Меню Рубрики

Установка измерения теплового потока

Установка измерения теплового потока

Метод измерения плотности тепловых потоков, проходящих через ограждающие конструкции

Buildings and structures. Method of measuring density of heat flows passing through enclosing structures

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2009 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила, рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным бюджетным учреждением «Научно- исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук» (НИИСФ РААСН) при участии ООО «СКБ Стройприбор»

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 «Строительство»

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 30 сентября 2014 г. N 70-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Минэкономики Республики Армения

Госстандарт Республики Беларусь

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 октября 2014 г. N 1375-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 25380-2014 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июля 2015 г.

5 ВЗАМЕН ГОСТ 25380-82

(Поправка. ИУС N 7-2015).

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 7, 2015 год

Поправка внесена изготовителем базы данных

Введение

Создание стандарта на метод измерения плотности тепловых потоков, проходящих через ограждающие конструкции, базируется на требованиях Федерального закона N 384-ФЗ от 30 декабря 2009 г. N 384-ФЗ* «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений», согласно которому здания и сооружения, с одной стороны, должны исключать в процессе эксплуатации нерациональный расход энергетических ресурсов, а с другой — не создавать условия для недопустимого ухудшения параметров среды обитания людей и условий производственно-технологических процессов.
_______________
* Текст документа соответствует оригиналу. — Примечание изготовителя базы данных.

Настоящий стандарт разработан с целью установления единого метода измерения в лабораторных и натурных условиях плотности тепловых потоков, проходящих через ограждения отапливаемых зданий и сооружений, позволяющего количественно оценить теплотехнические качества зданий и сооружений и соответствие их ограждающих конструкций нормативным требованиям, указанным в действующих нормативных документах, определить реальные потери тепла через наружные ограждающие конструкции, проверить проектные конструктивные решения и их реализацию в построенных зданиях и сооружениях.

Стандарт является одним из базовых стандартов, обеспечивающих параметрами энергетический паспорт и энергетический аудит эксплуатируемых зданий и сооружений.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает единый метод измерения плотности тепловых потоков, проходящих через однослойные и многослойные ограждающие конструкции жилых, общественных, производственных и сельскохозяйственных зданий и сооружений при экспериментальном исследовании и в условиях их эксплуатации.

Стандарт распространяется на ограждающие конструкции отапливаемых зданий, испытываемые в условиях климатических воздействий в климатических камерах и при натурных теплотехнических исследованиях в условиях эксплуатации.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 8.140-2009 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерения теплопроводности твердых тел от 0,1 до 5 Вт/(м·К) в диапазоне температур от 90 до 500 К и от 5 до 20 Вт/(м·К) в диапазоне температур от 300 до 1100 К

ГОСТ 6651-2009 Термопреобразователи сопротивления. Общие технические требования и методы испытаний

ГОСТ 7076-99 Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме

ГОСТ 8711-93 Приборы аналоговые показывающие электроизмерительные прямого действия и вспомогательные части к ним. Часть 2. Особые требования к амперметрам и вольтметрам

ГОСТ 9245-79 Потенциометры постоянного тока измерительные. Общие технические условия

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов по указателю «Национальные стандарты», составленному по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применяют следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 тепловой поток , Вт : Количество теплоты, проходящее через конструкцию или среду в единицу времени.

3.2 плотность теплового потока (поверхностная) , Вт/м : Величина теплового потока, проходящего через единицу площади поверхности конструкции.

3.3 сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции , м ·°С/Вт : Сумма сопротивления тепловосприятию , термических сопротивлений слоев , сопротивления теплоотдаче ограждающей конструкции.

4 Основные нормативные положения

4.1.1 Метод измерения плотности теплового потока основан на измерении перепада температуры на «дополнительной стенке» (пластинке), устанавливаемой на ограждающей конструкции здания. Этот температурный перепад, пропорциональный в направлении теплового потока его плотности, преобразуется в термоЭДС (термоэлектродвижущую силу) батареей термопар, расположенных в «дополнительной стенке» параллельно по тепловому потоку и соединенных последовательно по генерируемому сигналу. «Дополнительная стенка» (пластинка) и батарея термопар образуют преобразователь теплового потока.

где — плотность теплового потока, Вт/м ;

— коэффициент преобразования, Вт/м ·мВ;

— величина термоэлектрического сигнала, мВ.

Схема измерения плотности теплового потока приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 — Схема измерения плотности теплового потока

1 — измерительный прибор (потенциометр постоянного тока по ГОСТ 9245);

2 — подсоединение измерительного прибора к преобразователю теплового потока;

Рисунок 1 — Схема измерения плотности теплового потока

4.2.1 Для измерения плотности тепловых потоков применяют прибор ИТП-МГ 4.03 «Поток» [1]*.
________________
* См. раздел Библиография. — Примечание изготовителя базы данных.

