Способ определения изменения относительной влажности и зоны конденсации влаги по толщине наружного ограждения по результатам теплофизических испытаний в натурных условиях Российский патент 2024 года по МПК G01N25/18 G01N15/08 

Описание патента на изобретение RU2821444C1

Изобретение относится к области определения теплофизических характеристик ограждающих конструкций и может быть использовано в строительстве для оценки теплозащитных свойств по результатам испытаний в натурных условиях.

Известен способ определения теплофизических характеристик поверхностным преобразователем используя межгосударственный стандарт «Материалы и изделия строительные» ГОСТ 30290-94 разработан НИИСФ Российской Федерации.

Недостатком способа является то, что возникает необходимость лабораторных исследований, отбор образцов и их теплостатирования.

Известен способ определения термического сопротивления ограждающей конструкции зданий и сооружений по ГОСТ 26254-84.

Недостатком предлагаемой методики натурных испытаний является то, что не измеряется скорость изменения температуры в толще ограждения.

Известен способ определения теплотехнических характеристик стенового ограждения при длительных режимах испытаний год и более в натурных условиях, описанных в патентах на полезную модель РФ № 94709 «Устройство для определения теплотехнических качеств ограждающих конструкций зданий и сооружений по температуропроводности в натурных условиях» / Муреев П. Н. и др./. Опубликовано 27.05.2010 г. Бюллетень № 15; патенте на полезную модель № 124395 «Устройство для определения теплофизических качеств теплоограждающих констукций зданий и сооружений в натурных условиях» / Муреев П. Н. и др. /. Опубликовано 20.01.2013г. Бюллетень №2; патенте на полезную модель № 135420 «Лабораторная установка для определения теплотехнических характеристик образцов стеновых ограждений при длительных режимах испытаний год и более в натурных условиях» / Муреев П. Н. и др. /. Опубликовано 10.12.2013.; патенте на изобретение РФ № 2454659 «Способ оценки теплофизических характеристик ограждающих конструкций зданий и сооружений, выполненных из кирпича в зимний период по результатам испытаний в натурных условиях» / Муреев П. Н. и др. /. Опубликовано 27.06.2012г. Бюллетень №18.

Лабораторный комплекс для определения теплотехнических характеристик образцов стеновых ограждений при длительных режимах испытаний год и более в натурных условиях, включающий образцы исследуемых моделей, выполненных размером 1 х 1 м, установленных в ячейках, оборудованных в ограждающих конструкциях с возможностью их замены, в каждом образце размещены термопары, расположенные по всей толщине, тепломер, закрепленный на внутренней поверхности, концы проводов от тепломера и теплопар подсоединены к устройству контроля температуры и через адаптер с помощью разработанной программы соединены с ПК с выходом в Интернет, с наружной стороны исследуемого образца установлена метеостанция DAVIS instruments Vantage Pro 2, включающая датчики внутренней и наружной температур, датчики относительной влажности воздуха внутри и снаружи, датчики атмосферного давления, датчик осадков, анемометр, датчик солнечной радиации, датчик ультрафиолетового излучения, метеостанция через кабель соединения с консолью Vantage Pro 2, обеспечивающей сохранение показаний всех датчиков и передачу их с помощью специальной программы в ПК для совместной обработки всех данных.

Недостатком предлагаемых методик является то, что в них не решается задача определения изменений сопротивления паропроницанию, коэффициента паропроницания и изменение действительной упругости водяных паров относительной влажности зоны конденсации влаги по толщине наружного стенового ограждения по результатам телофизических испытаний в натурных условиях.

Известен способ прогнозирования защиты от переувлажнения многослойной стены здания, заключающийся в том, что измеряют температуру стены и влажность стены с помощью сенсоров с передачей результатов измерения на дисплей (см. патент CN № 105678971, кл. G08D 21/20, опубл. 15.06.2016).

Данный способ позволяет проводить мониторинг состояния стены путем измерения температуры стены и температуры влажности воздуха. Однако способ не позволяет определить распределение влажности по толщине стены, что не позволяет проводить прогнозирование защиты от переувлажнения многослойной стены здания и, как результат, возможность дальнейшего использования здания с данными стенами.

Известен нестационарный способ последовательного увлажнения [Руководство по расчету влажностного режима ограждающих конструкций зданий. – НИИСФ Госстроя СССР, - М., Стройиздат, 1984.], заключающийся в том, что проводят эксперименты на паропроницаемость, статическую влагопроводность и сорбцию, строят графики зависимости температуры и относительной влажности воздуха от времени в течении года, затем оценивают количество влаги в стене с помощью численного метода. Однако данный способ не решает задачи определения изменений сопротивления паропроницанию, коэффициента паропроницания относительной влажности и зоны конденсации влаги и действительной упругости водяных паров по толщине наружного ограждения при проведении испытаний в любой момент времени.

