pri kalibrácii musí byť priestor medzi teplotnou regulačnou doskou inštalácie a referenčnou vzorkou mimo konvertora vyplnený materiálom podobným termofyzikálnym vlastnostiam materiálu konvertora, aby sa zabezpečila jednorozmernosť tepelného toku prechádzajúceho cez konvertor. v pracovnej časti inštalácie. Meranie ThermoEMF na prevodníku a referenčnej vzorke sa vykonáva jedným z prístrojov uvedených v 4.2.6.

Prepočítavací koeficient , W/(m mV) pri danej priemernej teplote experimentu sa zistí z výsledkov meraní hustoty tepelného toku a termoEMF podľa nasledujúceho vzťahu

kde je hodnota hustoty tepelného toku v experimente, W/m;

- vypočítaná hodnota termoEMF, mV.

Hustota tepelného toku sa vypočíta z výsledkov merania teplotného rozdielu na referenčnej vzorke podľa vzorca

kde je tepelná vodivosť referenčného materiálu, W/(m °C);

, - teplota horného a dolného povrchu etalónu, v uvedenom poradí, °C;

Štandardná hrúbka, m

Priemernú teplotu v experimentoch pri kalibrácii meniča tepelného toku sa odporúča zvoliť v rozsahu od 243 do 373 K (od mínus 30°C do plus 100°C) a udržiavať ju s odchýlkou ​​maximálne ±2° C.

Výsledok určenia konverzného koeficientu sa berie ako aritmetický priemer hodnôt vypočítaných z výsledkov meraní najmenej 10 experimentov. Počet platných číslic v hodnote prepočítavacieho faktora sa berie v súlade s chybou merania.

Teplotný koeficient prevodníka °С sa zistí z výsledkov meraní termoEMF v kalibračných experimentoch pri rôznych priemerných teplotách prevodníka podľa pomeru

kde , sú priemerné teploty prevodníka v dvoch experimentoch, °C;

, - prepočítavacie koeficienty pri priemernej teplote a , W/(m·mV).

Rozdiel medzi priemernými teplotami a by nemal byť menší ako 40°C.

Výsledok stanovenia teplotného koeficientu prevodníka sa berie ako aritmetický priemer hustoty vypočítaný z výsledkov najmenej 10 experimentov s rôznou priemernou teplotou prevodníka. Hodnota konverzného faktora konvertora tepelného toku pri skúšobnej teplote, W/(m mV), sa zistí podľa nasledujúceho vzorca

kde je konverzný faktor zistený pri kalibračnej teplote, W/(m mV);

- teplotný koeficient zmeny kalibračného koeficientu meniča tepelného toku, °С;

- rozdiel medzi teplotami prevodníka počas merania a počas kalibrácie, °С.

Príloha B (odporúča sa). Forma zaznamenávania výsledkov merania tepelných tokov prechádzajúcich obvodovým plášťom budovy

Tabuľka B.1

Bibliografia

Štátny register meradiel Ruskej federácie*. Celoruský výskumný ústav metrológie a normalizácie. M., 2010
________________
*Dokument nie je citovaný. Viac informácií nájdete v odkaze. - Poznámka výrobcu databázy.



MDT 669.8.001.4:006.354 MKS 91.040.01

Kľúčové slová: prenos tepla, tepelný tok, odpor proti prestupu tepla, tepelný odpor, termoelektrický menič toku tepla, termočlánok
_________________________________________________________________________________________

Elektronický text dokumentu
pripravené spoločnosťou Kodeks JSC a overené podľa:
oficiálna publikácia
M.: Standartinform, 2015

1 Základné pojmy a definície - teplotné pole, gradient, tepelný tok, hustota tepelného toku (q, Q), Fourierov zákon.

teplotné pole– súbor hodnôt teploty vo všetkých bodoch študovaného priestoru pre každý časový okamih..gif" width="131" height="32 src=">

Množstvo tepla W, ktoré prejde za jednotku času izotermickým povrchom s plochou F, sa nazýva tepelný tok a určuje sa z výrazu: https://pandia.ru/text/78/654/images/image004_12.gif" width="15" height="32">, W/m2, sa nazýva hustota tepelného toku: .

Vzťah medzi množstvom tepla dQ, J, ktoré za čas dt prejde elementárnou plochou dF umiestnenou na izotermickej ploche, a teplotným gradientom dt/dn stanovuje Fourierov zákon: .

2. Rovnica vedenia tepla, podmienky jednoznačnosti.

Diferenciálna rovnica pre vedenie tepla je odvodená s nasledujúcimi predpokladmi:

Telo je homogénne a izotropné;

Fyzikálne parametre sú konštantné;

Deformácia uvažovaného objemu, spojená so zmenou teploty, je v porovnaní so samotným objemom veľmi malá;

Vnútorné zdroje tepla v tele, ktoré vo všeobecnom prípade možno uviesť ako , sú rovnomerne rozložené.

https://pandia.ru/text/78/654/images/image009_5.gif" width="195" height="45 src=">.

Diferenciálna rovnica vedenia tepla stanovuje vzťah medzi časovými a priestorovými zmenami teploty v akomkoľvek bode tela, kde dochádza k procesu vedenia tepla.

Ak vezmeme konštantné termofyzikálne charakteristiky, ktoré sa predpokladali pri odvodzovaní rovnice, potom difur má tvar: https://pandia.ru/text/78/654/images/image011_4.gif" width="51" height=" 44"> - koeficient tepelnej difúznosti.

a , kde je Laplaceov operátor v karteziánskom súradnicovom systéme.

Potom .

Podmienky jedinečnosti alebo okrajové podmienky zahŕňajú:

geometrické pojmy,

3. Tepelná vodivosť v stene (okrajové podmienky 1. druhu).

Tepelná vodivosť jednovrstvovej steny.

Uvažujme homogénnu plochú stenu hrúbky d. Na vonkajších povrchoch steny sú udržiavané teploty tc1 a tc2, ktoré sú v čase konštantné. Tepelná vodivosť materiálu steny je konštantná a rovná sa l.

V stacionárnom režime sa navyše teplota mení iba v smere kolmom na rovinu komína (os 0x): ..gif" width="129" height="47">

Stanovme hustotu tepelného toku cez plochú stenu. V súlade s Fourierovým zákonom, berúc do úvahy rovnosť (*), môžeme písať: .

Preto (**).

Teplotný rozdiel v rovnici (**) sa nazýva teplotný rozdiel. Z tejto rovnice je zrejmé, že hustota tepelného toku q sa mení priamo úmerne k tepelnej vodivosti l a teplotnému rozdielu Dt a nepriamo úmerne k hrúbke steny d.

Pomer sa nazýva tepelná vodivosť steny a jej recipročná hodnota je https://pandia.ru/text/78/654/images/image023_1.gif" width="213" height="25">.

Tepelná vodivosť l by sa mala merať pri priemernej teplote steny.

Tepelná vodivosť viacvrstvovej steny.

Pre každú vrstvu: ; ; https://pandia.ru/text/78/654/images/image027_1.gif" width="433" height="87 src=">

Na porovnanie tepelne vodivých vlastností viacvrstvovej plochej steny s vlastnosťami homogénnych materiálov sa zavádza pojem ekvivalentná tepelná vodivosť. Ide o tepelnú vodivosť jednovrstvovej steny, ktorej hrúbka sa rovná hrúbke uvažovanej viacvrstvovej steny, t.j.gif" width="331" height="52">

Preto máme:

.

4. Prestup tepla plochou stenou (okrajové podmienky 3. druhu).

Prenos tepla z jedného pohybujúceho sa média (kvapaliny alebo plynu) do druhého cez pevnú stenu akéhokoľvek tvaru, ktorá ich oddeľuje, sa nazýva prenos tepla. Charakteristiky procesu na hraniciach steny pri prenose tepla sú charakterizované okrajovými podmienkami tretieho druhu, ktoré sú dané hodnotami teploty kvapaliny na jednej a druhej strane steny, ako aj zodpovedajúce hodnoty koeficientov prestupu tepla.

Uvažujme stacionárny proces prenosu tepla cez nekonečnú homogénnu plochú stenu hrúbky d. Udáva sa tepelná vodivosť steny l, teploty okolia tl1 a tl2, súčiniteľ prestupu tepla a1 a a2. Je potrebné zistiť tepelný tok z horúcej kvapaliny do studenej a teploty na povrchoch stien tc1 a tc2. Hustota tepelného toku z horúceho média do steny je určená rovnicou: . Rovnaký tepelný tok sa prenáša vedením tepla cez pevnú stenu: a z druhého povrchu steny do studeného prostredia: DIV_ADBLOCK118">

Potom https://pandia.ru/text/78/654/images/image035_0.gif" width="128" height="75 src="> - koeficient prestupu tepla,číselná hodnota k vyjadruje množstvo tepla, ktoré prejde jednotkou povrchu steny za jednotku času pr rozdiel teplôt medzi teplým a studeným médiom je 1K a má rovnakú jednotku merania ako súčiniteľ prestupu tepla, J / (s * m2K) alebo W / (m2K).

