10 августа 2014 года

В соответствии с Техническими заданиями Мосгосстройнадзора на проведение обследований сотрудники лаборатории строительной физики Государственного бюджетного учреждения города Москвы «Центр экспертиз, исследований и испытаний в строительстве» (далее ГБУ «ЦЭИИС») выполняют исследования теплозащитных характеристик наружных ограждающих конструкций зданий с целью оценки их соответствия требованиям проекта и нормативно-технической документации.

Для реализации метода определения сопротивления теплопередаче созданы многоканальные измерители теплопроводности и теплового сопротивления с пределом допускаемой основной относительной погрешности 6%, такие как измеритель теплопроводности ИТ-2 (ОАО НПП « Эталон» г. Омск), мультиметры типа Keithley 2700 (США), измеритель теплового потока ИТП-МГ4.03/100 «Поток» ( ООО « СКБ «Стройприбор»» г. Челябинск). Перечисленные средства измерений и регистрации тепловых потоков и температур используются для проведения испытаний, и научных исследований теплозащитных характеристик ограждающих конструкций. Первые два измерительных устройства используются для проведения испытаний в стационарных условиях в климатических камерах, где создаётся стационарный режим работы, но главное – бесперебойное питание измерительной аппаратуры напряжением-220В. Прибор Keithley 2700 объединяет функции цифрового мультиметра, регистратора и коммутатора данных, обладает высокой точностью измерений, высокой разрешающей способностью и чувствительностью в сочетании с высокой производительностью, но он обладает недостатками: - не может работать в автономном режиме и по рекомендации производителя не следует производить регистрацию измерений дольше 2- 4 часов из-за ограниченного срока службы регистрационных встроенных устройств. Специфика нашей работы заключается в проведении измерений на объектах, где не обеспечивается бесперебойное питание оборудования.

Для автономной работы на строящихся объектах наилучшим средством измерений является ИТП-МГ4.03/100(I). Он предназначен для измерения и регистрации плотности тепловых потоков, проходящих через однослойные и многослойные ограждающие конструкции зданий и сооружений по ГОСТ 25380, через облицовку и теплоизоляцию энергообъектов при экспериментальном исследовании и в условиях эксплуатации. Прибор также измеряет и регистрирует температуру воздуха внутри и снаружи помещения, позволяет определять сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций и изделий по ГОСТ 26254 и 26602.1. Прибор состоит из автономных программируемых десятиканальных модулей и электронного блока, предназначенного для программирования и сбора информации, накопленной модулями. Автономность модуля - до 400 часов (16,5 суток). В комплект прибора может входить до десяти модулей различного назначения. Питание модулей и электронного блока осуществляется от элементов АА (LR6) или от сетевого адаптера.

Прибор обеспечивает выполнение измерений каждым из модулей одновременно по десяти измерительным каналам в ОПЕРАТИВНОМ режиме, а также в режиме НАБЛЮДЕНИЯ с автоматической регистрацией тепловых потоков, температуры через интервалы времени, установленные пользователем. Прибор оснащен функцией передачи данных на ПК и часами реального времени. Получаемая в процессе измерений информация автоматически архивируется и маркируется датой и временем измерения. Предусмотрена возможность графического отображения контролируемых параметров во времени, распечатка архивированной информации в виде таблиц.

Датчик теплового потока представляет собой гальваническую медь-константановую термобатарею из нескольких сот последовательно соединенных термопар, сложенных бифилярно в спираль и залитую эпоксидным компаундом с различными добавками. Датчик имеет два вывода (по одному от каждого конца чувствительного элемента). Работа датчика основана на принципе «дополнительной стенки». Датчик закрепляется на теплообменной поверхности исследуемого объекта, образуя дополнительную стенку. Тепловой поток, проходящий через датчик, создает в нем градиент температур и соответствующий термоэлектрический сигнал. Величина плотности теплового потока q определяется по формуле:

q = К • Е ,

где q – плотность теплового потока, Вт/м²; К – коэффициент преобразования, Вт/(м²•мВ); Е - величина термоэлектрического сигнала, мВ.

В качестве выносных датчиков температуры в измерителе применяются пла- тиновые термодатчики сопротивления, заключенные в металлический герметичный дискообразный корпус, обеспечивающие измерение поверхностных температур путем их крепления (наклеивания) на исследуемые поверхности с помощью термопасты и клеящей ленты.

Обычно термобатареи изготовлены из металлических сплавов для термопар. Наиболее широко используются батареи с гальваническим нанесением: на константан-меди, хромель-никеля. Применяются и такие гальванические пары как константан-серебро, копель-серебро, копель-медь, копель-железо и др. Однако, перспективным является применение высокоэффективных полупроводниковых материалов для создания высокочувствительных первичных преобразователей градиентных тепломеров. Эту обширную область применения тепломеров характеризуют малые тепловые потоки в сочетании с узким интервалом рабочих температур. Применение многоэлементных термоэлектрических батарей, изготовленных на основе тройных соединений теллурида висмута, в качестве преобразователей теплового потока позволяет повысить значение коэффициента преобразования по сравнению с существующими металлическими на 1-1.5 порядка.