Известен стационарный способ защиты от переувлажения, изложенный в СП «Тепловая защита зданий» [СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»], заключающийся в том, что проводят эксперименты на паропроницание и теплопроводность, определяют среднемесячную температуру и относительную влажность наружного воздуха для периода с отрицательной среднемесячной температурой, затем в предположении стационарного распределения реальной температуры и температуры максимального увлажнения в стене вычисляют баланс влагопереноса в стене. Однако данный способ не учитывает нестационарные тепловые и влажностные климатические воздействия на стену в зависимости от времени.

Известен способ определения расположения плоскости максимального увлажнения стены для прогнозирования защиты от переувлажнения многослойной стены здания, заключающийся в том, что измеряют температуру наружной поверхности стены, температуру внутренней поверхности стены и температуру между слоями материалов, образующих стену и дополнительно измеряют среднюю температуру наружного воздуха для периода с отрицательной среднемесячной температурой и температуру внутри помещения, затем путем построения графика вычисляют положение плоскости максимального увлажнения в стене. Однако способ позволяет определить только место максимального влагонакопления в предположении стационарного климатического воздействия на стену и не позволяет оценить количество влаги, находящейся в стене в любой момент времени года с учетом нестационарной зависимости изменения количества влаги в стене по времени (см. патент RU 2628530 С2, кл. G01В 25/26, опубл. 18.08.2017).

Известен способ определения влажностного режима стены здания, заключающийся в том, что измеряют температуру наружной поверхности стены, температуру внутренней поверхности стены, среднюю температуру наружного воздуха для каждого месяца и температуру внутри помещения, измеряют относительную влажность внутри помещения, среднюю относительную влажность наружного воздуха для каждого месяца, после этого строят график зависимости относительной влажности наружного воздуха от времени года с разбивкой до одного дня с учетом непрерывно изменяющихся климатических воздействий, а также график зависимости температуры наружного воздуха от времени года с разбивкой до одного дня с учетом квазистационарного помесячного изменения температуры, проводят замеры паропроницаемости, статической влагопроводности и сорбции строительного материала стены, на основании которых строят шкалу потенциала влажности, затем строят зависимость отношения эквивалентного дополнительного давления, обусловленного влагопроводностью строительного материала, к максимальной упругости водяного пара при данной температуре ( см. патент RU 2674659 С1 опубл. 12.12.2018). Однако данный способ не может в данный момент времени проведения натурных теплофизических исследований наружной стены здания, показать изменения действительной упругости водяных паров (e) по толщине наружного ограждения.

Известен способ определения изменений сопротивлений паропроницаемости и коэффициента паропроницаемости сопротивления по толщине наружного ограждения в данный момент времени проведения натурных теплофизических исследований может служить метод изложенный в патенте на изобретение № 2791814 опубл. 13.03.2023 Бюллетень № 8.

Способ заключается в определении изменений сопротивления паропроницанию и коэффициента паропроницаемости по толщине наружного стенового ограждения по результатам теплофизических испытаний в натурных условиях, включающий измерение температур на внутренней и наружной поверхности, а также по всей толщине конструкции путем размещения датчиков в толще ограждения, получения информации с установленной за исследуемой наружной стеной метеостанция DAVIS instruments Vantage Pro 2. Она включает в себя: датчики внутренней и наружной температуры, датчики относительной влажности воздуха внутри и снаружи, датчики атмосферного давления, датчик осадков, анемометр, датчик солнечной радиации, датчик ультрафиолетового излучения, поступающая информация с которых направляется в банк данных компьютера, где проходит обработку и систематизацию в виде графиков (фиг. 1), с использованием которых на поперечном разрезе (фиг. 2) исследуемого наружного ограждения, построенного в выбранном масштабе и предварительно разбитом на слои в местах размещения датчиков, строится график распределения температур по слоям, согласно изобретению, для построения графика распределения температур по слоям в произвольном масштабе изображается толщина стенки исследуемого образца, разбитая на слои в местах установления термопар, параллельно поверхности стенки проводится вертикальная шкала температур, с которой на выделенные слои переносятся точки соответствующих температур, взятых из графика, полученного из банка данных компьютера, вычисляют значения максимально возможной упругости водяных паров Е (Па) по известным температурам τ полученных с датчиков размещенных в толще исследуемого ограждения и построенных графиков распределения температур по слоям.