Prevrátená hodnota súčiniteľa prestupu tepla sa nazýva tepelná odolnosť voči prenosu tepla:.

https://pandia.ru/text/78/654/images/image038_0.gif" width="37" height="25"> tepelný odpor tepelnej vodivosti.

Pre sendvičovú stenu .

Hustota tepelného toku cez viacvrstvovú stenu: .

Tepelný tok Q, W prechádzajúci plochou stenou s povrchom F sa rovná: .

Teplotu na rozhraní ľubovoľných dvoch vrstiev pri okrajových podmienkach tretieho druhu možno určiť rovnicou . Teplotu môžete určiť aj graficky.

5. Tepelná vodivosť vo valcovej stene (okrajové podmienky 1. druhu).

Uvažujme stacionárny proces vedenia tepla homogénnou valcovou stenou (rúrou) dĺžky l s vnútorným polomerom r1 a vonkajším polomerom r2. Tepelná vodivosť materiálu steny l je konštantná hodnota. Na povrchu steny sú nastavené konštantné teploty tc1 a tc2.

V prípade (l>>r) budú izotermické povrchy valcové a teplotné pole bude jednorozmerné. To znamená, že t=f(r), kde r je aktuálna súradnica valcového systému, r1£r£r2..gif" width="113" height="48">.

Zavedenie novej premennej nám umožňuje uviesť rovnicu do tvaru: https://pandia.ru/text/78/654/images/image047.gif" width="107" height="25">, máme :

https://pandia.ru/text/78/654/images/image049.gif" width="253" height="25 src=">.

Dosadenie hodnôt C1 a C2 do rovnice , dostaneme:

https://pandia.ru/text/78/654/images/image051.gif" width="277" height="25 src=">.

Tento výraz je rovnicou logaritmickej krivky. V dôsledku toho sa vo vnútri homogénnej valcovej steny pri konštantnej hodnote tepelnej vodivosti teplota mení podľa logaritmického zákona.

Na zistenie množstva tepla, ktoré prejde povrchom valcovej steny F za jednotku času, môžete použiť Fourierov zákon:

Dosadením do rovnice Fourierovho zákona hodnotu teplotného gradientu podľa rovnice dostaneme: (*) Hodnota ® Q nezávisí od hrúbky steny, ale od pomeru jej vonkajšieho priemeru k vnútornému.

Ak uvádzate tepelný tok na jednotku dĺžky valcovej steny, potom rovnicu (*) možno napísať ako https://pandia.ru/text/78/654/images/image056.gif" width="67" height ="52 src="> je tepelný odpor tepelnej vodivosti valcovej steny.

Pre viacvrstvovú valcovú stenu https://pandia.ru/text/78/654/images/image058.gif" width="225" height="57 src=">.

6. Prestup tepla cez valcovú stenu (okrajové podmienky 3. druhu).

Uvažujme rovnomernú valcovú stenu veľkej dĺžky s vnútorným priemerom d1, vonkajším priemerom d2 a konštantnou tepelnou vodivosťou. Uvedené sú hodnoty teploty horúceho média tl1 a studeného média tl2 a koeficienty prestupu tepla a1 a a2. pre stacionárny režim môžeme napísať:

https://pandia.ru/text/78/654/images/image060.gif" width="116" height="75 src=">.gif" width="157" height="25 src=">

kde - lineárny koeficient prestupu tepla, charakterizuje intenzitu prenosu tepla z jednej kvapaliny do druhej cez stenu, ktorá ich oddeľuje; číselne sa rovná množstvu tepla, ktoré prejde z jedného média do druhého cez stenu potrubia s dĺžkou 1 m za jednotku času s teplotným rozdielom medzi nimi 1 K.

Prevrátená hodnota lineárneho súčiniteľa prestupu tepla sa nazýva lineárny tepelný odpor voči prenosu tepla.

Pre viacvrstvovú stenu je lineárny tepelný odpor voči prestupu tepla súčtom lineárnych tepelných odporov voči prestupu tepla a súčtom lineárnych tepelných odporov voči tepelnej vodivosti vrstiev.

Teploty na hranici medzi vrstvami: https://pandia.ru/text/78/654/images/image065.gif" width="145" height="29">; ; https://pandia.ru/text/78/654/images/image068.gif" width="160" height="25 src=">

kde – súčiniteľ prestupu tepla pre stenu gule.

Prevrátená hodnota súčiniteľa prestupu tepla guľovej steny je tzv tepelný odpor voči prestupu tepla guľovej steny.

Hraničné podmienkysom láskavý.

Nech existuje guľa s vnútorným a vonkajším polomerom povrchu r1 a r2, konštantnou tepelnou vodivosťou a danými rovnomerne rozloženými povrchovými teplotami tc1 a tc2.

Za týchto podmienok závisí teplota len od polomeru r. Podľa Fourierovho zákona sa tepelný tok cez guľovú stenu rovná: .

Integrácia rovnice dáva nasledujúce rozloženie teploty v guľovej vrstve:

https://pandia.ru/text/78/654/images/image073.gif" width="316" height="108">;

Preto , d - hrúbka steny.

Rozloženie teploty: ® pri konštantnej tepelnej vodivosti sa teplota v guľovej stene mení podľa hyperbolického zákona.

8. Tepelný odpor.

Jednovrstvová plochá stena:

Okrajové podmienky 1. druhu

Pomer sa nazýva tepelná vodivosť steny a jej recipročná hodnota je https://pandia.ru/text/78/654/images/image036_0.gif" width="349" height="55">.

Jednovrstvová valcová stena:

Okrajové podmienky 1. druhu

Hodnota https://pandia.ru/text/78/654/images/image076.gif" width="147" height="56 src=">)

Okrajové podmienky 3. druhu

Lineárny tepelný odpor voči prenosu tepla: https://pandia.ru/text/78/654/images/image078.gif" width="249" height="53"> (viacvrstvová stena)

9. Kritický priemer izolácie.

Uvažujme prípad, keď je potrubie pokryté jednovrstvovou tepelnou izoláciou s vonkajším priemerom d3. za predpokladu daných a konštantných súčiniteľov prestupu tepla a1 a a2, teplôt oboch kvapalín tl1 a tl2, tepelnej vodivosti potrubia l1 a izolácie l2.

Podľa rovnice , výraz pre lineárny tepelný odpor prestupu tepla cez dvojvrstvovú valcovú stenu má tvar: https://pandia.ru/text/78/654/images/image080.gif" width="72" height=" 52 src="> sa zvýši a výraz sa zníži. Inými slovami, zväčšenie vonkajšieho priemeru izolácie znamená zvýšenie tepelného odporu proti tepelnej vodivosti izolácie a zníženie tepelného odporu proti prestupu tepla na jeho vonkajší povrch. Ten je spôsobený zväčšením plochy vonkajšieho povrchu.

Funkčný extrém Rl – – kritický priemer označené ako dcr. Slúži ako indikátor vhodnosti materiálu na použitie ako tepelná izolácia pre potrubie s daným vonkajším priemerom d2 pri danom koeficiente prestupu tepla a2.

10. Výber tepelnej izolácie podľa kritického priemeru.

Pozri otázku 9. Priemer izolácie musí presahovať kritický priemer izolácie.

11. Prestup tepla cez rebrovanú stenu. Finning faktor.

Uvažujme rebrovanú stenu s hrúbkou d a tepelnou vodivosťou l. Na hladkej strane je povrchová plocha F1 a na rebrovanej strane F2. sú nastavené teploty tl1 a tl2 konštantné v čase, ako aj koeficienty prestupu tepla a1 a a2.

Označme teplotu hladkého povrchu ako tc1. Predpokladajme, že teploty povrchov rebier a samotnej steny sú rovnaké a rovnajú sa tc2. Takýto predpoklad vo všeobecnosti nezodpovedá realite, ale zjednodušuje výpočty a často sa používa.

Keď tl1 > tl2, môžu byť pre tepelný tok Q napísané nasledujúce výrazy:

;;https://pandia.ru/text/78/654/images/image086.gif" width="148" height="28 src=">

kde – súčiniteľ prestupu tepla pre rebrovanú stenu.

Pri výpočte hustoty tepelného toku na jednotku povrchu steny bez rebrovania získame: . k1 je koeficient prestupu tepla vzťahujúci sa na povrch steny bez rebier.

Pomer plochy rebrovaného povrchu k ploche hladkého povrchu F2/F1 sa nazýva koeficient omietania.