Технические характеристики прибора ИТП-МГ 4.03 «Поток» приведены в приложении А.

4.2.3 Преобразователи теплового потока по 4.2.2 должны удовлетворять следующим основным требованиям:

материалы для «дополнительной стенки» (пластинки) должны сохранять свои физико-механические свойства при температуре окружающего воздуха от 243 до 343 К (от минус 30°С до плюс 70°С);

материалы не должны смачиваться и увлажняться водой в жидкой и парообразной фазах; отношение диаметра датчика к его толщине должно быть не менее 10;

преобразователи должны иметь охранную зону, расположенную вокруг батареи термопар, линейный размер которой должен составлять не менее 30% радиуса или половины линейного размера преобразователя;

преобразователь теплового потока должен быть оттарирован в организациях, которые в установленном порядке получили право на выпуск этих преобразователей;

в указанных выше условиях внешней среды тарировочные характеристики преобразователя должны сохраняться не менее одного года.

4.2.4 Тарировку преобразователей теплового потока по 4.2.2 допускается проводить на установке для определения теплопроводности по ГОСТ 7076, в которой плотность теплового потока рассчитывают по результатам измерения температурного перепада на эталонных образцах материалов, аттестованных по ГОСТ 8.140 и установленных вместо испытуемых образцов. Метод тарировки преобразователя теплового потока приведен в приложении Б.

4.2.5 Проверка преобразователя производится не реже одного раза в год, как это указано в 4.2.3, 4.2.4.

4.3 Подготовка к измерению

4.3.1 Измерение плотности тепловых потоков проводят, как правило, с внутренней стороны ограждающих конструкций зданий и сооружений.

Допускается проведение измерения плотности тепловых потоков с наружной стороны ограждающих конструкций в случае невозможности их проведения с внутренней стороны (агрессивная среда, флуктуации параметров воздуха) при условии сохранения устойчивой температуры на поверхности. Контроль условий теплообмена проводят с помощью термощупа и средств для измерения плотности теплового потока: при измерении в течение 10 мин их показания должны быть в пределах погрешности измерений приборов.

4.3.2 Участки поверхности выбирают специфические или характерные для всей испытываемой ограждающей конструкции в зависимости от необходимости измерения локальной или усредненной плотности теплового потока.

Выбранные на ограждающей конструкции участки для измерений должны иметь поверхностный слой из одного материала, одинаковой обработки и состояния поверхности, иметь одинаковые условия по лучистому теплообмену и не должны находиться в непосредственной близости от элементов, которые могут изменить направление и значение тепловых потоков.

4.3.3 Участки поверхности ограждающих конструкций, на которые устанавливают преобразователь теплового потока, зачищают до устранения видимых и осязаемых на ощупь шероховатостей.

4.3.4 Преобразователь плотно прижимают по всей его поверхности к ограждающей конструкции и закрепляют в этом положении, обеспечивая постоянный контакт преобразователя теплового потока с поверхностью исследуемых участков в течение всех последующих измерений.

Читайте также:  Установка американок на полотенцесушитель

При креплении преобразователя между ним и ограждающей конструкцией не допускается образование воздушных зазоров. Для их исключения на участке поверхности в местах измерений наносят тонкий слой технического вазелина, перекрывающий неровности поверхности.

Преобразователь может быть закреплен по его боковой поверхности при помощи раствора строительного гипса, технического вазелина, пластилина, штанги с пружиной и других средств, исключающих искажение теплового потока в зоне измерения.

4.3.6 Отсчетное устройство располагают на расстоянии от 5 до 8 м от места измерения или в соседнем помещении для исключения влияния наблюдателя на значение теплового потока.

4.3.7 При использовании приборов для измерения термоЭДС, имеющих ограничения по температуре окружающего воздуха, их располагают в помещении с температурой воздуха, допустимой для эксплуатации этих приборов, и подключение к ним преобразователей теплового потока производят при помощи удлинительных проводов.

При проведении измерения прибором ИТП-МГ 4.03 «Поток» преобразователи теплового потока и измерительное устройство располагают в одном помещении независимо от температуры воздуха в помещении.

4.3.8 Аппаратуру по 4.3.7 подготавливают к работе в соответствии с инструкцией по эксплуатации соответствующего прибора, в том числе учитывают необходимое время выдержки прибора для установления в нем нового температурного режима.