На поперечном разрезе (фиг. 2) исследуемого наружного ограждения, как и для построения графика температур, параллельно поверхности стенки проводится в масштабе вертикальная шкала упругости водяных паров Е (Па). Затем на поперечном разрезе исследуемой наружной стены, разбитой по слоям, как и график температур строится график упругости водяных паров Е по сечению, значения упругости водяного пара Е для каждой температуры по сечению получаем из таблицы, каждому значению температуры соответствует максимальная величина упругости водяного пара Е, и является табличным значением. Параллельно с первым разрезом строится второй разрез, где эта же стенка исследуемого образца строится в масштабе сопротивления паропроницанию, в случае многослойной исследуемой конструкцией наружногоограждения, выполненной из различных материалов, в масштабе приведенного сопротивления паропроницанию, далее переносим точки графика Е (Па) с наружной и внутренней поверхности с первого разреза на второй разрез и соединяем прямой линией, переносим остальные точки первого разреза на наклонный график в виде прямой линии на втором разрезе и проектируем точки вниз на горизонтальную линию, полученные отрезки на горизонтальной линии численно выражают значения сопротивлений паропроницанию слоев ограждения, зная толщину слоя и полученные значения сопротивлений паропроницанию.

По формуле определяем значения коэффициента паропроницания μ

где μ – коэффициент паропроницания м2 / (м ч Па);

δ – толщина слоя стены, м;

R – сопротивление паропроницания стены, (м2 ч Па)/м2;

Определяется значение коэффициента паропроницаемости каждого слоя.

На фиг. 3 представлен графический способ определения сопротивления паропроницания внутренних слоев стенки исследуемого образца.

Наиболее близким, прототипом, предложенным для решения поставленной задачи определения изменения относительной влажности и зоны конденсации влаги по толщине наружного ограждения может служить способ определения действительной упругости водяных паров по толщине наружного стенового ограждения по результатам теплофизических испытаний в натурных условиях изложенный в патенте на изобретение № 2808384 опубликован 28.11.2023 г., который состоит в разработке графического способа определения изменений действительной упругости водяных паров по толщине наружного стенового ограждения по результатам теплофизических испытаний в натурных условиях, включающий измерение температур на внутренней и наружной поверхности, а также по всей толщине конструкции путем размещения датчиков в толще ограждения, получения информации с установленной за исследуемой наружной стеной метеостанция DAVIS instruments Vantage Pro 2. включает в себя: датчики внутренней и наружной температуры, датчики относительной влажности воздуха внутри и снаружи, датчики атмосферного давления, датчик осадков, анемометр, датчик солнечной радиации, датчик ультрафиолетового излучения, поступающая информация с которых направляется в банк данных компьютера, где проходит обработку и систематизацию в виде графиков, с использованием которых на поперечном разрезе исследуемого наружного ограждения, построенного в выбранном масштабе и предварительно разбитом на слои в местах размещения датчиков, строится график распределения температур по слоям, согласно изобретению, для построения графика распределения температур по слоям в произвольном масштабе изображается толщина стенки исследуемого образца, разбитая на слои в местах установления термопар, параллельно поверхности стенки проводится вертикальная шкала температур, с которой на выделенные слои переносятся точки соответствующих температур, взятых из графика, полученного из банка данных компьютера, вычисляют значения максимально возможной упругости водяных паров Е (Па) по известным температурам τ полученных с датчиков размещенных в толще исследуемого ограждения и построенных графиков распределения температур по слоям.

На поперечном разрезе исследуемого наружного ограждения, как и для построения графика температур, параллельно поверхности стенки проводится в масштабе вертикальная шкала упругости водяных паров Е (Па) (фиг. 4). Затем на поперечном разрезе исследуемой наружной стены, разбитой по слоям, как и график температур строится график упругости водяных паров Е по сечению, значения упругости водяного пара Е для каждой температуры по сечению получаем из таблицы, каждому значению температуры соответствует максимальная величина упругости водяного пара Е, и является табличным значением. Параллельно с первым разрезом строится второй разрез, где эта же стенка исследуемого образца строится в масштабе сопротивления паропроницанию, в случае многослойной исследуемой конструкцией наружногоограждения, выполненной из различных материалов, в масштабе приведенного сопротивления паропроницанию, далее переносим точки графика Е (Па) с наружной и внутренней поверхности с первого разреза на второй разрез и соединяем прямой линией, переносим остальные точки первого разреза на наклонный график в виде прямой линии на втором разрезе и проектируем точки вниз на горизонтальную линию, полученные отрезки на горизонтальной линии численно выражают значения сопротивлений паропроницанию слоев ограждения, зная толщину слоя и полученные значения сопротивлений паропроницанию.

