CC BY
16
ПРИБОР ДЛЯ ОБСЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
В.К. КОЗЛОВ*, В.Н. ЕНЮШИН**
*Казанский государственный энергетический университет **Казанский государственный архитектурно-строительный университет
Приведена оптическая схема и основные характеристики ИК-пирометра «БИТ-М». В статье также приводятся результаты термографического обследования полносборных жилых домов серии 125 и серии 90.
В течение ряда лет на кафедре теплоэнергетики Казанского государственного архитектурно-строительного университета велись исследования по оценке теплотехнической эффективности строительных ограждающих конструкций.
Актуальность данной работы обусловлена Постановлением № 18-81 от 11 августа 1995 г. Минстроя РФ, которое ввело в действие с 1 сентября 1995 г. изменения в СНиП 11-3-79* «Строительная теплотехника». Эти изменения привели к существенному увеличению уровня теплозащиты новых и реконструируемых зданий.
Новые нормативы были инициированы Указом Президента России «Основные направления энергетической политики России на период до 2000 года» от 7 мая 1995 г, и их актуальность подтверждена Постановлением Правительства России № 1087 от 2 ноября 1995 г. «О неотложных мерах по энергосбережению», где в комплексе первоочередных мер по реализации потенциала энергосбережения в течение 1995-2000 гг. включено создание и внедрение высокоэффективных теплоизоляционных материалов и строительных конструкций.
Проведение типовых, сертификационных и других периодических лабораторных испытаний, к сожалению, не может оградить потребителя от возможности появления брака при монтаже и в условиях эксплуатации ограждающих конструкций. Поэтому необходимо иметь методики контроля качества конечной продукции. В первую очередь это касается сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций. Конфликтные ситуации чаще всего возникают из-за того, что в домах холодно. Установить, кто виноват: энергетики или строители, можно лишь после проведения испытаний в натурных условиях.
Были проведены измерения сопротивления теплопередаче панелей жилых домов серий 125 и 90 в климатической камере и подготовлен комплекс средств для натурных измерений теплотехнических качеств наружных ограждающих стен. Были обследованы стены полносборных жилых домов серии 125 и серии 90. Натурные исследования проводились в заселенных квартирах по предварительной договоренности с УКС г. Казани, головным проектным институтом «Казгражданпроект» и ЖЭУ района.
Общий комплекс работ включал:
1) выявление теплопроводных включений, пустот и разуплотнений, термически однородных зон, их конфигураций и размеров в теле стеновых панелей;
2) измерение температуры внутреннего и наружного воздуха, окружающего исследуемые стеновые панели;
© В.К. Козлов, В.Н. Енюшин
Проблемы энергетики, 2005, № 11-12
3) измерение температуры внутренней и наружной поверхности панелей в термически однородных зонах в контрольных точках при различных температурах окружающего воздуха;
4) измерение температуры внутренней и наружной поверхности места соединения панелей (места стыка) в контрольных точках при различных температурах окружающего воздуха;
5) измерение плотности тепловых потоков, проходящих через контрольные точки исследуемых стеновых панелей.
В основу метода проверки теплотехнических качеств наружных ограждающих конструкций полносборных заселенных домов положены ГОСТ 26254-84 «Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций» [1] и ГОСТ 26629-85 «Здания и сооружения. Метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций» [2].
Сопротивление теплопередаче характеризует способность ограждающей конструкции оказывать сопротивление проходящему через нее тепловому потоку и определяется для участков ограждающих конструкций, имеющих равномерную температуру поверхностей. Методы определения сопротивления теплопередаче основаны на создании в ограждающей конструкции условий стационарного теплообмена и измерения температуры внутреннего и наружного воздуха, температуры поверхностей ограждающей конструкции, а также плотности проходящего через нее теплового потока.
Температуры поверхностей ограждающих конструкций измерялись инфракрасными пирометрами «БИТ» [3] и «БИТ-М». Опыт работы с «БИТ» показал возможность внесения определенных изменений в конструкцию прибора для улучшения его потребительских свойств, так как в некоторых случаях при работе с «БИТ» было сложно точно отслеживать регистрируемый участок-«цель». Была изменена оптическая схема (рис. 1): в новый прибор был дополнительно вмонтирован гелий-неоновый лазер ЛГ-5 1, луч которого 2 используется для целеуказания. Кроме того, в конструкцию прибора была включена кассета 3 с набором ИК-фильтров 4 для возможности измерения монохроматической плотности теплового потока на определенных длинах волн. Обновленнная оптическая схема, помимо того, включает в себя «ломающие» зеркала 5, сферическое зеркало 6, собирающее излучение от исследуемого объекта 7 на приемник 8, коллиматорную трубу 9, «маску» 10 модулятор 11 с электродвигателем 12.