4.4.1 Измерение плотности теплового потока проводят:

при использовании прибора ИТП-МГ 4.03 «Поток» после восстановления условий теплообмена в помещении вблизи контрольных участков ограждающих конструкций, искаженных при выполнении подготовительных операций, и после восстановления непосредственно на исследуемом участке прежнего режима теплообмена, нарушенного при креплении преобразователей;

при теплотехнических испытаниях с использованием преобразователей теплового потока по 4.2.2 — после наступления нового установившегося теплообмена под преобразователем.

После выполнения подготовительных операций по 4.3.2-4.3.5 при использовании прибора ИТП-МГ 4.03 «Поток» режим теплообмена на участке измерения восстанавливается ориентировочно через 5-10 мин, при использовании преобразователей теплового потока по 4.2.2 — через 2-6 ч.

Показателем завершения переходного режима теплообмена и возможности проведения измерений плотности теплового потока может считаться повторяемость результатов измерения плотности тепловых потоков в пределах установленной погрешности измерения.

4.4.2 При измерении теплового потока в ограждающей конструкции с термическим сопротивлением менее 0,6 (м ·°С)/Вт одновременно измеряют с помощью термопар температуру ее поверхности на расстоянии 100 мм от преобразователя , под ним и температуру внутреннего и наружного воздуха на расстоянии 100 мм от стены.

4.5 Обработка результатов измерений

4.5.1 При использовании приборов ИТП-МГ 4.03 «Поток» значение плотности теплового потока (Вт/м ) фиксируется на экране дисплея электронного блока прибора и используется для теплотехнических расчетов или заносится в архив измеренных значений для последующего использования в аналитических исследованиях.

4.5.3 Определение коэффициента преобразования с учетом температуры испытаний производят по приложению Б.

4.5.4 Значение плотности теплового потока , Вт/м , при измерении по 4.2.2 вычисляют по формуле

где — температура наружного воздуха напротив преобразователя, °С;

и — температура поверхности на участке измерения возле преобразователя теплового потока и под ним соответственно, °С.

4.5.5 Результаты измерения по 4.5.2 записывают по форме, приведенной в приложении В.

4.5.6 За результат измерения плотности теплового потока принимают среднее арифметическое значение результатов пяти измерений при одном положении преобразователя теплового потока на ограждающей конструкции.

Приложение А (справочное). Технические характеристики прибора ИТП-МГ 4.03 «Поток»

Конструктивно измеритель плотности теплового потока и температуры ИТП-МГ 4.03 «Поток» выполнен в виде электронного блока и соединенных с ним посредством кабелей модулей, к каждому из которых, в свою очередь, подсоединены посредством кабелей 10 датчиков теплового потока и/или температуры (см. рисунок А.1).

Принцип действия, положенный в основу измерителя, заключается в измерении термоЭДС контактных термоэлектрических преобразователей теплового потока и сопротивления датчиков температуры.

Преобразователь теплового потока представляет собой гальваническую медьконстантановую термобатарею из нескольких сот последовательно соединенных термопар, сложенных бифилярно в спираль, залитую эпоксидным компаундом с различными добавками. Преобразователь теплового потока имеет два вывода (по одному от каждого конца чувствительного элемента).

Работа преобразователя основана на принципах «дополнительной стенки» (пластинки). Преобразователь закрепляется на теплообменной поверхности исследуемого объекта, образуя дополнительную стенку. Тепловой поток, проходящий через преобразователь, создает в нем градиент температур и соответствующий термоэлектрический сигнал.

В качестве выносных датчиков температуры в измерителе применяются платиновые преобразователи сопротивления по ГОСТ 6651, обеспечивающие измерение поверхностных температур путем их крепления на исследуемые поверхности, а также температур воздуха и сыпучих сред методом погружения.

2. Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности при измерении:

— плотности теплового потока: ±6%;

— температуры: ±0,2°С.

3. Пределы допускаемой дополнительной относительной погрешности при измерении:

— плотности теплового потока, вызванной отклонением температуры преобразователей теплового потока от 20°С: ±0,5%;

— температуры, вызванной отклонением температуры электронного блока и модулей от 20°С: ±0,05°С.

6. Габаритные размеры не более:

— электронного блока 175x90x30 мм;

— модуля 120x75x35 мм;

— датчиков температуры диаметром 12 мм и толщиной 3 мм;

— преобразователей теплового потока (прямоугольных): от пластин 10×10 мм толщиной 1 мм до пластин 100×100 мм толщиной 3 мм;

— преобразователей теплового потока (круглых) от пластин диаметром 18 мм толщиной 0,5 мм до пластин диаметром 100 мм толщиной 3 мм.

7. Масса не более:

— электронного блока 0,25 кг;

— модуля с десятью преобразователями (с кабелем длиной 5 м) 1,2 кг;

— единичного преобразователя температуры (с кабелем длиной 5 м) 0,3 кг;

— единичного преобразователя теплового потока (с кабелем длиной 5 м) 0,3 кг.