12. Nestacionárna tepelná vodivosť. Vodiaci bod. Fyzikálny význam Bi, Fo.

Nestacionárna tepelná vodivosť je proces, pri ktorom sa teplota v danom bode pevnej látky v priebehu času mení a súbor indikovaných teplôt vytvára nestacionárne teplotné pole, ktorého určenie je hlavnou úlohou nestacionárneho tepelného vodivosť. Prechodné procesy vedenia tepla majú veľký význam pre zariadenia na vykurovanie, vetranie, klimatizáciu, zásobovanie teplom a zariadenia na výrobu tepla. Obvody budov sú vystavené časovo premenlivým tepelným účinkom zo strany vonkajšieho vzduchu aj zo strany miestnosti, takže proces nestacionárneho vedenia tepla prebieha v poli obvodového plášťa budovy. Problém nájdenia trojrozmerného teplotného poľa možno formulovať v súlade s princípmi načrtnutými v časti „matematická formulácia problémov prenosu tepla“. Formulácia úlohy zahŕňa rovnicu vedenia tepla: , kde je tepelná difúzivita m2/s, ako aj podmienky jednoznačnosti, ktoré umožňujú vyčleniť jediné riešenie z množiny riešení rovnice, ktoré sa líšia hodnotou integračných konštánt.

Podmienky jedinečnosti zahŕňajú počiatočné a okrajové podmienky. Počiatočné podmienky nastavujú hodnoty požadovanej funkcie t v počiatočnom časovom okamihu v celej oblasti D. Za oblasť D, v ktorej je potrebné nájsť teplotné pole, budeme považovať pravouhlý rovnobežnosten s rozmermi 2d, 2ly, 2lz, napríklad prvok stavebnej konštrukcie. Potom počiatočné podmienky možno zapísať ako: pre t =0 a - d£x£d; - ly£y£ly; -lz£z£lz máme t = t(x, y, z, 0) = t0(x, y, z). Z tohto záznamu je zrejmé, že počiatok karteziánskeho súradnicového systému sa nachádza v strede symetrie rovnobežnostena.

Okrajové podmienky formulujeme vo forme okrajových podmienok tretieho druhu, s ktorými sa v praxi často stretávame. Okrajové podmienky typu III stanovujú pre ľubovoľný časový okamih na hraniciach oblasti D súčiniteľ prestupu tepla a teplotu okolia. Vo všeobecnosti sa tieto hodnoty môžu líšiť v rôznych častiach povrchu S oblasti D. Pre prípad rovnakého súčiniteľa prestupu tepla a na celej ploche S a všade rovnakej okolitej teploty tzh možno okrajové podmienky tretieho druhu pri t > 0 zapísať ako: ; ;

kde . S je povrch ohraničujúci oblasť D.

Teplota v každej z troch rovníc sa berie na zodpovedajúcu stranu kvádra.

Analytické riešenie vyššie formulovaného problému uvažujme v jednorozmernej verzii, teda za podmienky ly, lz »d. V tomto prípade je potrebné nájsť teplotné pole v tvare t = t(x, t). Napíšme problémové vyhlásenie:

rovnica ;

počiatočná podmienka: pri t = 0 máme t(x, 0) = t0 = const;

okrajová podmienka: pre x = ±d, t > 0 máme https://pandia.ru/text/78/654/images/image095.gif" width="141" height="27">. Problém je v s cieľom získať špecifický vzorec t = t(x, t), ktorý umožňuje nájsť teplotu t v ľubovoľnom bode dosky v ľubovoľnom časovom okamihu.

Sformulujme úlohu v bezrozmerných premenných, tým sa zredukujú zadania a riešenie bude univerzálnejšie. Bezrozmerná teplota je , bezrozmerná súradnica je X = x/d..gif" width="149" height="27 src=">.gif" width="120" height="25">, kde – číslo biota.

Formulácia problému v bezrozmernej forme obsahuje jediný parameter - Biotovo číslo, ktoré je v tomto prípade kritériom, pretože je zložené iba z veličín zahrnutých do podmienky jedinečnosti. Použitie Biotovho čísla je spojené s nájdením teplotného poľa v pevnej látke, takže menovateľ Bi je tepelná vodivosť pevnej látky. Bi je vopred určený parameter a je kritériom.

Ak vezmeme do úvahy 2 procesy nestacionárneho vedenia tepla s rovnakými Biotovými číslami, potom podľa tretej vety o podobnosti sú tieto procesy podobné. To znamená, že v podobných bodoch (t.j. v X1=X2; Fo1=Fo2) budú bezrozmerné teploty číselne rovnaké: Q1=Q2. preto po vykonaní jedného výpočtu v bezrozmernej forme získame výsledok, ktorý je platný pre triedu podobných javov, ktoré sa môžu líšiť v rozmerových parametroch a, l, d, t0 a tl.

13. Nestacionárna tepelná vodivosť pre neobmedzenú plochú stenu.

Pozri otázku 12.

17. Energetická rovnica. podmienky pre jednoznačnosť.

Energetická rovnica popisuje proces prenosu tepla v hmotnom médiu. Jeho distribúcia je zároveň spojená s premenou na iné formy energie. Zákon zachovania energie vo vzťahu k procesom jej premeny je formulovaný vo forme prvého termodynamického zákona, ktorý je základom pre odvodenie energetickej rovnice. Predpokladá sa, že médium, v ktorom sa teplo šíri, je spojité; môže byť stacionárny alebo pohyblivý. Keďže prípad pohybujúceho sa média je všeobecnejší, pre prúdenie používame výraz pre prvý termodynamický zákon: (17.1) , kde q je vstupné teplo, J/kg; h je entalpia, J/kg; w je rýchlosť média v uvažovanom bode, m/s; g je zrýchlenie voľného pádu; z je výška, v ktorej sa nachádza uvažovaný prvok média, m; ltr je práca proti silám vnútorného trenia, J/kg.

V súlade s rovnicou 17.1 sa príkon tepla vynakladá na zvýšenie entalpie, kinematickej energie a potenciálnej energie v gravitačnom poli, ako aj na prácu proti viskóznym silám..gif" width="265 height=28" height= "28"> (17.2) .

T. do. (17.3) .

Vypočítajme množstvo vstupného a výstupného tepla za jednotku času pre stredný prvok vo forme pravouhlého rovnobežnostena, ktorého rozmery sú dostatočne malé na to, aby predpokladali lineárnu zmenu hustoty tepelného toku v rámci svojich limitov..gif" šírka ="236" height="52 ">; ich rozdiel je .

Uskutočnením podobnej operácie pre os 0y a 0z získame rozdiely, resp. rozdiel dostaneme výsledné množstvo tepla dodaného (alebo odvedeného) prvku za jednotku času.

Obmedzíme sa na prípad prúdenia s miernou rýchlosťou, vtedy sa množstvo dodaného tepla rovná zmene entalpie. Ak predpokladáme, že elementárny rovnobežnosten je pevný v priestore a jeho strany sú priepustné pre prúdenie, potom uvedený pomer môže byť reprezentovaný ako: https://pandia.ru/text/78/654/images/image114.gif" šírka ="18" height="31"> – rýchlosť zmeny entalpie v pevnom bode v priestore ohraničenom elementárnym hranolom; znamienko mínus sa uvádza na prispôsobenie prenosu tepla a zmene entalpie: výsledný prílev tepla<0 должен вызывать увеличение энтальпии.

Odvodenie energetickej rovnice je ukončené dosadením výrazov (17.6) a (17.10) do rovnice (17.4). keďže táto operácia má formálny charakter, budeme vykonávať transformácie len pre os 0x: (17.11) .

Pri konštantných fyzikálnych parametroch média získame pre deriváciu nasledujúci výraz: (17.12) . Keď sme dostali podobné výrazy pre projekcie na iných osiach, vytvoríme z nich súčet v zátvorkách na pravej strane rovnice (17.4). A po niekoľkých premenách dostaneme energetická rovnica pre nestlačiteľné médium pri miernom prietoku:

(17.13) .

Ľavá strana rovnice charakterizuje rýchlosť zmeny teploty pohybujúcej sa častice tekutiny. Pravá strana rovnice je súčtom derivácií tvaru a teda určuje výsledný prísun (alebo odvod) tepla v dôsledku vedenia tepla.

Energetická rovnica má teda jasný fyzikálny význam: zmena teploty pohybujúcej sa jednotlivej častice tekutiny (ľavá strana) je určená prítokom tepla do tejto častice z tekutiny, ktorá ju obklopuje, v dôsledku vedenia tepla (pravá strana).

Pre stacionárne prostredie, konvektívne členy https://pandia.ru/text/78/654/images/image128.gif" width="168" height="51">.gif" width="76" height="20 src= ">.

podmienky pre jednoznačnosť.

Diferenciálne rovnice majú nekonečný počet riešení, formálne sa táto skutočnosť odráža v prítomnosti ľubovoľných integračných konštánt. Na vyriešenie konkrétneho inžinierskeho problému by sa do rovníc mali pridať niektoré ďalšie podmienky súvisiace s podstatou a charakteristickými črtami tohto problému.