По формуле определяем значения коэффициента паропроницания μ

где μ – коэффициент паропроницания м2 / (м ч Па);

δ – толщина слоя стены, м;

R – сопротивление паропроницания стены, (м2 ч Па)/м2;

Определяется значение коэффициента паропроницаемости каждого слоя.

Используя термодинамическую аналогию по которой распределение температуры определяют аналитический методом, как распределяется температура на границе каждого слоя в толще ограждения , °С, при температуре наружного воздуха , равной средней температуре наиболее холодной пятидневки :

,

где суммарное термическое сопротивление теплопередаче, начиная от внутреннего воздуха до данного сечения в толще ограждения, ;

расчетная температура внутреннего воздуха, °С принимаемая по нормам проектирования соответствующих зданий
ГОСТ 12.1.005-88;

расчетная зимняя температура, °С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92;

коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху;

общее сопротивление теплопередачи .

По аналогии значения действительной упругости водяных паров на границах отдельных слоев определим по формуле:

,

где суммарное сопротивление паропроницанию слоев ограждений, считая от внутреннего воздуха до i-го сечения, включая сопротивление влагообмену у внутренней поверхности;

общее сопротивление паропроницанию всей конструкции ограждения, ;

значения действительной упругости водяных паров соответственно в наружном и внутреннем воздухе, Па;

Общее сопротивление паропроницанию всей окружающей конструкции ,, вычисляют по формуле:

,

где ; сопротивление паропроницанию соответственно внутренней и наружной поверхностей,
;

значения сопротивлений паропроницанию отдельных слоев ограждения, , определяемые по формуле:

,

где толщина отдельного слоя ограждающей конструкции, м;

расчетный коэффициент паропроницаемости материала слоя ограждения, , то действительная упругость водяных паров в помещении и в наружном воздухе , Па, определяется как:

;

;

где относительная влажность внутреннего и наружного воздуха определяемая с лабораторной установки в момент проведения испытаний;

максимально возможная упругость водяных паров, табличные значения при температурах внутреннего и наружного воздуха полученных с лабораторной установки в момент проведения испытания.

Разбиваем исследуемую конструкцию наружного ограждения на отдельные слои, нумерацию слоев считаем от внутренней поверхности ограждения и рассчитываем действительные значение упругости водяных паров на границах отдельных слоев.

На поверхности 1

На поверхности 2

На поверхности 3

На поверхности 4

На поверхности 5

На поверхности 6

По полученным значениям строим на разрезе 1 график изменения действительной упругости водяных паров по толщине наружного ограждения в выбранный момент испытаний.

Недостатком способа является нерешенность задачи определения изменения относительной влажности и определения зоны конденсации влаги по толщине ограждения.

Технический результат определения изменения относительной влажности и зоны конденсации влаги по толщине ограждения при проведении теплофизических исследований в натурных условиях, может служить способ определения действительной упругости водяных паров по толщине наружного стенового ограждения по результатам теплофизических испытаний в натурных условиях который состоит в разработке графического способа определения изменений действительной упругости водяных паров по толщине наружного стенового ограждения по результатам теплофизических испытаний в натурных условиях, включающий измерение температур на внутренней и наружной поверхности, а также по всей толщине конструкции путем размещения датчиков в толще ограждения, получения информации с установленной за исследуемой наружной стеной метеостанция DAVIS instruments Vantage Pro 2. включает в себя: датчики внутренней и наружной температуры, датчики относительной влажности воздуха внутри и снаружи, датчики атмосферного давления, датчик осадков, анемометр, датчик солнечной радиации, датчик ультрафиолетового излучения, поступающая информация с которых направляется в банк данных компьютера, где проходит обработку и систематизацию в виде графиков, с использованием которых на поперечном разрезе исследуемого наружного ограждения, построенного в выбранном масштабе и предварительно разбитом на слои в местах размещения датчиков, строится график распределения температур по слоям, согласно изобретению, для построения графика распределения температур по слоям в произвольном масштабе изображается толщина стенки исследуемого образца, разбитая на слои в местах установления термопар, параллельно поверхности стенки проводится вертикальная шкала температур, с которой на выделенные слои переносятся точки соответствующих температур, взятых из графика, полученного из банка данных компьютера, вычисляют значения максимально возможной упругости водяных паров Е (Па) по известным температурам τ полученных с датчиков размещенных в толще исследуемого ограждения и построенных графиков распределения температур по слоям. На поперечном разрезе исследуемого наружного ограждения, как и для построения графика температур, параллельно поверхности стенки проводится в масштабе вертикальная шкала упругости водяных паров Е (Па). Затем на поперечном разрезе исследуемой наружной стены, разбитой по слоям, как и график температур строится график упругости водяных паров Е по сечению, значения упругости водяного пара Е для каждой температуры по сечению получаем из таблицы, каждому значению температуры соответствует максимальная величина упругости водяного пара Е, и является табличным значением. Параллельно с первым разрезом строится второй разрез, где эта же стенка исследуемого образца строится в масштабе сопротивления паропроницанию, в случае многослойной исследуемой конструкцией наружногоограждения, выполненной из различных материалов, в масштабе приведенного сопротивления паропроницанию, далее переносим точки графика Е (Па) с наружной и внутренней поверхности с первого разреза на второй разрез и соединяем прямой линией, переносим остальные точки первого разреза на наклонный график в виде прямой линии на втором разрезе и проектируем точки вниз на горизонтальную линию, полученные отрезки на горизонтальной линии численно выражают значения сопротивлений паропроницанию слоев ограждения, зная толщину слоя и полученные значения сопротивлений паропроницанию.