Рисунок А.1 — Схема кабельных присоединений преобразователей теплового потока и датчиков температуры измерителя ИТП-МГ 4.03 «Поток»

Рисунок А.1 — Схема кабельных присоединений преобразователей теплового потока и датчиков температуры измерителя ИТП-МГ 4.03 «Поток»

Приложение Б (рекомендуемое). Метод тарировки преобразователя теплового потока

где — значение плотности теплового потока в опыте, Вт/м ;

— вычисленное значение термоЭДС, мВ.

Плотность теплового потока рассчитывают по результатам измерения температурного перепада на эталонном образце по формуле

где — теплопроводность материала эталона, Вт/(м·°С);

, — температура верхней и нижней поверхностей эталона, соответственно, °С;

где , — средние температуры преобразователя в двух опытах, °С;

, — коэффициенты преобразования при средней температуре соответственно и , Вт/(м ·мВ).

Различие между средними температурами и должно быть не менее чем 40°С.

За результат определения температурного коэффициента преобразователя принимают среднее арифметическое значение плотности, вычисленное по результатам не менее чем 10 опытов с различной средней температурой преобразователя. Значение коэффициента преобразования преобразователя теплового потока при температуре испытаний , Вт/(м ·мВ), находят по следующей формуле

где — коэффициент преобразования, найденный при температуре тарировки, Вт/(м ·мВ);

— температурный коэффициент изменения тарировочного коэффициента преобразователя теплового потока, °С;

— разность между температурами преобразователя при измерении и при тарировке, °С.

Приложение В (рекомендуемое). Форма записи результатов измерения тепловых потоков, проходящих через ограждающую конструкцию

Наименование объекта, на котором проводят измерения

Тип и номер преобразователя теплового потока

источник

Измерение плотности тепловых потоков (теплового излучения)

Измерение плотности тепловых потоков, проходящих через ограждающие конструкции. ГОСТ 25380-82

Тепловой поток — количество теплоты, переданное через изотермическую поверхность в единицу времени. Тепловой поток измеряется в ваттах или ккал/ч (1 вт = 0,86 ккал/ч). Тепловой поток, отнесённый к единице изотермической поверхности, называется плотностью теплового потока или тепловой нагрузкой; обозначается обычно q, измеряется в Вт/м 2 или ккал/(м 2 ×ч). Плотность теплового потока — вектор, любая компонента которого численно равна количеству теплоты, передаваемой в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной к направлению взятой компоненты.

Измерения плотности тепловых потоков, проходящих через ограждающие конструкции, производятся в соответствии с ГОСТ 25380-82 “Здания и сооружения. Метод измерения плотности тепловых потоков, проходящих через ограждающие конструкции”.

Данным ГОСТ устанавливается метод измерения плотности теплового потока, проходящего через однослойные и многослойные ограждающие конструкции зданий и сооружений – общественных, жилых, сельскохозяйственных и производственных.

В настоящее время при строительстве, приемке и эксплуатации зданий, а также в жилищно-коммунальной отрасли большое внимание уделяют качеству выполненной постройки и отделки помещений, теплоизоляции жилых зданий, а также экономии энергоресурсов.

Важным оценочным параметром при этом служит расход тепла от изолирующих конструкций. Испытания качества тепловой защиты ограждающих конструкций зданий могут выполняться на разных этапах: в период введения зданий в эксплуатацию, на законченных объектах строительства, во время строительства, в период капитального ремонта сооружений, и в период эксплуатации зданий для составления энергетических паспортов зданий, и по жалобам.

Читайте также:  Установка 3dm crack v4

Измерения плотности теплового потока должны проводиться при температуре окружающего воздуха от -30 до +50°С и относительной влажности не более 85%.

Измерения плотности теплового потока позволяет оценить расход тепла через ограждающие конструкции и, тем самым, определить теплотехнические качества ограждающих конструкций зданий и сооружений.

Данный стандарт не применим для оценки теплотехнических качеств ограждающих конструкций, пропускающих свет (стекло, пластик и т.д.).

Рассмотрим, на чем основан метод измерения плотности теплового потока. На ограждающей конструкции здания (сооружения) устанавливается пластинка (так называемая «вспомогательная стенка»). Образующейся на этой «вспомогательной стенке» температурный перепад пропорционален в направлении теплового потока его плотности. Перепад температуры преобразуется в электродвижущую силу батарей термопар, которые располагаются на «вспомогательной стенке» и ориентированы параллельно по тепловому потоку, а соединены последовательно по генерируемому сигналу. В совокупности «вспомогательная стенка» и батарея термопар составляют измерительный преобразователь для измерения плотности теплового потока.

