Способ определения сопротивления теплопередаче стены здания, заглубленной в грунт Российский патент 2025 года по МПК G01N25/18 

Изобретение относится к области строительной физики, а именно к получению характеристик сопротивления теплопередаче стены здания, заглубленной в грунт, в натурных условиях.

Известен способ определения сопротивления теплопередаче стен здания, заглубленных в грунт, определяется зонами вдоль контура здания, высота которых составляет 2 метра. Полосы с зонами отсчитываются от верхнего края стены, заглубленной в грунт. Сопротивление теплопередаче каждой зоны принимается в соответствии с таблицей базовых сопротивлений теплопередаче зон для стен, заглубленных в грунт(СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» с изменением №2 от 15 декабря 2021 г.).

Недостатками этого способа являются: используемые табличные значения базовых сопротивлений теплопередаче отражают средние значения сопротивления теплопередаче стен, заглубленных в грунт, за отопительный период и не могут применяться в расчете пиковой нагрузки на систему отопления.

Известен способ определения характеристик сопротивления теплопередаче с применением тепловизионного обследования одной из поверхностей исследуемого объекта, сравнение теоретических и полученных измерением результатов температурного поля поверхности с пространственным периодом, определяемым размерами минимального дефекта конструкции с дальнейшей установкой датчиков температуры и теплового потока, располагаемых симметрично на противоположных поверхностях стены здания. После испытания проводятся вычисления по определению экспериментального сопротивления теплопередаче, которое сравнивается с расчетным сопротивлением (патент RU №2420730, G01N 25/72, опубл. 10.06.2011).

Недостатками этого способа являются: невозможность определить сопротивление теплопередаче стены, заглубленной в грунт, так как невозможно разместить датчики температуры поверхности снаружи исследуемой ограждающей конструкции.

В качестве прототипа предлагаемого изобретения принят способ определения характеристик теплопередаче с применением датчиков температуры поверхности и поверхностной плотности теплового потока, размещаемых на поверхностях стены и пола, заглубленных в грунт (Гнездилова Е.А. Совершенствование расчета теплопотерь через полы по грунту с современными конструкциями утепления: дис. канд. техн. наук: 2.1.3. Москва, 2021).

Недостатками этого способа являются: высокая зависимость результатов измерений от влияния подвижности воздуха в помещении, а также непостоянство температуры внутреннего воздуха в помещении, вызываемые работой систем воздушного отопления подземных помещений, а также наличия больших открытых пространств.

Технический результат заключается в повышении точности получаемых характеристик сопротивления теплопередаче стен зданий, заглубленных в грунт.

Технический результат достигается тем, что предложен способ определения сопротивления теплопередаче стены здания, заглубленной в грунт, включающий измерение значений температур снаружи и внутри здания, на его стенах, а также поверхностной плотности теплового потока. На внутренней поверхности стены, заглубленной в грунт, устанавливают равномерно распределенные по высоте стены на расстоянии 1 метр друг от друга П-образные короба с теплоизолированными внутренними стенками, и в каждом из коробов размещают нагреватель, датчики температуры воздуха, датчик температуры внутренней поверхности стены и датчик поверхностной плотности теплового потока, а сами короба герметизируют от стены здания, на стыке стены и пола здания устанавливают L-образный короб с теплоизолированными внутренними стенками, в нем размещают нагреватель, датчики температуры воздуха, датчик температуры внутренней поверхности стены и датчик поверхностной плотности теплового потока, а сам короб герметизируют от стены здания и пола, на внешней поверхности П-образных коробов и L-образного короба, размещают датчики температуры воздуха внутри помещения, на наружной поверхности стены устанавливают датчик температуры наружного воздуха, внутри П-образных и L-образного коробов включают нагреватели, поддерживающие внутри них температуру воздуха, равную температуре воздуха внутри помещения, далее включают установленные снаружи и внутри коробов, а также на наружной поверхности стены датчики и запускают регистрацию их показаний, по замеренным показаниям вышеуказанных датчиков в течение зимнего периода с интервалом замера в 1 час определяют экспериментальное сопротивление теплопередачи стены, заглубленной в грунт, по формуле:

,где

t_н - температура наружного воздуха, °С;

t_в.п - температура внутренней поверхности стены, заглубленной в грунт, °С;

q - поверхностная плотность теплового потока, Вт/м²;

