10069

Результирующая температура помещения tsu, °C, при скорости движения

воздуха vв < 0,2 м/с определяется по формуле:

где tp – температура воздуха в исследуемом помещении, °C; tr – радиационная температура исследуемого помещения, °C.

Радиационная температура tr , °C, может быть получена по зависимостям:

tr tb mvв (tb tp ) ; (3.3)

где tb – температура по шаровому термометру, °C; m – константа шарового тер-

мометра, m = 2,2 – при dсф = 150 мм, m = 2,2(0,15/dсф)0,4 – при dсф ≠ 150 мм;

Ai – площадь внутренней поверхности ограждений и отопительных приборов,

м2; ti – температура внутренней поверхности и отопительных приборов.

Измерение результирующей температуры следует проводить не менее чем через 20 минут после установки шарового термометра в точке измерения.

Локальная асимметрия результирующей температуры tasu, °C, равна:

где tsu1 и tsu2 – температуры, измеренные в двух противоположных направлени-

ях шаровым термометром в центре помещения на высоте 0,6 м от поверхности пола для помещений с пребыванием людей в положении сидя или на высоте 1,1

м – для помещений с пребыванием людей в положении стоя, °C.

Относительную влажность воздуха в помещении требуется измерять в центре помещения на высоте 1,1 м от пола.

В случае ручной регистрации показателей микроклимата требуется про-

водить не менее трех измерений с интервалом не менее 5 минут, а при автома-

тической регистрации продолжительность измерений должна составлять не ме71

нее 2 ч. Для сравнения с нормативными показателями принимают среднее арифметическое значение измеряемых величин. Приборы используемые для измерений должны проходить регистрацию и иметь соответствующие сертифи-

каты, их диапазон измерений и допустимая погрешность должны соответство-

вать требованиям таблицы 3.3.

3.3.Устройство и принцип работы шарового термометра

Шаровые термометры для измерения микроклиматических параметров должны соответствовать следующим обязательным требованиям ГОСТ [16].

Шаровой термометр для определения результирующей температуры представляет собой зачерченную снаружи (степень черноты поверхности не

72

ниже 0,95) полую сферу, изготовленную из меди или другого теплопроводного материала, внутри которой помещен либо стеклянный термометр, либо термо-

электрический преобразователь.

Шаровой термометр для определения локальной асимметрии результи-

рующей температуры представляет собой полую сферу, у которой одна поло-

вина шара имеет зеркальную поверхность (степень черноты поверхности не выше 0,05), а другая зачерненную поверхность (степень черноты поверхности не ниже 0,95). Принципиальная схема шарового термометра с разрезом пред-

ставлена на рисунке 3.2а.

Получаемая в результате измерений в центре шара температура шарового термометра является равновесной температурой от радиационного и конвек-

тивного теплообмена между шаром и окружающей средой. Рекомендуемый диаметр сферы составляет dсф = 150 мм. Толщина стенок δст, мм, сферы прини-

мается минимальной, при использовании в качестве материала меди составляет

δст = 0,4 мм. Зеркальная поверхность достигается гальваническим методом, пу-

тем нанесения хромового покрытия. Допускается наклеивание полированной фольги и другие способы.

Современные шаровые термометры для определения индекса ТНС (теп-

ловой нагрузки среды), результирующей температуры помещения, средней температуры поверхностей и интенсивности теплового излучения входят в комплексы оборудования для измерения параметров микроклимата, принципи-

альная схема которых представлена на рисунке 3.2б [17].

Принцип работы измерителя заключается в передаче результатов измере-

ний результирующей температуры от измерительного термисторного блока шарового термометра посредством кабеля 4 к измерительно-индикато-рному блоку 3 и с выводом их на его экране.

73

Рис. 3.2. Принципиальная схема шарового термометра в разрезе (а) и комплекс для измерения параметров микроклимата (б), где: 1 – термометр с резервуаром в центре сферы; 2 – зачерненная сфера; 3 – измерительно индикаторный блок; 4 – кабель с разъемом; 5 – регулируемый штатив

3.4.Контрольные вопросы и задания для самостоятельной работы

1)Дайте определение допустимым и оптимальным параметрам микро-

климата в обслуживаемой зоне помещений жилых и общественных зданий. 2) Какие параметры микроклимата требуется поддерживать в помещени-

ях жилых и общественных зданий согласно ГОСТ [16]?