По результатам измерения электродвижущей силы батарей термопар рассчитывается плотность теплового потока на предварительно откалиброванных преобразователях.

Схема измерения плотности теплового потока приведена на чертеже.

1 — ограждающая конструкция; 2 -преобразователь теплового потока; 3 — измеритель э.д.с.;

tв, tн — температура внутреннего и наружного воздуха;

τн, τв, τ’в — температура наружной, внутренней поверхностей ограждающей конструкции вблизи и под преобразователем соответственно;

R1, R2 термическое сопротивление ограждающей конструкции и преобразователя теплового потока;

q1, q2 — плотность теплового потока до и после закрепления преобразователя

Источники инфракрасного излучения. Защита от инфракрасного излучения на рабочих местах

Источником инфракрасного излучения (ИК) является любое нагретое тело, температура которого определяет интенсивность и спектр излучаемой электромагнитной энергии. Длина волны с максимальной энергией теплового излучения определяется по формуле:

где Т — абсолютная температура излучающего тела, К.

Инфракрасное излучение подразделяется на три области:

  • коротковолновая (X = 0,7 — 1,4 мкм);
  • средневолновая (к = 1,4 — 3,0 мкм):
  • длинноволновая (к = 3,0 мкм — 1,0 мм).

На организм человека электрические волны ИК диапазона оказывают, в основном, тепловое воздействие. При оценки этого воздействия учитывается:

· длина и интенсивность волны с максимальной энергией;

· площадь излучаемой поверхности;

· длительность облучения в течение рабочего дня;

· продолжительность непрерывного воздействия;

· интенсивность физического труда;

· интенсивность движения воздуха на рабочем месте;

· тип ткани, из которой изготовлена спецодежда;

· индивидуальные особенности организма.

К коротковолновому диапазону относятся лучи с длиной волны λ ≤ 1,4 мкм. Их характеризует способность проникать в ткани организма человека на глубину до нескольких сантиметров. Это воздействие вызывает тяжелые поражения различных органов и тканей человека с отягчающими последствиями. Наблюдается повышение температуры мышечных, легочных и других тканей. В кровеносной и лимфатической системах образуются специфические биологически-активные вещества. Нарушается работа центральной нервной системы.

К средневолновому диапазону относятся лучи с длиной волны λ = 1,4 — 3,0 мкм. Они проникают только в поверхностные слои кожи, а потому их воздействие на организм человека ограничивается повышением температуры подверженных воздействию участков кожи и повышением температуры тела.

Длинноволновой диапазон – лучи с длиной волны λ > 3 мкм. Воздействуя на организм человека, они вызывают наиболее сильное повышение температуры подверженных воздействию участков кожи, что нарушает деятельность дыхательной и сердечнососудистой систем и нарушает тепловой баланс оргазма, приводящий к тепловому удару.

Согласно ГОСТ 12.1.005-88 интенсивность теплового облучения работающих от нагретых поверхностей технологического оборудования и осветительных приборов не должна превышать: 35 Вт/м 2 при облучении более 50% поверхности тела; 70 Вт/м 2 при облучении от 25 до 50% поверхности тела; 100 Вт/м 2 при облучении не более 25%> поверхности тела. От открытых источников (нагретые металл и стекло, открытое пламя) интенсивность теплового облучения не должна превышать 140 Вт/м 2 при облучении не более 25% поверхности тела и обязательном использовании средств индивидуальной защиты, в том числе средств защиты лица и глаз.

Нормы ограничивают также температуру нагретых поверхностей оборудования в рабочей зоне, которая не должна превышать 45 °С.

Температура поверхности оборудования, внутри которого температура близка к 100 °С, должна быть не выше 35 °С.

Интенсивность (плотность потока) ИК излучения q определяется по формуле:

q = 0,78 х S х (T 4 х 10 -8 — 110) / r 2 [Вт/м 2 ]

где S — площадь излучающей поверхности, м 2 ;

Т — температура излучающей поверхности, К;

r — расстояние от источника излучения, м.

К основным видам защиты от инфракрасного излучения относятся:

3. экранирование, теплоизоляция или охлаждение горячих поверхностей;

4. увеличение теплоотдачи тела человека;

5. индивидуальные средства защиты;

6. устранение источника тепловыделения.

Одним из наиболее распространенных видов защиты от ИК излучения является экранирование излучающих поверхностей.