Polia požadovaných funkcií - teplota, rýchlosť a tlak - sa nachádzajú v určitej oblasti, pre ktorú je potrebné špecifikovať tvar a rozmery, a v určitom časovom intervale. Na odvodenie jediného riešenia problému zo súboru možných je potrebné nastaviť hodnoty hľadaných funkcií: v počiatočnom čase v celej posudzovanej oblasti; kedykoľvek na hraniciach posudzovaného územia.

I. Meranie hustoty tepelných tokov prechádzajúcich plášťom budovy. GOST 25380-82.

Tepelný tok - množstvo tepla preneseného cez izotermický povrch za jednotku času. Tepelný tok sa meria vo wattoch alebo kcal / h (1 W \u003d 0,86 kcal / h). Tepelný tok na jednotku izotermického povrchu sa nazýva hustota tepelného toku alebo tepelné zaťaženie; zvyčajne sa označuje ako q, merané vo W / m2 alebo kcal / (m2 × h). Hustota tepelného toku je vektor, ktorého ľubovoľná zložka sa číselne rovná množstvu tepla preneseného za jednotku času cez jednotkovú plochu kolmú na smer odoberanej zložky.

Merania hustoty tepelných tokov prechádzajúcich obvodovým plášťom budovy sa vykonávajú v súlade s GOST 25380-82 "Budovy a konštrukcie. Metóda merania hustoty tepelných tokov prechádzajúcich cez obal budovy".

Táto norma stanovuje jednotnú metódu stanovenia hustoty tepelných tokov prechádzajúcich jednovrstvovými a viacvrstvovými plášťami budov bytových, verejných, priemyselných a poľnohospodárskych budov a stavieb počas experimentálnej štúdie a za ich prevádzkových podmienok.

Hustota tepelného toku sa meria na stupnici špecializovaného zariadenia, ktoré obsahuje konvertor tepelného toku, alebo sa vypočítava z výsledkov merania emf. na vopred kalibrovaných prevodníkoch tepelného toku.

Schéma merania hustoty tepelného toku je znázornená na výkrese.

1 - uzatváracia konštrukcia; 2 - menič tepelného toku; 3 - meter emf;

tv, tn - teplota vnútorného a vonkajšieho vzduchu;

τн, τв, τ"в — teplota vonkajších a vnútorných povrchov uzatváracej konštrukcie v blízkosti a pod konvertorom;

R1, R2 - tepelný odpor plášťa budovy a meniča tepelného toku;

q1, q2 sú hustota tepelného toku pred a po upevnení prevodníka

II. Infra červená radiácia. Zdroje. Ochrana.

Ochrana pred infračerveným žiarením na pracovisku.

Zdrojom infračerveného žiarenia (IR) je akékoľvek vyhrievané teleso, ktorého teplota určuje intenzitu a spektrum vyžarovanej elektromagnetickej energie. Vlnová dĺžka s maximálnou energiou tepelného žiarenia je určená vzorcom:

λmax = 2,9-103 / T [µm] (1)

kde T je absolútna teplota vyžarujúceho telesa, K.

Infračervené žiarenie je rozdelené do troch oblastí:

krátke vlny (X = 0,7 - 1,4 mikrónov);

stredná vlna (k \u003d 1,4 - 3,0 mikrónov):

dlhovlnná dĺžka (k = 3,0 μm - 1,0 mm).

Elektrické vlny infračerveného rozsahu majú predovšetkým tepelný účinok na ľudské telo. V tomto prípade je potrebné vziať do úvahy: intenzitu a vlnovú dĺžku s maximálnou energiou; vyžarovaný povrch; trvanie expozície na pracovný deň a trvanie nepretržitej expozície; intenzita fyzickej práce a vzdušná mobilita na pracovisku; kvalita kombinézy; individuálne charakteristiky pracovníka.

Lúče krátkovlnného rozsahu s vlnovou dĺžkou λ ≤ 1,4 μm majú schopnosť prenikať do tkaniva ľudského tela o niekoľko centimetrov. Takéto IR žiarenie ľahko preniká cez kožu a lebku do mozgového tkaniva a môže postihnúť mozgové bunky a spôsobiť vážne poškodenie mozgu, ktorého príznakmi sú zvracanie, závraty, rozšírenie kožných ciev, pokles krvného tlaku a zhoršený krvný obeh. a dýchanie, kŕče, niekedy strata vedomia. Pri ožiarení krátkovlnnými infračervenými lúčmi sa pozoruje aj zvýšenie teploty pľúc, obličiek, svalov a iných orgánov. Špecifické biologicky aktívne látky sa objavujú v krvi, lymfe, cerebrospinálnej tekutine, pozorujú sa metabolické poruchy, mení sa funkčný stav centrálneho nervového systému.

Lúče stredného vlnového rozsahu s vlnovou dĺžkou λ = 1,4 - 3,0 mikrónov sú zadržané v povrchových vrstvách kože v hĺbke 0,1 - 0,2 mm. Preto sa ich fyziologický účinok na organizmus prejavuje najmä zvýšením teploty kože a prehriatím organizmu.

K najintenzívnejšiemu zahrievaniu povrchu ľudskej kože dochádza pri IR žiarení s λ > 3 µm. Pod jeho vplyvom je narušená činnosť kardiovaskulárneho a dýchacieho systému, ako aj tepelná rovnováha organizmu, čo môže viesť k úpalu.

Intenzita tepelného žiarenia je regulovaná na základe subjektívneho pocitu energie žiarenia človekom. Podľa GOST 12.1.005-88 by intenzita tepelnej expozície pracovníkov z vyhrievaných plôch technologických zariadení a osvetľovacích zariadení nemala presiahnuť: 35 W / m2 pri expozícii viac ako 50 % povrchu tela; 70 W/m2 pri pôsobení 25 až 50 % povrchu tela; 100 W/m2 pri ožiarení najviac 25 % povrchu tela. Z otvorených zdrojov (vyhrievaný kov a sklo, otvorený plameň) by intenzita tepelnej expozície nemala presiahnuť 140 W/m2 s expozíciou najviac 25 % povrchu tela a povinným používaním osobných ochranných prostriedkov vrátane ochrany tváre a oko.

Normy obmedzujú aj teplotu vyhrievaných plôch zariadení v pracovnom priestore, ktorá by nemala presiahnuť 45 °C.

Povrchová teplota zariadenia, vo vnútri ktorého sa teplota blíži k 100 0C, by nemala presiahnuť 35 0C.

q = 0,78 x S x (T4 x 10-8 - 110) / r2 [W/m2] (2)

Medzi hlavné typy ochrany pred infračerveným žiarením patria:

1. časová ochrana;

2. ochrana na diaľku;

3. tienenie, tepelná izolácia alebo chladenie horúcich povrchov;

4. zvýšenie prenosu tepla ľudského tela;

5. osobné ochranné prostriedky;

6. vylúčenie zdroja tepla.

Časová ochrana zabezpečuje obmedzenie času stráveného žiarením pôsobiacim v oblasti žiarenia. Bezpečná doba pobytu človeka v zóne pôsobenia IR žiarenia závisí od jeho intenzity (hustoty toku) a určuje sa podľa tabuľky 1.

stôl 1

Čas bezpečného pobytu osôb v zóne IR žiarenia

Bezpečná vzdialenosť je určená vzorcom (2) v závislosti od dĺžky pobytu v pracovnom priestore a povolenej hustoty IR žiarenia.

Výkon IR žiarenia je možné znížiť konštrukčným a technologickým riešením (náhrada režimu a spôsobu ohrevu produktov a pod.), ako aj potiahnutím vykurovacích plôch tepelnoizolačnými materiálmi.

Existujú tri typy obrazoviek:

nepriehľadné;

· transparentné;

priesvitný.

V nepriehľadných obrazovkách sa energia elektromagnetických kmitov pri interakcii s látkou obrazovky mení na teplo. V tomto prípade sa obrazovka zahrieva a ako každé vyhrievané teleso sa stáva zdrojom tepelného žiarenia. Žiarenie povrchu obrazovky oproti zdroju sa podmienečne považuje za prenášané žiarenie zdroja. Nepriehľadné sitá zahŕňajú: kovové, alfa (z hliníkovej fólie), porézne (penový betón, penové sklo, expandovaná hlina, pemza), azbest a iné.

V priehľadných clonách sa v nich šíri žiarenie podľa zákonov geometrickej optiky, čo zabezpečuje viditeľnosť cez clonu. Tieto zásteny sú vyrobené z rôznych druhov skla, používajú sa aj filmové vodné clony (voľné a stekajúce po skle).

Priesvitné sitá spájajú vlastnosti priehľadných a nepriehľadných obrazoviek. Patria sem kovové pletivá, reťazové závesy, sklenené zásteny vystužené kovovou sieťovinou.

· odrážajúci teplo;

· pohlcovanie tepla;

teplo rozptyľujúce.

Toto rozdelenie je skôr ľubovoľné, pretože každá obrazovka má schopnosť odrážať, absorbovať a odvádzať teplo. Priradenie obrazovky k jednej alebo druhej skupine je určené tým, ktorá z jej schopností je výraznejšia.

