способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий

Классы МПК:G01N25/18 путем определения коэффициента теплопроводности
G01N27/22 путем измерения электрической емкости 
Автор(ы):
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук" (НИИСФ РААСН) (RU),
Ройфе Владлен Семенович (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-05-22
публикация патента:

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам определения физических свойств материалов путем тепловых и электрических измерений, и может быть использовано для оперативного контроля теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий и сооружений в натурных условиях. Способ неразрущающего контроля теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий заключается в том, что измеряют фактические значения теплопроводности внутреннего и наружного поверхностных слоев конструкции. Затем вычисляют значения сопротивлений теплопередаче этих слоев по формулам: Rв=способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 в/способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 в и Rн=способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 н/способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 н, где Rв и Rн - значения сопротивлений теплопередаче внутреннего и наружного поверхностных слоев конструкции, соответственно; способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 в и способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 н - толщина внутреннего и наружного поверхностных слоев, соответственно; способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 в и способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 н - теплопроводность внутреннего и наружного поверхностных слоев, соответственно. Далее вычисляют значение сопротивления теплопередаче теплоизоляционного слоя по формуле: Rт=Rк-1/способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 в-1/способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 н-Rв-Rн, где Rт - сопротивление теплопередаче теплоизоляционного слоя; R k - общее сопротивление теплопередаче конструкции; способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 в, способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 н - коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхностей конструкции, соответственно. Затем вычисляют фактическое значение теплопроводности материала теплоизоляционного слоя конструкции по формуле: способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 т,=способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 т/Rт, где способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 т - теплопроводность материала; способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 т - толщина слоя. После чего определяют фактическое значение влажности материала теплоизоляционного слоя по формуле: Wт=(способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 т-способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 0)/способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 w, где Wt - влажность материала; способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 0 теплопроводность материала в сухом состоянии; способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 w - приращение теплопроводности материала на 1% влажности. Техническим результатом изобретения является определение теплофизических характеристик теплоизоляционного слоя многослойных строительных конструкций без нарушения их целостности. 1 з.п. ф-лы.

Формула изобретения

1. Способ неразрущающего контроля теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий, включающий измерение температуры внутренней и наружной поверхностей конструкции, измерение плотности проходящего через нее теплового потока, вычисление значения общего сопротивления теплопередаче конструкции, отличающийся тем, что при определении теплофизических характеристик теплоизоляционного слоя многослойных строительных конструкций без нарушения их целостности, измеряют фактические значения теплопроводности внутреннего и наружного поверхностных слоев конструкции, вычисляют значения сопротивлений теплопередаче этих слоев по формулам: Rв =способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 в/способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 в и Rн=способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 н/способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 н, где способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 в и способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 н - толщина внутреннего и наружного поверхностных слоев соответственно; способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 в и способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 н - теплопроводность внутреннего и наружного поверхностных слоев соответственно, вычисляют значение сопротивления теплопередаче теплоизоляционного слоя по формуле: Rт =Rк-1/способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 в-1/способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 н-Rв-Rн, где Rт - сопротивление теплопередаче теплоизоляционного слоя; R к - общее сопротивление теплопередаче конструкции; способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 в, способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 н - коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхностей конструкции соответственно; вычисляют фактическое значение теплопроводности материала теплоизоляционного слоя конструкции по формуле: способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 т=способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 т/Rт, где способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 т - теплопроводность материала; способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 т - толщина слоя, после чего находят фактическое значение влажности материала теплоизоляционного слоя по формуле: Wт=(способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 т-способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 0)/способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 w, где Wт - влажность материала; способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 0 - теплопроводность материала в сухом состоянии; способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 w - приращение теплопроводности материала на 1% влажности.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что теплопроводность внутреннего и наружного поверхностных слоев конструкции измеряют прибором «Экспресс-измеритель влажности и теплопроводности ИВТП-12-2» по ГОСТ 8.621-2006.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам определения физических свойств материалов путем тепловых и электрических измерений, и может быть использовано для оперативного контроля теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий и сооружений в натурных условиях.

Из уровня техники известен способ определения теплофизических характеристик материалов ограждающих конструкций, включающий измерение температур на внутренней и наружной поверхностях конструкции, измерение плотности проходящего через нее теплового потока и вычисление комплекса искомых характеристик по известным формулам (Патент RU № 2421711 «Способ неразрушающего контроля комплекса теплофизических характеристик твердых строительных материалов», кл. G01N 25/00, опубл. 20.06.2011 г.). Этот способ достаточно прост в реализации, однако он неприменим к многослойным ограждающим конструкциям.

Известен способ контроля теплофизических характеристик многослойных строительных конструкций, включающий использование источника тепловой энергии (лазер) и два термоприемника, определение мощности тепловых импульсов для заданных значения избыточной температуры, по результатам измерений определяют теплофизические свойства наружных слоев конструкции, а для определения теплофизических свойств внутреннего слоя конструкции осуществляют дополнительное тепловое воздействие дисковым нагревателем, регистрируют величину теплового потока при помощи датчика, измеряют температуру в точках, расположенных соответственно под дисковым нагревателем и на контактной поверхности датчика теплового потока (Патент RU № 2327148 «Способ неразрушающего контроля теплофизических характеристик многослойных строительных конструкций», кл. G01N 25/72, G01N 25/18, опубл. 20.06.2008 г.).