Различают экраны трех типов:

В непрозрачных экранах при взаимодействии энергии электромагнитных колебаний с веществом экрана происходит ее преобразование в тепловую энергию. Вследствие этого преобразования происходит нагрев экрана и он сам становится источником теплового излучения. Излучение противолежащей источнику поверхностью экрана условно рассматривается как пропущенное излучение источника. Становится возможным рассчитать плотность теплового потока, проходящего через единицу площади экрана.

С прозрачными экранами все обстоит иначе. Излучение, попадающее на поверхность экрана, распределяется внутри него согласно законам геометрической оптики. Этим и объясняется его оптическая прозрачность.

Полупрозрачным экранам присущи свойства как прозрачных, так и непрозрачных.

По принципу действия экраны подразделяются на:

На самом деле все экраны в той или иной степени обладают свойством поглощения, отражения или отведения тепла. Поэтому определение экрана к той или иной группе зависит от того, какое свойство наиболее сильно выражено.

Теплоотражающие экраны отличает низкая степень черноты поверхности. Поэтому они отражают большую часть падающих на них лучей.

К теплопоглощающим относятся экраны, у которых материал, из которого они выполнены, имеет малый коэффициент теплопроводности (высокое термическое сопротивление).

В качестве теплоотводящих экранов выступают прозрачные пленки, либо водяные завесы. Также могут быть использованы экраны, находящиеся внутри стеклянных или металлических защитных контуров.

Эффективность защиты от теплового излучения с помощью экранов Э определяется по формулам:

где q — плотность потока ИК излучения без применения защиты, Вт/м 2 ;

q 3 — плотность потока ИК излучения с применением защиты, Вт/м 2 ;

t — температура ИК излучения без применения защиты, °С;

t 3 — темпера­тура ИК излучения с применением защиты, °С.

Используемые контрольно-измерительные приборы

Для измерения плотности тепловых потоков, проходящих через ограждающие конструкции, и проверки свойств теплозащитных экранов нашими специалистами были разработаны приборы серии ИПП-2.

Диапазон измерения плотности теплового потока: от 10 до 250, 500, 2000, 9999 Вт/м 2

· научные исследования и др.

.Измерение плотности теплового потока, как показателя теплоизоляционных свойств различных материалов, приборами серии ИПП-2производят при:

· теплотехнических испытаниях ограждающих конструкций;

· определении тепловых потерь в водяных тепловых сетях;

проведении лабораторных работ в ВУЗах (кафедры «Безопасность жизнедеятельности», «Промышленная экология» и др.).

На рисунке приведен опытный образец стенда «Определение параметров воздуха рабочей зоны и защита от тепловых воздействий» БЖЗ 3 (призводство ООО «Интос+»).

На стенде располагается источник теплового излучения (рефлектор бытовой). Перед источником размещают экраны из разных материалов (металл, ткань и др.). За экраном внутри модели помещения размещается прибор ИПП-2 на различных расстояниях от экрана. Над моделью помещения закрепляется вытяжной зонт с вентилятором. Прибор ИПП-2, помимо зонда для измерения плотности теплового потока, оснащен зондом для измерения температуры воздуха внутри модели. В целом стенд представляет собой наглядную модель для оценки эффективности различных видов тепловой защиты и локальной системы вентиляции.

С помощью стенда определяется эффективность защитных свойств экранов в зависимости от материалов, из которых они изготовлены и от расстояния от экрана до источника теплового излучения.

Принцип действия и конструктивное исполнение прибора ИПП-2

Конструктивно прибор выполняется в пластмассовом корпусе. На передней панели прибора располагаются четырех разрядный светодиодный индикатор, кнопки управления; на боковой поверхности располагаются разъёмы для подключения прибора к компьютеру и сетевого адаптера. На верхней панели расположен разъем для подключения первичного преобразователя.

1 — Светодиодная индикация состояния аккумулятора

2 — Светодиодная индикация нарушения порогов

3 — Индикатор значений измерения

4 — Разъем для подключения зонда измерения

7 — Разъем для подключения к компьютеру

8 — Разъем для подключения сетевого адаптера

Принцип работы

Принцип действия прибора основан на измерении перепада температур на “вспомогательной стенке”. Величина температурного перепада пропорциональна плотности теплового потока. Измерение температурного перепада осуществляется с помощью ленточной термопары, расположенной внутри пластинки зонда, выступающей в роли “вспомогательной стенки”.

Читайте также:  Установка детского автомобильного кресла мишутка

Индикация измерений и режимов работы прибора

Прибор осуществляет опрос измерительного зонда, выполняет расчет плотности теплового потока и отображает её значение на светодиодном индикаторе. Интервал опроса зонда составляет около одной секунды.

Регистрация измерений

Данные, полученные от измерительного зонда, записываются в энергонезависимую память блока с определенным периодом. Настройка периода, считывание и просмотр данных осуществляется с помощью программного обеспечения.