Teplo odrážajúce clony majú nízky stupeň čiernosti povrchu, v dôsledku čoho odrážajú značnú časť sálavej energie dopadajúcej na ne v opačnom smere. Ako materiály odrážajúce teplo sa používajú Alfol, hliníkový plech, pozinkovaná oceľ.

Clony pohlcujúce teplo sa nazývajú clony vyrobené z materiálov s vysokým tepelným odporom (nízka tepelná vodivosť). Ako materiály pohlcujúce teplo sa používajú žiaruvzdorné a tepelnoizolačné tehly, azbest a trosková vlna.

Ako clony odvádzajúce teplo sú najpoužívanejšie vodné clony, ktoré voľne padajú vo forme fólie alebo zavlažujú inú tieniacu plochu (napríklad kovovú), alebo sú uzavreté v špeciálnom obale zo skla alebo kovu.

E \u003d (q - q3) / q (3)

E \u003d (t – t3) / t (4)

q3 je hustota toku IR žiarenia s použitím ochrany, W/m2;

t je teplota IR žiarenia bez použitia ochrany, °C;

t3 je teplota IR žiarenia s použitím ochrany, °С.

Prúd vzduchu smerovaný priamo na pracovníka umožňuje zvýšiť odvod tepla z jeho tela do okolia. Voľba rýchlosti prúdenia vzduchu závisí od náročnosti vykonávanej práce a intenzity infračerveného žiarenia, nemala by však presiahnuť 5 m/s, pretože v tomto prípade pracovník pociťuje nepohodlie (napríklad tinitus). Účinnosť vzduchových spŕch sa zvyšuje, keď sa vzduch posielaný na pracovisko ochladí, alebo keď sa doň primieša jemne rozprášená voda (sprcha voda-vzduch).

Ako osobné ochranné prostriedky sa používajú kombinézy z bavlnených a vlnených tkanín, tkaniny s kovovým povlakom (odrážajúce až 90% IR žiarenia). Na ochranu očí sú určené okuliare, štíty so špeciálnymi okuliarmi - svetelné filtre žltozelenej alebo modrej farby.

Terapeutické a preventívne opatrenia zabezpečujú organizáciu racionálneho režimu práce a odpočinku. Trvanie prestávok v práci a ich frekvencia sú určené intenzitou IR žiarenia a náročnosťou práce. Spolu s pravidelnými prehliadkami sa vykonávajú aj lekárske prehliadky na prevenciu chorôb z povolania.

III. Použité nástroje.

Na meranie hustoty tepelných tokov prechádzajúcich obvodovými plášťami budov a na kontrolu vlastností tepelných štítov naši špecialisti vyvinuli prístroje radu .

Oblasť použitia:

Zariadenia série IPP-2 sú široko používané v stavebníctve, vedeckých organizáciách, v rôznych energetických zariadeniach av mnohých ďalších odvetviach.

Meranie hustoty tepelného toku, ako indikátora tepelnoizolačných vlastností rôznych materiálov, sa vykonáva pomocou zariadení série IPP-2 na:

Testovanie obvodových konštrukcií;

Stanovenie tepelných strát v sieťach ohrevu vody;

Vykonávanie laboratórnych prác na univerzitách (odbory „Bezpečnosť života“, „Priemyselná ekológia“ atď.).

Na obrázku je prototypový stojan "Stanovenie parametrov vzduchu v pracovnom priestore a ochrana pred tepelnými vplyvmi" BZhZ 3 (výrobca Intos + LLC).

Stojan obsahuje zdroj tepelného žiarenia v podobe domáceho reflektora, pred ktorým je inštalovaný tepelný štít z rôznych materiálov (látka, plech, sada reťazí a pod.). Za obrazovkou v rôznych vzdialenostiach od nej vo vnútri modelu miestnosti je umiestnené zariadenie IPP-2, ktoré meria hustotu tepelného toku. Nad modelom miestnosti je umiestnený odsávač pár s ventilátorom. Merací prístroj IPP-2 má prídavný snímač, ktorý umožňuje merať teplotu vzduchu v miestnosti. Stojan BZhZ 3 teda umožňuje kvantifikovať účinnosť rôznych typov tepelnej ochrany a lokálneho vetracieho systému.

Stojan umožňuje merať intenzitu tepelného žiarenia v závislosti od vzdialenosti zdroja, zisťovať účinnosť ochranných vlastností clon z rôznych materiálov.

IV. Princíp činnosti a konštrukcia zariadenia IPP-2.

Konštrukčne je meracia jednotka prístroja vyrobená v plastovom obale.

Princíp činnosti zariadenia je založený na meraní teplotného rozdielu na "pomocnej stene". Veľkosť teplotného rozdielu je úmerná hustote tepelného toku. Teplotný rozdiel sa meria pomocou páskového termočlánku umiestneného vo vnútri dosky sondy, ktorý funguje ako "pomocná stena".

V prevádzkovom režime prístroj vykonáva cyklické meranie zvoleného parametra. Prebieha prechod medzi režimami merania hustoty tepelného toku a teploty, ako aj indikáciou nabitia batérie v percentách 0% ... 100%. Pri prepínaní medzi režimami sa na indikátore zobrazí príslušný nápis zvoleného režimu. Zariadenie môže vykonávať aj periodický automatický záznam nameraných hodnôt do energeticky nezávislej pamäte s odkazom na čas. Zapnutie/vypnutie zaznamenávania štatistík, nastavenie parametrov záznamu, čítanie akumulovaných údajov sa vykonáva pomocou softvéru dodávaného na objednávku.

Zvláštnosti:

• Možnosť nastavenia prahových hodnôt pre zvukové a svetelné alarmy. Prahové hodnoty sú horné alebo dolné hranice prípustnej zmeny zodpovedajúcej hodnoty. Ak dôjde k prekročeniu hornej alebo dolnej prahovej hodnoty, zariadenie túto udalosť zaznamená a na indikátore sa rozsvieti LED. Ak je zariadenie správne nakonfigurované, prekročenie prahových hodnôt je sprevádzané zvukovým signálom.

· Prenos nameraných hodnôt do počítača cez rozhranie RS 232.

Výhodou prístroja je možnosť k prístroju striedavo pripojiť až 8 rôznych sond tepelného toku. Každá sonda (senzor) má svoj vlastný individuálny kalibračný faktor (konverzný faktor Kq), ktorý ukazuje, ako veľmi sa mení napätie zo senzora vzhľadom na tepelný tok. Tento koeficient používa prístroj na zostrojenie kalibračnej charakteristiky sondy, ktorá určuje aktuálnu nameranú hodnotu tepelného toku.

Úpravy sond na meranie hustoty tepelného toku:

Sondy tepelného toku sú určené na meranie povrchovej hustoty tepelného toku podľa GOST 25380-92.

Vzhľad sond tepelného toku

1. Lisovacia sonda tepelného toku PTP-ХХХП s pružinou je dostupná v nasledujúcich modifikáciách (v závislosti od rozsahu merania hustoty tepelného toku):

— PTP-2.0P: od 10 do 2000 W/m2;

— PTP-9.9P: od 10 do 9999 W/m2.

2. Sonda tepelného toku vo forme "mince" na flexibilnom kábli PTP-2.0.

Rozsah merania hustoty tepelného toku: od 10 do 2000 W/m2.

Úpravy teplotnej sondy:

Vzhľad teplotných sond

1. Ponorné termočlánky TPP-A-D-L na báze termistora Pt1000 (odporové termočlánky) a termočlánky ТХА-А-D-L na báze termočlánkov XА (elektrické termočlánky) sú určené na meranie teploty rôznych kvapalných a plynných médií, ako aj sypkých materiálov.

Rozsah merania teploty:

- pre obchodnú a priemyselnú komoru-A-D-L: od -50 do +150 °С;

- pre ТХА-А-D-L: od -40 do +450 °С.

Rozmery:

- D (priemer): 4, 6 alebo 8 mm;

- L (dĺžka): od 200 do 1000 mm.

2. Termočlánok ТХА-А-D1/D2-LП založený na termočlánku XА (elektrický termočlánok) je určený na meranie teploty rovného povrchu.

Rozmery:

- D1 (priemer "kovového kolíka"): 3 mm;

- D2 (priemer základne - "záplata"): 8 mm;

- L (dĺžka "kovového kolíka"): 150 mm.

3. Termočlánok ТХА-А-D-LC na báze termočlánku ХА (elektrický termočlánok) je určený na meranie teploty valcových plôch.

Rozsah merania teploty: od -40 do +450 °С.

Rozmery:

- D (priemer) - 4 mm;

- L (dĺžka "kovového kolíka"): 180 mm;

- šírka pásky - 6 mm.