3) Опишите методику проведения замеров температуры внутреннего воз-

духа в помещениях жилых и общественных зданий.

4) Какими двумя способами можно определить радиационную темпера-

туру в помещениях жилых и общественных зданий?

5) Расскажите о конструкции шарового термометра, какие требования предъявляются к нему при измерении результирующей температуры и асим-

метрии результирующей температуры?

6) Самостоятельно изучите требования к параметрам микроклимата и ме-

тодикам их измерения в помещениях производственных здания по ГОСТ [18] и

СанПиН [19]. Чем они отличаются от требований указанных в ГОСТ [16]?

74

Глава 4. ПРОВЕДЕНИЕ ТЕПЛОВОГО НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

4.1. Общие сведения о тепловизорах

Тепловизионное обследование является видом теплового неразрушающе-

го контроля, основанного на регистрации температурных полей объекта кон-

троля, и осуществляется с помощью тепловизоров, являющихся оптико-

волоконными устройствами, предназначенными для преобразования теплового изображения в видимое изображение распределения температуры на поверхно-

сти исследуемого объекта. Определение искомого распределения температуры плоскости ограждения осуществляется путем либо оптико-механического, либо электронного сканирования. Наибольшее распространение тепловой неразру-

шающий контроль с применением тепловизионного оборудования получил в области выявления дефектов тепловой изоляции ограждающих конструкций,

трубопроводов и тепломассообменного оборудования.

Начиная с 50-х годов XX века применялись два типа оптико-механи-

ческого сканирования: использование вращающихся во взаимно-перпендику-

лярных направлениях кремниевых призм; использование колеблющихся зеркал

[20]. В конце XX века были разработаны матричные фотодетекторы, не имею-

щие движущихся механических частей. Современные матрицы используют фо-

тонные и тепловые ИК-приемники. Наибольшее распространение в настоящее время получили фотонные матрицы на основе таких соединений, как силицид платины PtSi, антимонид индия IsSb и арсенид галлия GaAs [20, 21].

Принципиальная схема работы матричного тепловизора приведена на ри-

сунке 4.1. Принцип его работы заключается в фокусировке инфракрасного из-

лучения исследуемого объекта, попавшего в область зрения 1 тепловизора 2, с

помощью оптики 3 на матричный фотодетектор 4, в котором происходит изме-

нение электрического сопротивления или напряжения. Изменения обрабатыва-

ются блоком 5. Сформированное изображение распределения температуры отображается на дисплее 6.

75

Рис. 4.1. Принципиальная схема работы матричного тепловизора: 1 – область зрения; 2 – корпус; 3 – оптика; 4 – матричный фотодетектор; 5 – блок аналого-цифрового преобразования, корректировки и формирования изображения; 6 - дисплей

4.2. Оборудование для проведения теплового неразрушающего контроля наружных ограждающих конструкций

В обязательный перечень приборов, необходимых для тепловизионного обследования наружных ограждающих конструкций, входят тепловизор, изме-

ритель плотности теплового потока (ИПТП) и термометры-регистраторы.

Методическая литература в области проведения тепловизионных обсле-

дований [22] рекомендует также включать в перечень оборудования инфра-

красный термометр дистанционного контроля температуры, измеритель тепло-

проводности строительных материалов и измеритель влажности воздуха и строительных материалов.

Измеритель плотности теплового потока (ИПТП) предназначен для изме-

рения и регистрации тепловых потоков через ограждающие конструкции строительных объектов и промышленного оборудования, температуры ограж-

дающих конструкций и температуры окружающих их сред.