Интерфейс связи

С помощью цифрового интерфейса из прибора могут быть считаны текущие значения измерения температуры, накопленные данные измерений, изменены настройки прибора. Измерительный блок может работать с компьютером или иными контроллерами по цифровому интерфейсу RS-232. Скорость обмена по интерфейсу RS-232 настраивается пользователем в пределах от 1200 до 9600 бит/с.

  • возможность установки порогов звуковой и световой сигнализации;
  • передача измеренных значений на компьютер по интерфейсу RS-232.

Достоинством прибора является возможность попеременного подключения к прибору до 8-ми различных зондов теплового потока. Каждый зонд (датчик) имеет свой индивидуальный калибровочный коэффициент (коэффициент преобразования Kq), показывающий, насколько напряжение с датчика изменяется относительно теплового потока. Данный коэффициент используется прибором для построения калибровочной характеристики зонда, по которой определяется текущее измеренное значение теплового потока.

Модификации зондов для измерения плотности теплового потока:

Зонды теплового потока предназначены для проведения измерений поверхностной плотности теплового потока по ГОСТ 25380-92.

Внешний вид зондов теплового потока

1. Зонд теплового потока прижимного типа с пружиной ПТП-ХХХП выпускается в следующих модификациях (в зависимости от диапазона измерения плотности теплового потока):

— ПТП-2.0П: от 10 до 2000 Вт/м 2 ;

— ПТП-9,9П: от 10 до 9999 Вт/м 2 .

Приведенная погрешность измерения плотности
теплового при 20 ºС, не более

Коэффициент эффективной теплопроводности K

Температура измеряемой поверхности

Диаметр измерительной части зонда, не более

Толщина измерительной части зонда, не более

2. Зонд теплового потока в виде «монеты» на гибком кабеле ПТП-2.0.

Диапазон измерения плотности теплового потока: от 10 до 2000 Вт/м 2 .

Приведенная погрешность измерения плотности
теплового при 20 ºС, не более

Коэффициент эффективной теплопроводности K

Температура измеряемой поверхности

Диаметр измерительной части зонда, не более

Толщина измерительной части зонда, не более

Модификации зондов для измерения температуры:

Внешний вид зондов для измерения температуры

1. Погружные термопреобразователи ТПП-А-D-L на основе терморезистора Pt1000 (термопреобразователи сопротивления) и термопреобразователи ТХА-А-D-L на основе термопары ХА (термопреобразователи электрические) предназначены для измерения температуры различных жидких и газообразных сред, а также сыпучих материалов.

Диапазон измерения температуры:

— для ТПП-А-D-L: от -50 до +150 °С;

— для ТХА-А-D-L: от -40 до +450 °С.

— L (длина): от 200 до 1000 мм.

2. Термопреобразователь ТХА-А-D1/D2-LП на основе термопары ХА (термопреобразователь электрический) предназначен для измерения температуры плоской поверхности.

Диапазон измерения температуры: от -40 до +450 °С.

— D1 (диаметр «металлического штыря»): 3 мм;

— D2 (диаметр основания – «пятачка»): 8 мм;

— L (длина «металлического штыря»): 150 мм.

3. Термопреобразователь ТХА-А-D-LЦ на основе термопары ХА (термопреобразователь электрический) предназначен для измерения температуры цилиндрических поверхностей.

Диапазон измерения температуры: от -40 до +450 °С.

— L (длина «металлического штыря»): 180 мм;

В комплект поставки прибора для измерения плотности тепловой нагрузки среды входят:

1. Измеритель плотности теплового потока ИПП-2 (измерительный блок).

2. Зонд для измерения плотности теплового потока.*

3. Зонд для измерения температуры.*

4. Программное обеспечение.**

5. Кабель для подключения к персональному компьютеру. **

6. Свидетельство о калибровке.

7. Руководство по эксплуатации и паспорт на прибор ИПП-2.

8. Паспорт на преобразователи термоэлектрические (температурные зонды).

9. Паспорт на зонд плотности теплового потока.

* – Диапазоны измерения и конструкция зондов определяются на этапе заказа

** – Позиции поставляются по специальному заказу.

Подготовка прибора к работе и проведение измерений

1. Извлечь прибор из упаковочной тары. Если прибор внесен в теплое помещение из холодного, необходимо дать прибору прогреться до комнатной температуры в течение не менее 2-х часов.

2. Зарядить аккумуляторы, подключив к прибору сетевой адаптер. Время зарядки полностью разряженного аккумулятора не менее 4 часов. В целях увеличения срока службы аккумуляторной батареи рекомендуется раз в месяц проводить полную разрядку до автоматического выключения прибора с последующим полным зарядом.