Измерение сопротивления теплопередаче выполняется по методикам и ГОСТ 26629-85 «Здания и сооружения. Метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций», ГОСТ 26254-84 «Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций», ГОСТ 25380-82 «Здания и сооружения. Метод измерения плотности тепловых потоков, проходящих через ограждающие конструкции», ГОСТ Р 54851-2011 «Конструкции строительные ограждающие неоднородные. Расчет приведенного сопротивления теплопередаче», ГОСТ Р 54852-2011 «Здания и сооружения. Метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций», ГОСТ Р 54853-2011 «Здания и сооружения. Метод определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций с помощью тепломера», ГОСТ Р 54861-2011 «Окна и наружные двери. Методы определения сопротивления теплопередаче». По методике, учитывающей требования ГОСТов на соответствующие методы измерений.

Для выполнения измерений в автономном режиме на объектах столицы лаборатория строительной физики ГБУ «ЦЭИИС» располагает необходимой измерительной аппаратурой. Для измерений или фиксации используются измерители теплового потока ИТП-МГ4.03/100(I) «Поток» (фото-1.1,1.2) с датчиками теплового потока (тепломерами), для измерения температуры поверхностей конструкций, наружного и внутреннего воздуха применяются термохроны, которые программируются на определенный срок фиксации с заданным временным интервалом (фото-2), для измерения температуры и влажности воздуха – термогигрохроны (фото-3). Эта аппаратура соответствует требованиям, которые предъявляются для проведения измерений с погрешностью не более 6%, что соответствует требованиям ГОСТов на проведение испытаний и методикам. Комплект оборудования для проведения натурных испытаний удобен и лёгок в эксплуатации.

При проведении испытаний использовались следующее оборудование и средства измерений:

- Комплекты электронных измерителей плотности тепловых потоков ИТП-МГ4.03 "Поток" и ИТП-МГ4.03/100(I). Диапазон измерения плотности тепловых потоков от 10 до 999 Вт/м², предел основной относительной погрешности 6%. Диапазон измерения температуры от -30 до +100^оС, предел абсолютной погрешности 0.2^оС;

- Комплекс измерительный iBDL Ревизор, модель iBDLR-L-U-X, диапазон измерения температуры от -40 до +85 ^оС, пределы допускаемой абсолютной погрешности в температурном диапазоне от -10°C до + 65°C - ± 0,5°C.

Все средства измерений сертифицированы и имеют свидетельства о поверке.

Методика проведения измерений заключается в том, что на фрагментах исследуемых наружных ограждений устанавливаются датчики температуры и теплового потока. Показания датчиков записываются в автоматическом режиме.

На ограждающих конструкциях выбираются и размечаются однородные зоны, на которые устанавливаются с помощью теплопроводной пасты и клеящей ленты, тепломеры и термохроны. Установка датчиков происходит в соответствии с методикой проведения испытаний и в соответствии с требованиями норм.

Период измерений выбирается в соответствии с техническим заданием и с учётом прогнозных показателей погоды на ближайшие 3-5 суток.

В последующем по данным измерений проводятся расчёты, результаты которых используются для оценки теплофизических качеств ограждений.

Датчики на исследуемых объектах устанавливаются по рекомендациям ГОСТа 54861-2011. На рис. 2 показан пример крепления датчика теплового потока и датчиков температуры.

На основе обработки экспериментальных данных делаются выводы - насколько объект соответствует требованиям нормативно-технической документации согласно определяющих показателей СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».

Литература

1. ГОСТ 54861-2011. Блоки оконные и дверные. Методы определения сопротивления теплопередаче.
2. ГОСТ 26629-85 «Здания и сооружения. Метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций».
3. ГОСТ 26254-84 «Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций»
4. ГОСТ 25380-82 «Здания и сооружения. Метод измерения плотности тепловых потоков, проходящих через ограждающие конструкции».
5. ГОСТ Р 54851-2011 «Конструкции строительные ограждающие неоднородные. Расчет приведенного сопротивления теплопередаче».
6. ГОСТ Р 54852-2011 «Здания и сооружения. Метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций».
7. ГОСТ Р 54853-2011 «Здания и сооружения. Метод определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций с помощью тепломера».
8. ГОСТ Р 54861-2011 «Окна и наружные двери. Методы определения сопротивления теплопередаче». 
9. СНиП 23-02-2003. «Тепловая защита зданий»,
10. СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»
11. СНиП 23-01-99* «Строительная климатология».
12. МГСН 2.01-99. «Энергосбережение в зданиях. Нормативы по теплозащите и тепловодоэлектроснабжению»,

Материал подготовил главный специалист Лаборатории строительной физики К.С. Крымов

www.ceiis.ru