Dodávacia súprava prístroja na meranie hustoty tepelného zaťaženia média obsahuje:

2. Sonda na meranie hustoty tepelného toku.*

3. Teplotná sonda.*

4. Softvér.**

5. Kábel na pripojenie k osobnému počítaču. **

6. Certifikát o kalibrácii.

7. Návod na obsluhu a pas pre zariadenie IPP-2.

8. Pas pre termoelektrické meniče (teplotné sondy).

9. Pas pre sondu hustoty tepelného toku.

10. Sieťový adaptér.

* - Meracie rozsahy a dizajn sondy sú určené vo fáze objednávky

** - Pozície sú dodávané na základe špeciálnej objednávky.

V. Príprava zariadenia na prevádzku a vykonávanie meraní.

Príprava zariadenia na prácu.

Vyberte zariadenie z obalu. Ak je prístroj prenesený do teplej miestnosti zo studenej, je potrebné nechať prístroj zohriať na izbovú teplotu 2 hodiny. Batériu úplne nabite do štyroch hodín. Umiestnite sondu na miesto, kde sa budú vykonávať merania. Pripojte sondu k prístroju. Ak má byť zariadenie prevádzkované v kombinácii s osobným počítačom, je potrebné pripojiť zariadenie pomocou prepojovacieho kábla k voľnému COM portu počítača. Pripojte sieťový adaptér k zariadeniu a nainštalujte softvér podľa popisu. Zapnite zariadenie krátkym stlačením tlačidla. V prípade potreby upravte zariadenie v súlade s bodom 2.4.6. Návody na obsluhu. Pri práci s osobným počítačom nastavte sieťovú adresu a výmenný kurz zariadenia podľa bodu 2.4.8. Návody na obsluhu. Začnite merať.

Nižšie je schéma prepínania v režime "Práca".

Príprava a realizácia meraní pri tepelných skúškach obvodových plášťov budov.

1. Meranie hustoty tepelného toku sa vykonáva spravidla zvnútra obvodových konštrukcií budov a stavieb.

Je povolené merať hustotu tepelných tokov z vonkajšej strany obvodových konštrukcií, ak ich nie je možné merať zvnútra (agresívne prostredie, kolísanie parametrov vzduchu), za predpokladu, že sa udržiava stabilná teplota na povrchu. Kontrola podmienok prestupu tepla sa vykonáva pomocou teplotnej sondy a prostriedkov na meranie hustoty tepelného toku: pri meraní po dobu 10 minút. ich údaje musia byť v rámci chyby merania prístrojov.

2. Plochy povrchu sa vyberajú špecifické alebo charakteristické pre celý testovaný plášť budovy v závislosti od potreby merania miestnej alebo priemernej hustoty tepelného toku.

Oblasti vybrané na obvodovej konštrukcii na meranie musia mať povrchovú vrstvu z rovnakého materiálu, rovnaké spracovanie a stav povrchu, musia mať rovnaké podmienky na prenos sálavého tepla a nemali by byť v tesnej blízkosti prvkov, ktoré môžu meniť smer a hodnotu tepelných tokov.

3. Povrchy obvodových konštrukcií, na ktorých je inštalovaný konvertor tepelného toku, sa čistia, až kým sa neodstráni drsnosť viditeľná a hmatateľná na dotyk.

4. Snímač je po celej ploche pevne pritlačený k uzatváracej konštrukcii a v tejto polohe zafixovaný, čím je zabezpečený stály kontakt prevodníka tepelného toku s povrchom skúmaných oblastí počas všetkých nasledujúcich meraní.

Pri montáži prevodníka medzi ním a uzavierajúcou konštrukciou nie je dovolené vytváranie vzduchových medzier. Na ich odstránenie sa na povrch v miestach merania nanesie tenká vrstva technickej vazelíny, ktorá prekryje nerovnosti povrchu.

Prevodník je možné upevniť pozdĺž jeho bočnej plochy pomocou roztoku stavebnej sadry, technickej vazelíny, plastelíny, tyče s pružinou a iných prostriedkov, ktoré vylučujú skreslenie tepelného toku v meracej zóne.

5. Pri prevádzkových meraniach hustoty tepelného toku sa voľný povrch prevodníka prelepí vrstvou materiálu alebo pretrie farbou s rovnakým alebo podobným stupňom emisivity s rozdielom 0,1 ako má materiál povrchu. vrstva uzatváracej konštrukcie.

6. Odčítacie zariadenie je umiestnené vo vzdialenosti 5-8 m od miesta merania alebo v priľahlej miestnosti, aby sa vylúčil vplyv pozorovateľa na hodnotu tepelného toku.

7. Pri použití zariadení na meranie emf, ktoré majú obmedzenia na okolitú teplotu, sa umiestnia do miestnosti s teplotou vzduchu prijateľnou pre prevádzku týchto zariadení a pomocou predlžovacích vodičov sa k nim pripojí menič tepelného toku.

8. Zariadenie podľa nároku 7 je pripravené na prevádzku v súlade s návodom na obsluhu príslušného zariadenia, vrátane zohľadnenia potrebnej doby expozície zariadenia na vytvorenie nového teplotného režimu v ňom.

Príprava a meranie

(pri laboratórnych prácach na príklade laboratórnych prác „Výskum prostriedkov ochrany pred infračerveným žiarením“).

Pripojte zdroj IR do zásuvky. Zapnite zdroj IR žiarenia (horná časť) a merač hustoty tepelného toku IPP-2.

Hlavu merača hustoty tepelného toku nainštalujte vo vzdialenosti 100 mm od zdroja IR žiarenia a stanovte hustotu tepelného toku (priemerná hodnota z troch až štyroch meraní).

Ručne posuňte statív po pravítku, nastavte meraciu hlavu na vzdialenosti od zdroja žiarenia uvedené v tabuľke 1 a zopakujte merania. Zadajte namerané údaje vo forme tabuľky 1.

Zostrojte graf závislosti hustoty toku IR od vzdialenosti.

Opakujte merania podľa odsekov. 1 — 3 s rôznymi údajmi o meraniach zadajte vo forme tabuľky 1. Zostrojte grafy závislosti hustoty toku IR žiarenia od vzdialenosti pre každú obrazovku.

Tabuľkový formulár 1

Vyhodnoťte účinnosť ochranného pôsobenia clon podľa vzorca (3).

Nainštalujte ochrannú clonu (podľa pokynov učiteľa), umiestnite na ňu širokú kefu vysávača. Zapnite vysávač v režime nasávania vzduchu, simulujúc odsávacie ventilačné zariadenie, a po 2-3 minútach (po vytvorení tepelného režimu obrazovky) zistite intenzitu tepelného žiarenia v rovnakých vzdialenostiach ako v odseku 3. Vyhodnoťte účinnosť kombinovanej tepelnej ochrany podľa vzorca (3).

Závislosť intenzity tepelného žiarenia od vzdialenosti pre danú obrazovku v režime odsávacieho vetrania by mala byť vynesená do všeobecného grafu (pozri bod 5).

Stanovte účinnosť ochrany meraním teploty pre danú clonu s odsávacím vetraním a bez neho pomocou vzorca (4).

Zostrojte grafy účinnosti ochrany odsávacieho vetrania a bez nej.

Prepnite vysávač do režimu fúkania a zapnite ho. Smerovaním prúdu vzduchu na povrch danej ochrannej clony (režim sprchovania) zopakujte merania v súlade s odsekmi. 7 - 10. Porovnajte výsledky meraní v odsekoch. 7-10.

Hadicu vysávača upevnite na jeden z regálov a zapnite vysávač v režime „fúkanie“, pričom prúd vzduchu nasmerujete takmer kolmo na prúdenie tepla (mierne smerom k) – imitácia vzduchovej clony. Pomocou merača IPP-2 zmerajte teplotu infračerveného žiarenia bez a s "fúkačom".

Zostrojte grafy účinnosti ochrany "fúkača" podľa vzorca (4).

VI. Výsledky meraní a ich interpretácia

(na príklade laboratórnych prác na tému „Výskum prostriedkov ochrany pred infračerveným žiarením“ na jednej z technických univerzít v Moskve).

Tabuľka. Elektrokrb EXP-1,0/220. Stojan na umiestnenie vymeniteľných zásten. Rack na inštaláciu meracej hlavy. Merač hustoty tepelného toku IPP-2M. Pravítko. Vysávač Typhoon-1200.

Intenzita (hustota toku) IR žiarenia q je určená vzorcom:

q = 0,78 x S x (T4 x 10-8 - 110) / r2 [W/m2]

kde S je plocha vyžarujúceho povrchu, m2;

T je teplota vyžarujúceho povrchu, K;

r je vzdialenosť od zdroja žiarenia, m.

Jedným z najbežnejších typov ochrany pred IR žiarením je tienenie vyžarujúcich plôch.

Existujú tri typy obrazoviek:

nepriehľadné;

· transparentné;

priesvitný.