3. Соединить измерительный блок и измерительный зонд соединительным кабелем.

4. При комплектации прибора диском с программным обеспечением, установить его на компьютер. Подключить прибор к свободному СОМ-порту компьютера соответствующими соединительными кабелями.

5. Включить прибор коротким нажатием кнопки «Выбор».

6. При включении прибора осуществляется самотестирование прибора в течение 5 секунд. При наличии внутренних неисправностей прибор на индикаторе сигнализирует номер неисправности, сопровождаемые звуковым сигналом. После успешного тестирования и завершения загрузки на индикаторе отображаются текущее значение плотности теплового потока. Расшифровка неисправностей тестирования и других ошибок в работе прибора приведена в разделе 6 настоящего руководства по эксплуатации.

7. После использования выключить прибор коротким нажатием кнопки «Выбор».

8. Если предполагается длительное хранение прибора (более 3 месяцев) следует извлечь элементы питания из батарейного отсека.

Ниже приведена схема переключений в режиме “Работа”.

Подготовка и проведение измерений при теплотехнических испытаниях ограждающих конструкций.

1. Измерение плотности тепловых потоков проводят, как правило, с внутренней стороны ограждающих конструкций зданий и сооружений.

Допускается проведение измерений плотности тепловых потоков с наружной стороны ограждающих конструкций в случае невозможности проведения их с внутренней стороны (агрессивная среда, флуктуации параметров воздуха) при условии сохранения устойчивой температуры на поверхности. Контроль условий теплообмена проводят с помощью термощупа и средств для измерения плотности теплового потока: при измерении в течение 10 мин. их показания должны быть в пределах погрешности измерений приборов.

2. Участки поверхности выбирают специфические или характерные для всей испытываемой ограждающей конструкции в зависимости от необходимости измерения локальной или усредненной плотности теплового потока.

Выбранные на ограждающей конструкции участки для измерений должны иметь поверхностный слой из одного материала, одинаковой обработки и состояния поверхности, иметь одинаковые условия по лучистому теплообмену и не должны находиться в непосредственной близости от элементов, которые могут изменить направление и значение тепловых потоков.

3. Участки поверхности ограждающих конструкций, на которые устанавливают преобразователь теплового потока, зачищают до устранения видимых и осязаемых на ощупь шероховатостей.

4. Преобразователь плотно прижимают по всей его поверхности к ограждающей конструкции и закрепляют в этом положении, обеспечивая постоянный контакт преобразователя теплового потока с поверхностью исследуемых участков в течение всех последующих измерений.

При креплении преобразователя между ним и ограждающей конструкцией не допускается образование воздушных зазоров. Для исключения их на участке поверхности в местах измерений наносят тонкий слой технического вазелина, перекрывающий неровности поверхности.

Преобразователь может быть закреплен по его боковой поверхности при помощи раствора строительного гипса, технического вазелина, пластилина, штанги с пружиной и других средств, исключающих искажение теплового потока в зоне измерения.

5. При оперативных измерениях плотности теплового потока незакрепленную поверхность преобразователя склеивают слоем материала или закрашивают краской с той же или близкой степенью черноты с различием Δε ≤ 0,1, что и у материала поверхностного слоя ограждающей конструкции.

6. Отсчетное устройство располагают на расстоянии 5-8 м от места измерения или в соседнем помещении для исключения влияния наблюдателя на значение теплового потока.

7. При использовании приборов для измерения э.д.с., имеющих ограничения по температуре окружающего воздуха, их располагают в помещении с температурой воздуха, допустимой для эксплуатации этих приборов, и подключение к ним преобразователя теплового потока производят при помощи удлинительных проводов.

8. Аппаратуру по п.7 подготавливают к работе в соответствии с инструкцией по эксплуатации соответствующего прибора, в том числе учитывают необходимое время выдержки прибора для установления в нем нового температурного режима.

Подготовка и проведение измерений

(при проведении лабораторных работ на примере лабораторной работы “Исследование средств защиты от инфракрасного излучения”)

Подключить источник ИК излучения к розетке. Включить источник ИК излучения (верхнюю часть) и измеритель плотности теплового потока ИПП-2.

Установить головку измерителя плотности теплового потока на расстоянии 100 мм от источника ИК излучения и определить плотность теплового потока (среднее значение трех — четырех замеров).

Повторить измерения по пп. 1 — 3 с различными защитными экранами (теплоотражающим алюминиевым, теплопоглощающим тканевым, металлическим с зачерненной поверхностью, смешанным — кольчуга). Данные замеров занести в форму таблицы 1. Построить графики зависимости плотности потока ИК излучения от расстояния для каждого экрана.

источник