Недостатками описанного способа являются сложность реализации, требующая помимо лазерных устройств дополнительного оборудования (дисковые нагреватели, датчики температуры и плотности теплового потока), размещаемого на противоположных наружных поверхностях конструкции, и необходимость обеспечения адиабатического режима нагрева.

Известен способ контроля теплозащитных свойств многослойных строительных конструкций, предусматривающий тепловизионное обследование поверхности объекта с анализом распределения температур, высверливание отверстий последовательно до середины каждого слоя конструкции, определение теплопроводности каждого слоя с помощью теплового зонда и вычисление сопротивления теплопередаче по приведенным формулам (Патент RU № 2403562 «Способ теплового неразрушающего контроля теплотехнических характеристик многослойных конструкций в нестационарных условиях теплопередачи», кл. G01N 25/72, G01N 25/18, опубл. 10.11.2010 г.).

Недостатком указанного способа является необходимость сверления отверстий последовательно до середины каждого слоя конструкции, т.е. способ не является неразрущающим.

Известен также способ неразрушающего контроля теплофизических характеристик материалов строительных конструкций, основанный на электротепловых аналогиях и реализуемый путем измерения электрической емкости датчика без теплового воздействия на материал конструкции (патент RU № 2431134 «Способ и устройство для экспрессного определения влажности и теплопроводности неметаллических материалов», кл. G01N 25/18, G01N 27/22, опубл. 10.10.2011 г.).

Недостатком способа является невозможность оценки теплозащитных свойств внутреннего слоя теплоизоляции многослойных строительных конструкций без нарушения их целостности.

Наиболее близким к предлагаемому по существенным признакам и достигаемому результату является выбранный в качестве прототипа способ оценки теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий, состоящий из измерения плотности теплового потока, проходящего через исследуемую конструкцию, измерения температур на наружной и внутренней ее поверхностях, вычисления значения общего сопротивления теплопередаче конструкции по приведенным формулам (ГОСТ 26256-84. «Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций», Издательство стандартов, 1984). Этот способ широко применяется в строительной практике, однако он дает интегральную оценку сопротивления теплопередаче всей конструкции, что не позволяет оценить теплозащитные свойства внутреннего слоя теплоизоляции в случае многослойной конструкции.

Технический результат изобретения заключается в количественном определении значений теплофизических характеристик теплоизоляционного слоя многослойных строительных конструкций без нарушения их целостности.

Этот технический результат достигается тем, что в способе неразрущающего контроля теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий, включающем измерение температур внутренней и наружной поверхностей конструкции, измерение плотности проходящего через нее теплового потока и вычисление общего сопротивления теплопередаче, измеряют фактические значения теплопроводности внутреннего и наружного поверхностных слоев конструкции, вычисляют значения сопротивлений теплопередаче этих слоев по формулам:

Rв=способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 в/способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 в и Rн=способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 н/способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 н,

где Rв и R н - значения сопротивлений теплопередаче внутреннего и наружного поверхностных слоев конструкции, соответственно;

способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 в и способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 н - толщина внутреннего и наружного поверхностных слоев, соответственно;

способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 в и способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 н - теплопроводность внутреннего и наружного поверхностных слоев, соответственно,

вычисляют значение сопротивления теплопередаче теплоизоляционного слоя по формуле:

Rт=Rк-1/способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 в-1/способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 н-Rв-Rн,

где Rт - сопротивление теплопередаче теплоизоляционного слоя;

Rк - общее сопротивление теплопередаче конструкции;

способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 в, способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 н - коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхностей конструкции, соответственно,

вычисляют фактическое значение теплопроводности материала теплоизоляционного слоя конструкции по формуле:

способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 т=способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 т/Rт,

где способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 т - теплопроводность материала;

способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 т - толщина слоя,

и определяют фактическое значение влажности материала теплоизоляционного слоя по формуле:

Wт=(способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 т-способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 0)/способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 w,

где Wт - влажность материала;

способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 0 - теплопроводность материала в сухом состоянии;

способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 w - приращение теплопроводности материала на 1% влажности.

Предлагаемый способ, в отличие от известных, позволяет количественно определить теплозащитные свойства теплоизоляционного слоя многослойной конструкции без нарушения ее целостности. Способ является менее трудоемким, не требует сложного оборудования и связанных с этим материальных затрат, таким образом, является более эффективным и экономичным в сравнении с прототипом и аналогами.

Пример осуществления предлагаемого способа

Обследуют стеновые панели типа «сэндвич» эксплуатируемого жилого дома в Московской области. Из проектной документации известно, что панели представляют собой трехслойную конструкцию, состоящую из двух поверхностных слоев бетона плотностью 1600 кг/м3 и слоя теплоизоляции из минеральной ваты плотностью 75 кг/м, причем толщина поверхностных слоев панелей составляет 40 мм с внутренней стороны и 60 мм с наружной стороны панели, а толщина слоя теплоизоляции составляет 160 мм.