По формуле определяем значения коэффициента паропроницания μ

;

где μ – коэффициент паропроницания м2 / (м ч Па);

δ – толщина слоя стены, м;

R – сопротивление паропроницания стены, (м2 ч Па)/м2;

Определяется значение коэффициента паропроницаемости каждого слоя.

Используя термодинамическую аналогию по которой распределение температуры определяют аналитический методом, как распределяется температура на границе каждого слоя в толще ограждения , °С, при температуре наружного воздуха , равной средней температуре наиболее холодной пятидневки :

,

где суммарное термическое сопротивление теплопередаче, начиная от внутреннего воздуха до данного сечения в толще ограждения, ;

расчетная температура внутреннего воздуха, °С принимаемая по нормам проектирования соответствующих зданий
ГОСТ 12.1.005-88;

расчетная зимняя температура, °С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92;

коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху;

общее сопротивление теплопередачи .

По аналогии значения действительной упругости водяных паров на границах отдельных слоев определим по формуле:

,

где суммарное сопротивление паропроницанию слоев ограждений, считая от внутреннего воздуха до i-го сечения, включая сопротивление влагообмену у внутренней поверхности;

общее сопротивление паропроницанию всей конструкции ограждения, ;

значения действительной упругости водяных паров соответственно в наружном и внутреннем воздухе, Па;

Общее сопротивление паропроницанию всей окружающей конструкции ,, вычисляют по формуле:

,

где ; сопротивление паропроницанию соответственно внутренней и наружной поверхностей,
;

значения сопротивлений паропроницанию отдельных слоев ограждения, , определяемые по формуле:

,

где толщина отдельного слоя ограждающей конструкции, м;

расчетный коэффициент паропроницаемости материала слоя ограждения, , то действительная упругость водяных паров в помещении и в наружном воздухе , Па, определяется как:

;

;

где относительная влажность внутреннего и наружного воздуха определяемая с лабораторной установки в момент проведения испытаний;

максимально возможная упругость водяных паров, табличные значения при температурах внутреннего и наружного воздуха полученных с лабораторной установки в момент проведения испытания.

Разбиваем исследуемую конструкцию наружного ограждения на отдельные слои, нумерацию слоев считаем от внутренней поверхности ограждения и рассчитываем действительные значение упругости водяных паров на границах отдельных слоев.

На поверхности 1

На поверхности 2

На поверхности 3

На поверхности 4

На поверхности 5

На поверхности 6

По полученным значениям строим на разрезе 1 график изменения действительной упругости водяных паров по толщине наружного ограждения в выбранный момент испытаний.

Определяя изменения максимальной упругости водяных паров (Е) и действительной упругости водяных паров (е) по формуле = определяем изменение относительной влажности при значениях, когда еЕ возникают зоны конденсации (фиг. 5).

Количество пара прошедшего слои ограждения до зоны конденсации и и после зоны конденсации определяются по формулам

где - количество водяного пара прошедшего слои ограждения до зоны конденсации, ;

- значение действительной упругости водяных паров во внутреннем воздухе, Па;

- значение действительной упругости водяных паров в точке С пересечения графика Emax и е действительной упругости водяных паров;

- сопротивление паропроницанию внутренней поверхности ;

—толщина слоя до зоны конденсации, М;

- коэффициент паропроницания, ;

где - количество водяного пара прошедшего слои ограждения после зоны конденсации, ;

- значение действительной упругости водяных паров в наружном воздухе, Па;

- значение действительной упругости водяных паров в точке D пересечения графиков Е и е, Па;

- сопротивление паропроницанию наружной поверхности ;

—толщина слоя после зоны конденсации, М;

- коэффициент паропроницания, ;

Количество конденсата за исследуемый период времени определятся по формуле:

) Ƶ

-количество водяного пара прошедшего слои ограждения после зоны конденсации, ;

- количество водяного пара прошедшего слои ограждения до зоны конденсации,

Ƶ - интервал времени.