Podľa princípu činnosti sú obrazovky rozdelené na:

· odrážajúci teplo;

· pohlcovanie tepla;

teplo rozptyľujúce.

stôl 1

Účinnosť ochrany pred tepelným žiarením pomocou obrazoviek E je určená vzorcami:

E \u003d (q - q3) / q

kde q je hustota toku infračerveného žiarenia bez ochrany, W/m2;

q3 je hustota toku IR žiarenia pri použití ochrany, W/m2.

Typy ochranných obrazoviek (nepriehľadné):

1. Obrazovka zmiešaná - reťazová pošta.

E-mail = (1550 – 560) / 1550 = 0,63

2. Kovová zástena s čiernym povrchom.

E al+kryt = (1550 - 210) / 1550 = 0,86

3. Hliníková clona odrážajúca teplo.

E al \u003d (1550 - 10) / 1550 \u003d 0,99

Nakreslite závislosť hustoty IR toku od vzdialenosti pre každú obrazovku.

Ako vidíme, účinnosť ochranného pôsobenia obrazoviek sa líši:

1. Minimálny ochranný účinok zmiešanej clony - reťazovej pošty - 0,63;

2. Hliníková obrazovka s čiernym povrchom - 0,86;

3. Hliníková clona odrážajúca teplo má najväčší ochranný účinok - 0,99.

Pri posudzovaní tepelnotechnických vlastností obvodových plášťov a konštrukcií budov a zisťovaní reálnej spotreby tepla vonkajšími obvodovými plášťami budov sa používajú tieto hlavné regulačné dokumenty:

· GOST 25380-82. Metóda merania hustoty tepelných tokov prechádzajúcich obvodovými plášťami budov.

Pri hodnotení tepelnej výkonnosti rôznych prostriedkov ochrany pred infračerveným žiarením sa používajú tieto hlavné regulačné dokumenty:

· GOST 12.1.005-88. SSBT. Vzduch v pracovnej oblasti. Všeobecné hygienické a hygienické požiadavky.

· GOST 12.4.123-83. SSBT. Prostriedky ochrany pred infračerveným žiarením. Klasifikácia. Všeobecné technické požiadavky.

· GOST 12.4.123-83 „Systém noriem bezpečnosti práce. Prostriedky kolektívnej ochrany pred infračerveným žiarením. Všeobecné technické požiadavky“.

GOST 25380-82

Skupina G19

ŠTÁTNY ŠTANDARD Zväzu SSR

BUDOVY A STAVBY

Metóda merania hustoty tepelných tokov,

prechádzajúce cez plášť budovy

Budovy a stavby.

Metóda merania hustoty tepelných tokov

prechod cez ohradové konštrukcie

Dátum predstavenia 1983 - 01-01

SCHVÁLENÉ A ZAVEDENÉ rezolúciou č.182 Štátneho výboru pre stavebné záležitosti ZSSR zo dňa 14.7.1982

REPUBLIKÁCIA. júna 1987

Táto norma stanovuje jednotnú metódu stanovenia hustoty tepelných tokov prechádzajúcich jednovrstvovými a viacvrstvovými plášťami budov bytových, verejných, priemyselných a poľnohospodárskych budov a stavieb počas experimentálnej štúdie a za ich prevádzkových podmienok.

Merania hustoty tepelného toku sa vykonávajú pri teplote okolia od 243 do 323 K (od mínus 30 do plus 50 °C) a relatívnej vlhkosti vzduchu do 85 %.

Merania hustoty tepelných tokov umožňujú kvantifikovať tepelné vlastnosti obvodových konštrukcií budov a stavieb a zistiť skutočnú spotrebu tepla vonkajšími obvodovými konštrukciami.

Norma neplatí pre priesvitné uzatváracie konštrukcie.

1. Všeobecné ustanovenia

1.1. Metóda merania hustoty tepelného toku je založená na meraní teplotného rozdielu na "pomocnej stene" (platni) inštalovanej na obvodovom plášti budovy. Tento teplotný rozdiel, ktorý je úmerný jeho hustote v smere tepelného toku, sa prevedie na emf. batérie termočlánkov umiestnené v "pomocnej stene" paralelne s tepelným tokom a zapojené do série podľa generovaného signálu. "Pomocná stena" a zostava termočlánkov tvoria konvertor tepelného toku

1.2. Hustota tepelného toku sa meria na stupnici špecializovaného zariadenia, ktoré obsahuje konvertor tepelného toku, alebo sa vypočítava z výsledkov merania emf. na vopred kalibrovaných prevodníkoch tepelného toku.

Schéma merania hustoty tepelného toku je znázornená na výkrese.

Schéma merania hustoty tepelného toku

1 - uzatváracia konštrukcia; 2 - menič tepelného toku; 3 - meter emf;

Teplota vnútorného a vonkajšieho vzduchu; , , - vonkajšia teplota,

vnútorné povrchy uzatváracej konštrukcie v blízkosti a pod meničom;

Tepelný odpor plášťa budovy a meniča tepelného toku;

Hustota tepelného toku pred a po upevnení prevodníka.

2. Hardvér

2.1. Na meranie hustoty tepelných tokov sa používa zariadenie ITP-11 (je povolené používať predchádzajúci model zariadenia ITP-7) podľa špecifikácií.

Technické charakteristiky zariadenia ITP-11 sú uvedené v referenčnom dodatku 1.

2.2. Pri tepelnom testovaní obvodových konštrukcií je povolené merať hustotu tepelných tokov pomocou samostatne vyrobených a kalibrovaných konvertorov tepelného toku s tepelným odporom do 0,025-0,06 (m2) / W a zariadení, ktoré merajú emf generované konvertormi. .

Na stanovenie tepelnej vodivosti v súlade s normou GOST 7076-78 je povolené použiť konvertor použitý v inštalácii.

2.3. Prevodníky toku tepla podľa bodu 2.2 musia spĺňať tieto základné požiadavky:

materiály pre "pomocnú stenu" (dosku) si musia zachovať svoje fyzikálne a mechanické vlastnosti pri teplote okolia 243 až 323 K (od mínus 30 do plus 50 °C);

materiály by sa nemali zmáčať a zvlhčovať vodou v kvapalnej a parnej fáze;

pomer priemeru prevodníka k jeho hrúbke musí byť najmenej 10;

prevodníky musia mať okolo termočlánkovej batérie ochrannú zónu, ktorej lineárna veľkosť by mala byť aspoň 30 % polomeru alebo polovica lineárnej veľkosti prevodníka;

každý vyrobený konvertor tepelného toku musí byť kalibrovaný v organizáciách, ktoré predpísaným spôsobom získali oprávnenie na výrobu týchto konvertorov;

za vyššie uvedených podmienok prostredia musia byť kalibračné charakteristiky prevodníka zachované najmenej jeden rok.

2.4. Kalibrácia prevodníkov podľa bodu 2.2 sa môže vykonávať na zariadení na stanovenie tepelnej vodivosti v súlade s GOST 7076-78, v ktorej sa hustota tepelného toku vypočítava z výsledkov merania teplotného rozdielu na referenčných vzorkách certifikovaných materiálov. v súlade s GOST 8.140-82 a inštalované namiesto testovaných vzoriek. Spôsob kalibrácie meniča tepelného toku je uvedený v odporúčanom dodatku 2.

2.5. Konvertory sa kontrolujú aspoň raz ročne, ako je uvedené v odsekoch. 2,3, 2,4.

2.6. Na meranie emf. prevodník tepelného toku, je povolené používať prenosný potenciometer PP-63 podľa GOST 9245-79, digitálne voltampérmetre V7-21, F30 alebo iné emf merače, v ktorých je vypočítaná chyba v oblasti meraného emf. menič tepelného toku nepresahuje 1% a vstupný odpor je minimálne 10x vyšší ako vnútorný odpor meniča.

Pri tepelnom testovaní obvodových plášťov budov s použitím samostatných snímačov sa uprednostňuje použitie automatických záznamových systémov a zariadení.

3.Príprava na meranie

3.1. Meranie hustoty tepelného toku sa vykonáva spravidla zvnútra obvodových konštrukcií budov a stavieb.

Je povolené merať hustotu tepelných tokov z vonkajšej strany obvodových konštrukcií, ak ich nie je možné merať zvnútra (agresívne prostredie, kolísanie parametrov vzduchu), za predpokladu, že sa udržiava stabilná teplota na povrchu. Kontrola podmienok prestupu tepla sa vykonáva pomocou teplotnej sondy a prostriedkov na meranie hustoty tepelného toku: pri meraní po dobu 10 minút by ich hodnoty mali byť v rámci chyby merania prístrojov.

3.2. Plochy povrchov sa vyberajú špecifické alebo charakteristické pre celý testovaný plášť budovy v závislosti od potreby merania lokálnej alebo priemernej hustoty tepelného toku.

Oblasti vybrané na obvodovej konštrukcii na meranie musia mať povrchovú vrstvu z rovnakého materiálu, rovnaké spracovanie a stav povrchu, musia mať rovnaké podmienky na prenos sálavého tepla a nemali by byť v tesnej blízkosti prvkov, ktoré môžu meniť smer a hodnotu tepelných tokov.