Рис. 1. Оптическая схема "БИТ-М" © Проблемы энергетики, 2005, № 11-12
В новом приборе «БИТ-М» применена новая система модуляции (рис. 2): в коллиматорной трубе установлена неподвижная «маска» 1 с секторными вырезами и вращающийся модулятор 2 с количеством лопастей, равным количеству секторов «маски». Температуру лопасти традиционного модулятора трудно измерить с достаточной точностью в силу того, что он вращается. Преимущество этой системы модуляции состоит в том, что вращающийся модулятор постоянно находится в поле зрения приемника излучения, а сравнение плотности потока излучения от исследуемого объекта производится с плотностью потока от неподвижной «маски», температуру которой можно измерить с достаточной точностью контактным методом.
©
Рис. 2. Модулятор и «маска»
Технические характеристики «БИТ-М»:
- спектральный диапазон
- угловое поле зрения
- диаметр коллиматорной трубы
- частота модуляции
- габаритные размеры: радиометра
блока питания
- масса: радиометра блока питания
- количество кассет
- количество фильтров в кассете
- установка и переключение ИК-фильтров
- постоянная времени
- приемник излучения
Основные характеристики приемника:
- размер приемной площадки
- порог чувствительности
Проблемы энергетики, 2005, № 11-12
2-20 мкм 10 45’
70 мм 250 Гц
590х210х155 мм 300х145х75 мм
10.5 кг
2.5 кг 1 шт 8 шт ручное
0,3; 1,5; 5; 25 с МГ-30
1х1 мм
0,96 х 10-9 Вт/Гц12
Работать с новым прибором намного удобнее, несмотря на питание от сети 220 В 50 Гц, - визуализируется центр «цели», имеется возможность изменения постоянной времени, что повышает точность измерений при больших коэффициентах усиления.
Измеренное сопротивление теплопередаче исследованных панелей соответствует требуемому на момент постройки зданий. Обследование показало невысокое качество строительно-монтажных работ: в некоторых случаях было некачественно произведено уплотнение стыков панелей и оконных блоков.
Опыт натурных исследований теплотехнических свойств ограждающих конструкций показывает, что существенная доля потерь обусловлена традиционными представлениями о дизайне интерьера жилых помещений. В частности, длинные (от пола до потолка) плотные шторы на окнах создают замкнутые полости, внутри которых оказываются оконные проемы и отопительные приборы, температура в таких полостях оказывается существенно выше, чем температура в центре помещения. Это приводит, с одной стороны, к нарушению естественных конвективных потоков внутри помещения: теплообмен между такими полостями и внутренним воздухом помещения происходит фактически путем теплопроводности через материал штор, а шторы, являясь низкотемпературным экраном, препятствуют лучистому теплообмену между отопительными приборами и помещением. С другой стороны, низкое качество изготовления оконных блоков приводит к существенным теплопотерям через неплотности притворов.
Кроме того, в условиях сурового климата России, видимо, эффективным, с точки зрения создания комфортных условий в помещении, было бы использование радиаторов вместо конвекторов. В свое время, очевидно, несколько опрометчивым было решение о переходе к конвекторам для снижения металлоемкости системы отопления. Дело в том, что человек, даже в помещении с достаточно теплым воздухом, может ощущать дискомфорт, если отсутствует источник лучистого тепла, так как в этом случае стены, особенно наружные, имеющие температуру существенно ниже температуры тела человека, поглощают тепловое излучение. С другой стороны, наличие горячих поверхностей создает ощущение комфорта, даже если температура возуха в помещении не выше 18 0С.
Summary
Optical scheme and main characteristics of infrared phyrometer and the results of thermographical researches of prefabricated buildings in this article are given.
Литература
1. ГОСТ 26254-84. Здания и сооружения. Методы определения
сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций.
2. ГОСТ 26629-85. Здания и сооружения. Метод тепловизионного
контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций.
3. Козлов В. К., Енюшин В. Н. Термографическое обследование
котельных агрегатов // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики.- 2005.- № 3-4.- С. 101-104.
Поступила 22.11.2005
© Проблемы энергетики, 2005, № 11-12