Похожие патенты RU2821444C1

название год авторы номер документа
Способ определения изменений действительной упругости водяных паров по толщине наружного стенового ограждения по результатам теплофизических испытаний в натурных условиях 2023
  • Муреев Павел Николаевич
  • Котлов Виталий Геннадьевич
  • Сабанцева Ирина Сергеевна
  • Иванов Андрей Владимирович
  • Отмахов Даниил Романович
RU2808384C1
Способ определения изменений сопротивления паропроницанию и коэффициента паропроницаемости по толщине наружного стенового ограждения при возникновении в наружной стене физического эффекта встречных тепловых потоков по результатам теплофизических испытаний в натурных условиях. 2023
  • Муреев Павел Николаевич
  • Котлов Виталий Геннадьевич
  • Сабанцева Ирина Сергеевна
  • Иванов Андрей Владимирович
  • Хисматуллина Гузель Тахировна
RU2805762C1
Способ определения изменений сопротивления паропроницанию и коэффициента паропроницаемости по толщине наружного стенового ограждения по результатам теплофизических испытаний в натурных условиях 2022
  • Муреев Павел Николаевич
  • Котлов Виталий Геннадьевич
  • Иванов Андрей Владимирович
  • Коковихина Анна Алексеевна
RU2791814C1
Способ определения влажностного режима стены здания 2017
  • Гагарин Владимир Геннадьевич
  • Зубарев Кирилл Павлович
  • Ахметов Вадим Каюмович
RU2674659C1
Панель ограждения холодильника 1983
  • Черников Святослав Григорьевич
SU1114759A1
Способ определения временного интервала при проведении натурных теплофизических исследований наружных стен зданий, выполненных из кирпича, при котором в толще стенового ограждения возникают условия квазистационарного режима теплопередачи 2017
  • Муреев Павел Николаевич
  • Макаров Александр Николаевич
  • Федосов Сергей Викторович
  • Котлов Виталий Геннадьевич
  • Макаров Роман Александрович
RU2644087C1
Способ определения изменения термического сопротивления и коэффициента теплопроводности при возникновении в наружной стене физического эффекта встречных тепловых потоков по результатам теплофизических испытаний в натурных условиях 2018
  • Муреев Павел Николаевич
  • Макаров Александр Николаевич
  • Юнусов Губейдулла Сибятуллович
RU2696674C1
Способ определения изменений термического сопротивления и коэффициента теплопроводности по толщине наружного стенового ограждения по результатам теплофизических испытаний в натурных условиях 2017
  • Муреев Павел Николаевич
  • Макаров Александр Николаевич
  • Юнусов Губейдулла Сибятуллович
RU2650052C1
Солнцезащитная светопроницаемая панель 1979
  • Шехтер Феликс Львович
  • Александров Юрий Петрович
  • Скроб Лев Андреевич
  • Конин Владимир Павлович
SU876913A2
НАРУЖНАЯ СТЕНА МНОГОЭТАЖНОГО ЗДАНИЯ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2005
  • Евсеев Лев Давидович
  • Ананьев Алексей Иванович
  • Ананьев Алексей Алексеевич
  • Евсеев Павел Львович
RU2308576C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 821 444 C1

Реферат патента 2024 года Способ определения изменения относительной влажности и зоны конденсации влаги по толщине наружного ограждения по результатам теплофизических испытаний в натурных условиях

Изобретение относится к области определения теплофизических характеристик ограждающих конструкций и может быть использовано в строительстве для оценки теплозащитных свойств по результатам испытаний в натурных условиях. Предложен способ определения изменения относительной влажности и зоны конденсации влаги по толщине наружного стенового ограждения по результатам теплофизических испытаний в натурных условиях, который состоит в разработке графического способа определения изменений относительной влажности и зоны конденсации влаги по толщине наружного стенового ограждения по результатам теплофизических испытаний в натурных условиях. Для построения графика распределения температур по слоям в произвольном масштабе изображается толщина стенки исследуемого образца, разбитая на слои в местах установления термопар, а параллельно поверхности стенки проводится вертикальная шкала температур, с которой на выделенные слои переносятся точки соответствующих температур, взятых из графика, полученного из банка данных компьютера. Вычисляют значения максимально возможной упругости водяных паров по известным температурам, полученным с датчиков, размещенных в толще исследуемого ограждения, и построенных графиков распределения температур. Определяют значение коэффициента паропроницаемости каждого слоя и график изменения действительной упругости водяных паров, значения которых используют для определения изменений относительной влажности по толщине ограждения. Технический результат – повышение точности и достоверности определения изменений относительной влажности и определения зон конденсации влаги по толщине ограждения. 5 ил.