3.3. Povrchové plochy obvodových konštrukcií, na ktorých je inštalovaný menič tepelného toku, sa čistia, kým sa neodstráni viditeľná a hmatateľná drsnosť.

3.4. Snímač je po celej ploche pevne pritlačený k uzatváracej konštrukcii a v tejto polohe zafixovaný, čím je zabezpečený stály kontakt prevodníka tepelného toku s povrchom skúmaných oblastí počas všetkých nasledujúcich meraní.

Pri montáži prevodníka medzi ním a uzavierajúcou konštrukciou nie je dovolené vytváranie vzduchových medzier. Na ich odstránenie sa na povrch v miestach merania nanesie tenká vrstva technickej vazelíny, ktorá prekryje nerovnosti povrchu.

Prevodník je možné upevniť pozdĺž jeho bočnej plochy pomocou roztoku stavebnej sadry, technickej vazelíny, plastelíny, tyče s pružinou a iných prostriedkov, ktoré vylučujú skreslenie tepelného toku v meracej zóne.

3.5. Pri prevádzkových meraniach hustoty tepelného toku sa voľný povrch prevodníka prelepí vrstvou materiálu alebo pretrie farbou s rovnakým alebo podobným stupňom emisivity s rozdielom 0,1 ako má materiál povrchovej vrstvy obklopujúcu štruktúru.

3.6. Čítacie zariadenie je umiestnené vo vzdialenosti 5-8 m od miesta merania alebo v priľahlej miestnosti, aby sa eliminoval vplyv pozorovateľa na hodnotu tepelného toku.

3.7. Pri použití zariadení na meranie emf, ktoré majú obmedzenia na okolitú teplotu, sú umiestnené v miestnosti s teplotou vzduchu prijateľnou pre prevádzku týchto zariadení a menič tepelného toku je k nim pripojený pomocou predlžovacích vodičov.

Pri meraní prístrojom ITP-1 sú prevodník tepelného toku a merací prístroj umiestnené v rovnakej miestnosti bez ohľadu na teplotu vzduchu v miestnosti.

3.8. Zariadenie podľa bodu 3.7 je pripravené na prevádzku v súlade s návodom na obsluhu príslušného zariadenia vrátane zohľadnenia potrebného času expozície zariadenia na vytvorenie nového teplotného režimu v ňom.

4. Vykonávanie meraní

4.1. Meranie hustoty tepelného toku sa vykonáva:

pri použití zariadenia ITP-11 - po obnovení podmienok prenosu tepla v miestnosti v blízkosti riadiacich sekcií obvodových konštrukcií, skreslených počas prípravných operácií a po obnovení predchádzajúceho režimu prenosu tepla priamo na testovacom mieste, ktorý bol narušený pri bol pripojený prevodník;

pri tepelných skúškach pomocou meničov tepelného toku podľa bodu 2.2 - po nástupe nového ustáleného stavu prenosu tepla pod meničom.

Po vykonaní prípravných operácií podľa ods. 3.2-3.5 pri použití zariadenia ITP-11 sa režim prenosu tepla na mieste merania obnoví približne po 5 - 10 minútach, pri použití prevodníkov tepelného toku podľa bodu 2.2 - po 2-6 hodinách.

Za ukazovateľ ukončenia prechodného režimu prenosu tepla a možnosti merania hustoty tepelného toku možno považovať opakovateľnosť výsledkov merania hustoty tepelného toku v rámci stanovenej chyby merania.

4.2. Pri meraní tepelného toku v obvodovom plášti budovy s tepelným odporom menším ako 0,6 (m2) / W sa súčasne meria teplota jej povrchu pomocou termočlánkov vo vzdialenosti 100 mm od meniča, pod ním a teplota vnútorného a vonkajšieho vzduchu vo vzdialenosti 100 mm od steny.

5. Spracovanie výsledkov

5.1. Pri použití zariadení ITP-11 sa hodnota hustoty tepelného toku (W / m2) získava priamo z mierky zariadenia.

5.2. Pri použití samostatných prevodníkov a milivoltmetrov na meranie emf. hustota tepelného toku prechádzajúceho konvertorom, , W/m2, sa vypočíta podľa vzorca

(1)

5.3. Stanovenie kalibračného koeficientu prevodníka, berúc do úvahy skúšobnú teplotu, sa vykonáva podľa odporúčaného dodatku 2.

5.4. Hodnota hustoty tepelného toku W / m2 pri meraní podľa bodu 4.3 sa vypočíta podľa vzorca

(2)

5.5. Výsledky merania sa zaznamenávajú vo forme uvedenej v odporúčanej prílohe 3.

5.6. Výsledok stanovenia hustoty tepelného toku sa berie ako aritmetický priemer výsledkov piatich meraní na jednej pozícii prevodníka na obvodovom plášti budovy.

Dodatok 1

Odkaz

Technické vlastnosti zariadenia ITP-11

Prístroj ITP-11 je kombináciou prevodníka tepelného toku na elektrický jednosmerný signál s meracím prístrojom, ktorého stupnica je odstupňovaná v jednotkách hustoty tepelného toku.

1. Hranice merania hustoty tepelného toku: 0-50; 0-250 W/m2

2. Cenové rozdelenie stupnice prístroja: 1; 5 W/m2

3. Hlavná chyba zariadenia v percentách pri teplote vzduchu 20 °C.

4. Dodatočná chyba v dôsledku zmien teploty vzduchu obklopujúceho meracie zariadenie nepresahuje 1 % na každých 10 K (°C) zmeny teploty v rozsahu od 273 do 323 K (od 0 do 50°C).

Dodatočná chyba v dôsledku zmeny teploty konvertora tepelného toku nepresahuje 0,83% na 10 K (°С) zmeny teploty v rozsahu od 273 do 243 K (od 0 do mínus 30 °С).

5. Tepelný odpor meniča tepelného toku - nie viac ako 3·10 (kv/m·K)/W.

6. Čas na stanovenie indikácií nie je dlhší ako 3,5 minúty.

7. Celkové rozmery púzdra - 290x175x100 mm.

8. Celkové rozmery meniča tepelného toku: priemer 27 mm, hrúbka 1,85 mm.

9. Celkové rozmery meracieho zariadenia - 215x115x90 mm.

10 Dĺžka pripojovacieho elektrického vodiča - 7 m.

11. Hmotnosť zariadenia bez puzdra - nie viac ako 2,5 kg.

12. Napájanie - 3 prvky "316".

príloha 2

Metóda kalibrácie meniča tepelného toku

Vyrobený konvertor tepelného toku sa v zariadení podrobuje kalibrácii na stanovenie tepelnej vodivosti stavebných materiálov podľa GOST 7076-78, v ktorej je namiesto skúšobnej vzorky inštalovaný kalibrovaný konvertor a vzorka referenčného materiálu podľa GOST 8.140-82. .

Pri kalibrácii musí byť priestor medzi teplotnou regulačnou doskou inštalácie a referenčnou vzorkou mimo konvertora vyplnený materiálom podobným termofyzikálnym vlastnostiam materiálu konvertora, aby sa zabezpečila jednorozmernosť tepelného toku prechádzajúceho cez konvertor. v pracovnej časti inštalácie. meranie E.m.f na prevodníku a referenčná vzorka sa vykonáva jedným zo zariadení uvedených v článku 2.6 tejto normy.

Kalibračný koeficient prevodníka W / (m2 mV) pri danej priemernej teplote experimentu sa zistí z výsledkov meraní hustoty tepelného toku a emf. podľa nasledujúceho pomeru

Hustota tepelného toku sa vypočíta z výsledkov merania teplotného rozdielu na referenčnej vzorke podľa vzorca

Odporúča sa zvoliť priemernú teplotu v experimentoch pri kalibrácii prevodníka v rozsahu od 243 do 323 K (od mínus 30 do plus 50 °C) a udržiavať ju s odchýlkou ​​maximálne ±2 K (°C). .

Výsledok určenia koeficientu prevodníka sa berie ako aritmetický priemer hodnôt vypočítaných z výsledkov meraní najmenej 10 experimentov. Počet platných číslic v hodnote kalibračného faktora prevodníka sa berie v súlade s chybou merania.

Teplotný koeficient prevodníka K () sa zistí z výsledkov meraní emf. v kalibračných experimentoch pri rôznych priemerných teplotách prevodníka podľa pomeru

,

Rozdiel medzi priemernými teplotami a musí byť aspoň 40 K (°C).

Výsledok stanovenia teplotného koeficientu prevodníka sa berie ako aritmetický priemer hustoty vypočítaný z výsledkov najmenej 10 experimentov s rôznou priemernou teplotou prevodníka.

Hodnota kalibračného koeficientu meniča tepelného toku pri skúšobnej teplote W / (m2 mV) sa zistí podľa nasledujúceho vzorca

,