Измеряют температуры tв, t н внутренней и наружной поверхностей конструкции, соответственно, с помощью аппаратуры по ГОСТ 26256-84. После обработки результатов измерений получают:

tв=+18,2°С, tн=-12,5°С.

Измеряют плотность теплового потока Q по методике ГОСТ 26256-84. После обработки результатов измерений получают: Q=9,6 Вт/м2.

Вычисляют значение общего сопротивления теплопередаче Rк конструкции по формуле:

Rк=(t в-tн)/Q.

В результате получают Rк=30,7/9,6=3,2 м2.0С/Вт.

Измеряют фактические значения теплопроводности способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 в и способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 н внутреннего и наружного поверхностных слоев конструкции, соответственно, с помощью экспресс-измерителя типа ИВТП-12-2 по ГОСТ 8.621-2006. После статистической обработки результатов измерений получают, соответственно: способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 в=0,65 Вт/м°С и способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 н=0,75 Вт/м°С.

Вычисляют значения сопротивлений теплопередаче Rв, Rн внутреннего и наружного поверхностных слоев конструкции, соответственно, по формулам:

Rв=способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 в/способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 в; Rн=способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 н/способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 н.

В результате получают: R в=0,04/0,65=0,06 м2·С/Вт; Rн =0,06/0,75=0,08 м2.0С/Вт.

Вычисляют значение сопротивления теплопередаче слоя теплоизоляции по формуле:

Rт=Rк-1/способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 в-1/способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 н-Rв-Rн.

В результате получают: Rт=3,2-0,11-0,04-0,06-0,08=2,91 м2.0С/Вт (табличные значения способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 в=8,7 и способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 н=23 взяты из СНиП 23-02-2003).

Вычисляют фактическое значение теплопроводности слоя теплоизоляции по формуле:

способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 т=способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 т/Rт.

В результате получают: способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 т=0,16/2,91=0,055 Вт/м°С.

Вычисляют влажность минеральной ваты по формуле:

Wт=(способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 т-способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 0)/способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 w.

В результате получают: W т=(0,055-0,046)/0,005=1,8% (значение способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 0=0,046 для минеральной ваты по ГОСТ 9573-96 плотностью 75 кг/м2 взято из таблицы Д1 приложения Д свода правил СП 23-101-2004, а значение способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 способ неразрушающего контроля теплотехнических качеств ограждающих   конструкций зданий, патент № 2497106 w=0,005 получено расчетным путем по той же таблице).

Таким образом, количественно определены теплозащитные свойства (сопротивление теплопередаче, теплопроводность и влажность) материала внутреннего теплоизоляционного слоя (минеральной ваты) обследуемой многослойной конструкции без нарушения ее целостности.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2497106

patent-2497106.pdf

Класс G01N25/18 путем определения коэффициента теплопроводности

способ определения теплозащитных свойств материалов и пакетов одежды -  патент 2527314 (27.08.2014)
способ измерения теплопроводности и теплового сопротивления строительной конструкции -  патент 2527128 (27.08.2014)
способ определения удельной теплоемкости материалов -  патент 2523090 (20.07.2014)
способ определения коэффициента теплопроводности наноструктурированного поверхностного слоя конструкционных материалов -  патент 2521139 (27.06.2014)
способ исследования нестационарного теплового режима твердого тела -  патент 2518224 (10.06.2014)
способ интеллектуального энергосбережения на основе инструментального многопараметрового мониторингового энергетического аудита и устройство для его осуществления -  патент 2516203 (20.05.2014)
устройство определения сопротивления теплопередачи многослойной конструкции в реальных условиях эксплуатации -  патент 2512663 (10.04.2014)
способ определения теплопроводности керна -  патент 2503956 (10.01.2014)
способ определения температуропроводности твердого тела при нестационарном тепловом режиме -  патент 2502989 (27.12.2013)
способ определения теплопроводности сыпучих материалов при нестационарном тепловом режиме -  патент 2502988 (27.12.2013)

Класс G01N27/22 путем измерения электрической емкости 

способ и устройство для определения доли адсорбированного вещества в адсорбирующем материале, применение устройства для определения или мониторинга степени насыщения адсорбирующего материала, а также применение устройства в качестве заменяемой вставки для поглощения влаги в технологическом приборе -  патент 2529237 (27.09.2014)
анализатор газожидкостного потока -  патент 2518855 (10.06.2014)
способ определения количества цемента в грунтоцементном материале конструкции -  патент 2513567 (20.04.2014)
способ и система управления компаундированием товарных бензинов -  патент 2498286 (10.11.2013)
емкостный способ определения неравномерности линейной плотности продуктов прядения -  патент 2496107 (20.10.2013)
способ определения водонасыщенности керна -  патент 2484453 (10.06.2013)
устройство и способ измерения содержания воды и концентрации соли в потоке многофазного флюида -  патент 2478943 (10.04.2013)
детектор воды -  патент 2476868 (27.02.2013)
устройство контроля влажности -  патент 2471178 (27.12.2012)
способ мониторинга почвенной структуры -  патент 2469302 (10.12.2012)
Наверх