Формула изобретения RU 2 821 444 C1

Способ определения изменения относительной влажности и зоны конденсации влаги по толщине наружного стенового ограждения по результатам теплофизических испытаний в натурных условиях, заключающийся в разработке графического способа определения изменений относительной влажности и зоны конденсации влаги по толщине наружного стенового ограждения по результатам теплофизических испытаний в натурных условиях, включающий измерение температур на внутренней и наружной поверхностях, а также по всей толщине конструкции путем размещения датчиков в толще ограждения, получение информации с установленной за исследуемой наружной стеной метеостанции DAVIS instruments Vantage Pro 2, которая включает в себя датчики внутренней и наружной температур, датчики атмосферного давления, датчик осадков, анемометр, датчик солнечной радиации, датчик утральфиолетового излучения, поступающая информация с которых направляется в банк данных компьютера, где проходит обработку и систематизацию в виде графиков, с использованием которых на поперечном разрезе исследуемого наружного ограждения, построенного в выбранном масштабе и предварительно разбитого на слои в местах размещения датчиков, строится график распределения температур по слоям, отличающийся тем, что для построения графика распределения температур по слоям в произвольном масштабе изображается толщина стенки исследуемого образца, разбитая на слои в местах установления термопар, параллельно поверхности стенки проводится вертикальная шкала температур, с которой на выделенные слои переносятся точки соответствующих температур, взятых из графика, полученного из банка данных компьютера, вычисляются значения максимально возможной упругости водяных паров Е (Па) по известным температурам , полученным с датчиков, размещенных в толще исследуемого ограждения, и построенных графиков распределения температур, параллельно поверхности стенки проводится в масштабе вертикальная шкала упругости водяных паров Е (Па), затем на поперечном разрезе исследуемой наружной стены, разбитой по слоям, как и график температур, строится график упругости водяных паров Е по сечению, значения упругости водяного пара Е для каждой температуры по сечению берутся из справочной таблицы, причем каждому значению температуры соответствует максимальная величина упругости водяного пара Е, параллельно с первым разрезом строится второй разрез, где эта же стенка исследуемого образца строится в масштабе сопротивления паропроницанию, а в случае многослойной исследуемой конструкции наружного ограждения, выполненной из различных материалов, в масштабе приведенного сопротивления паропроницанию, далее переносятся точки графика Е (Па) с наружной и внутренней поверхностей с первого разреза на второй разрез и соединяются прямой линией, переносятся остальные точки первого разреза на наклонный график в виде прямой линии на втором разрезе и проектируются точки вниз на горизонтальную линию, полученные отрезки на горизонтальной линии численно выражают значения сопротивлений паропроницанию слоев ограждения, зная толщину и полученные значения сопротивлений паропроницанию; по формуле определяются значения коэффициента паропроницаемости :

;

где μ - коэффициент паропроницания м2/(м ч Па);

δ - толщина слоя стены, м;

R - сопротивление паропроницания стены, (м2 ч Па)/м2;

определяется значение коэффициента паропроницаемости каждого слоя, используя термодинамическую аналогию, по которой распределение температуры определяют аналитическим методом как распределение температура на границе каждого слоя в толще ограждения , °С, при температуре наружного воздуха , равной средней температуре наиболее холодной пятидневки :

,

где суммарное термическое сопротивление теплопередаче, начиная от внутреннего воздуха до данного сечения в толще ограждения, ;

расчетная температура внутреннего воздуха, °С, принимаемая по нормам проектирования соответствующих зданий;

расчетная зимняя температура, °С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92;

коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху;

общее сопротивление теплопередачи ;

по аналогии значения действительной упругости водяных паров на границах отдельных слоев определяют по формуле:

,

где суммарное сопротивление паропроницанию слоев ограждений, считая от внутреннего воздуха до i-го сечения, включая сопротивление влагообмену у внутренней поверхности;

общее сопротивление паропроницанию всей конструкции ограждения, ;

значения действительной упругости водяных паров соответственно в наружном и внутреннем воздухе, Па;

общее сопротивление паропроницанию всей окружающей конструкции ,, вычисляют по формуле:

,

где ; сопротивления паропроницанию соответственно внутренней и наружной поверхностей, ;