Принципиальная схема современного ИПТП [23] приведена на рисунке

4.2. Принцип работы измерителя заключается в преобразовании плотности теп-

ловых потоков q, Вт/м², в электрический сигнал напряжения с помощью датчи-

ков тепловых потоков 2, а также преобразовании температуры t, °C, в сопро76

тивление с помощью платиновых термопреобразователей сопротивления 3 или непосредственно в цифровой код с помощью цифровых датчиков температуры

4. Измеренные сигналы напряжения и сопротивления преобразуются в цифро-

вой код, который в дальнейшем хранится в базе данных регистратора 1 и ото-

бражается на его дисплее 6. Регистратор представляет собой блок, на лицевой панели которого располагаются клавиатура 5 и дисплей. На верхней боковой стенке регистратора предусматриваются входы 7 и 8 для подключения регист-

ратора к персональному компьютеру (ПК) 7 с помощью кабеля USB и для под-

ключения регистратора к измерительному модулю 9 с помощью кабеля 10, со-

ответственно. Передача сигналов в модуль осуществляется через встроенные адаптеры 11. Сигнал идет от датчиков. Датчики состоят из чувствительных элементов 2, 3, 4, соединительных кабелей 12 и разъемов 13 для подключения к измерительному модулю.

Термогигрометр предназначен для измерения температуры и относитель-

ной влажности наружного воздуха, температуры твердых, жидких и сыпучих материалов, объединяя в себе функции термометра регистратора и измерителя влажности воздуха. Принцип работы прибора заключается в измерении элек-

трических сигналов с датчиков, преобразовании этих сигналов и визуализации их на дисплее прибора. Основные элементы прибора приведены на рисунке 4.3.

Как правило, гигрометры имеют 2-3 сменных датчика: датчик температуры и влажности внутреннего воздуха; погружной датчик температуры жидкости или сыпучего материала; датчик температуры поверхности окна и т.д.

Инфракрасные термометры дистанционного действия (пирометры) пред-

назначены для измерения температуры поверхности ограждения τ, °C. Оптика пирометра чувствительна к излучаемой, отраженной и передаваемой энергии,

которая попадает на него и фокусируется на датчик, который передает сигнал электронному модулю. В модуле происходит обработка сигнала датчика, кото-

рый преобразуется в градусы и отображается на дисплее термометра. Конст-

рукция пирометра приведена на рисунке 4.4.

77

Рис. 4.2. Состав измерителя плотности теплового потока: 1 – регистратор; 2 – преобразователь плотности теплового потока; 3 – датчики температуры; 4 – датчик температуры и влажности; 5 – клавиатура; 6 – дисплей; 7 – вход для ПК; 8 – вход для измерительного модуля; 9 – измерительный модуль; 10 – соединительный кабель; 11 – адаптеры; 12 – соединительные кабели; 13 – разъемы

78

Измеритель теплопроводности материалов предназначен для оперативно-

го натурного определения теплопроводности строительных материалов

λ, Вт/(м·°C), зондовым методом в процессе обследования зданий и сооружений.

Принцип его работы основан на измерении изменения температуры измери-

тельного зонда за определенный период времени при его нагреве постоянной мощностью. Конструкция измерителя зондового типа приведена на рисунке 4.5.

Для измерения теплопроводности характерных фрагментов элементов ог-

раждений в более высоких интервалах значений с меньшей погрешностью из-

мерения применяются измерители, принцип действия которых основан на соз-

дании проходящего через плоский образец стационарного теплового потока qст,

Вт/м², конструкция которого приведена на рисунке 4.6.

Прибор состоит из измерительной ячейки, включающей нагреватель, теп-

лозащитный кожух и охладитель, и электронного блока, которые размещены в едином корпусе. Теплопроводность материала определяется по формуле:

где δ – толщина образца, м; t – перепад температур между внутренней и на-

ружной поверхностью образца, °C.

Измерители влажности строительных материалов предназначены для из-

мерения влажности W, %, строительных материалов и конструкций в процессе обследования зданий и сооружений. Работа данных приборов основана на тех-

нологии неразрушающего измерения методом поля рассеивания. Данный метод базируется на способности молекул воды увлажнять материалы и, как следст-

вие, влиять на протекающие через них электромагнитные поля.

При проведении измерений через контактные электроды (рис. 4.7) или контактную пластину (рис. 4.8) электромагнитное поле проходит сквозь мате-

риал и создает поле измерения глубиной порядка 5 см.

Получаемые измерителями влажности данные предназначены для выяв-

ления строительных дефектов, а не для получения точных значений W, %.

79

80