значения сопротивлений паропроницанию отдельных слоев ограждения, , определяемые по формуле:

,

где толщина отдельного слоя ограждающей конструкции, м;

расчетный коэффициент паропроницаемости материала слоя ограждения, ,

причем действительная упругость водяных паров в помещении и в наружном воздухе , Па, определяется как:

;

;

где относительная влажность внутреннего и наружного воздуха, определяемая с лабораторной установки в момент проведения испытаний;

максимально возможная упругость водяных паров, табличные значения при температурах внутреннего и наружного воздуха, полученные с лабораторной установки в момент проведения испытания;

разбивают исследуемую конструкцию наружного ограждения на отдельные слои, нумерацию слоев считают от внутренней поверхности ограждения и рассчитывают действительные значение упругости водяных паров на границах отдельных слоев;

на поверхности 1

;

на поверхности 2

;

на поверхности 3

;

на поверхности 4

;

на поверхности 5

;

на поверхности 6

;

по полученным значениям строят график изменения действительной упругости водяных паров по толщине наружного ограждения в выбранный момент испытаний,

определяют изменения максимально возможной упругости водяных паров (E) и действительной упругости (e),

по формуле = определяют изменение относительной влажности ( по толщине ограждения,

в случае е>Е возникают зоны конденсации, определяемые пересечением графиков (е) и (Е), тогда количество пара, прошедшего слои ограждения до зоны конденсации и после зоны конденсации, определяется по формулам:

где - количество водяного пара, прошедшего слои ограждения до зоны конденсации, ;

- значение действительной упругости водяных паров во внутреннем воздухе, Па;

- значение действительной упругости водяных паров в точке С пересечения графика Emax и е действительной упругости водяных паров;

- сопротивление паропроницанию внутренней поверхности, ;

- толщина слоя до зоны конденсации, М;

- коэффициент паропроницания, ;

;

где - количество водяного пара, прошедшего слои ограждения после зоны конденсации, ;

- значение действительной упругости водяных паров в наружном воздухе, Па;

- значение действительной упругости водяных паров в точке D пересечения графиков Е и е, Па ;

- сопротивление паропроницанию наружной поверхности, ;

- толщина слоя после зоны конденсации;

М - коэффициент паропроницания, ;

при этом количество конденсата за исследуемый период времени определяется по формуле:

)Z;

- количество водяного пара, прошедшего слои ограждения после зоны конденсации, ;

- количество водяного пара, прошедшего слои ограждения до зоны конденсации, ;

Z - интервал времени.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2024 года RU2821444C1

Способ определения изменений действительной упругости водяных паров по толщине наружного стенового ограждения по результатам теплофизических испытаний в натурных условиях 2023
  • Муреев Павел Николаевич
  • Котлов Виталий Геннадьевич
  • Сабанцева Ирина Сергеевна
  • Иванов Андрей Владимирович
  • Отмахов Даниил Романович
RU2808384C1
Способ определения изменений сопротивления паропроницанию и коэффициента паропроницаемости по толщине наружного стенового ограждения по результатам теплофизических испытаний в натурных условиях 2022
  • Муреев Павел Николаевич
  • Котлов Виталий Геннадьевич
  • Иванов Андрей Владимирович
  • Коковихина Анна Алексеевна
RU2791814C1
Способ определения изменений термического сопротивления и коэффициента теплопроводности по толщине наружного стенового ограждения по результатам теплофизических испытаний в натурных условиях 2017
  • Муреев Павел Николаевич
  • Макаров Александр Николаевич
  • Юнусов Губейдулла Сибятуллович
RU2650052C1
Способ определения расположения плоскости максимального увлажнения стены для прогнозирования защиты от переувлажнения многослойной стены здания. 2017
  • Зубарев Кирилл Павлович
RU2628530C2
СПОСОБ ОЦЕНКИ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ, ВЫПОЛНЕННЫХ ИЗ КИРПИЧА, В ЗИМНИЙ ПЕРИОД ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИСПЫТАНИЙ В НАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ 2010
  • Муреев Павел Николаевич
  • Куприянов Валерий Николаевич
  • Краева Татьяна Ивановна
  • Котлов Виталий Геннадьевич
  • Муреев Константин Павлович
RU2454659C2
WO 2009041632 A1, 02.04.2009
CN 105678971 A, 15.06.2016.

RU 2 821 444 C1

Авторы

Муреев Павел Николаевич

Котлов Виталий Геннадьевич

Сабанцева Ирина Сергеевна

Иванов Андрей Владимирович

Писарев Данила Русланович

Даты

2024-06-24Публикация

2023-12-12Подача