α_н - коэффициент теплоотдачи между наружным воздухом и наружной поверхностью стены, 23 Вт/(м⋅°С);

R_эксп - экспериментальное сопротивление теплопередаче, м²/(Вт⋅°С);

затем полученный массив значений разбивается на пятидневные подмассивы, на интервале которых определяется среднее сопротивление теплопередаче стены, заглубленной в грунт, причем пятидневные интервалы, на которых определяется это среднее значение, начинаются с каждого дня зимнего периода, среди полученных в результате такой обработки значений выбирается минимальное значение среднего сопротивления теплопередаче стены, заглубленной в грунт, которое принимается результатом эксперимента.

Предлагаемый способ поясняется фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3.

Фиг. 1 - Схема размещения коробов на внутренней поверхности стены, заглубленной в грунт

Фиг. 2 - Схема размещения датчиков при использовании П-образного короба,

Фиг. 3 - Схема размещения датчиков при использовании L-образного короба.

На данных фигурах обозначены:

1 - стена здания, заглубленная в грунт;

2 - грунт;

3 - П-образные короба;

4 - L-образный короб;

5 - пол;

6 - уровень земли;

7 - датчик температуры наружного воздуха;

8 - датчик температуры внутренней поверхности стены;

9 - датчик поверхностной плотности теплового потока;

10 - датчик температуры воздуха внутри помещения;

11 - датчик температуры воздуха внутри короба;

12 - нагревательный элемент;

знак «+» обозначает пространство внутри здания;

знак «-» обозначает пространство снаружи здания.

При определении сопротивления теплопередаче стены здания 1, заглубленной в грунт, на внутреннюю поверхность стены здания устанавливают равномерно распределенные по высоте стены на расстоянии 1 метр друг от друга П-образные короба 3, имеющие теплоизолированные стенки, в каждом из которых размещают датчик температуры воздуха внутри короба 11, регулирующий режим работы (включение/отключение) нагревательного элемента 12, датчик температуры внутренней поверхности стены 8 и датчик поверхностной плотности теплового потока 9, при этом центр верхнего П-образного короба располагается на уровне земли 6, а также на стыке стены 1 и пола 5 здания устанавливают L-образный короб 4, имеющий теплоизолированные внутренние стенки, в котором размещают датчик температуры воздуха внутри короба 11, регулирующий режим работы (включение/отключение) нагревательного элемента 12, датчик температуры внутренней поверхности стены 8 и датчик поверхностной плотности теплового потока 9. Открытые полости коробов герметизируют от стены здания.

Температуру наружного воздуха фиксируют датчиком температуры наружного воздуха 7, располагающимся снаружи здания.

После установки и фиксации датчиков и коробов запускается регистрация температуры датчиками 10 и 11. Затем включаются нагревательные элементы 12, поддерживающие внутри коробов 3 и 4 температуру воздуха, равную температуре воздуха в помещении. Далее запускается регистрация температуры наружного воздуха датчиком температуры наружного воздуха 7. Затем запускается регистрация датчиков температуры внутренней поверхности стены 8 и датчиков поверхностной плотности теплового потока 9. После чего по замеренным показаниям датчиков 8 и 9, а также датчика температуры наружного воздуха 7 с интервалом замера в 1 час определяют экспериментальное сопротивление теплопередачи стены, заглубленной в грунт, по формуле:

, где

t_н - температура наружного воздуха, °С;

t_в.п - температура внутренней поверхности стены, заглубленной в грунт, °С;

q - поверхностная плотность теплового потока, Вт/м²;

α_н - коэффициент теплоотдачи между наружным воздухом и наружной поверхностью стены, Вт/(м⋅°С);

R_эксп - экспериментальное сопротивление теплопередаче, м²/(Вт⋅°С).

Затем полученный массив значений разбивается на пятидневные подмассивы, на интервале которых определяется среднее сопротивление теплопередаче стены, заглубленной в грунт, причем пятидневные интервалы, на которых определяется это среднее значение, начинаются с каждого дня зимнего периода. Среди полученных в результате такой обработки значений выбирается минимальное значение среднего сопротивления теплопередаче стены, заглубленной в грунт, которое принимается результатом эксперимента.

Значение коэффициента теплоотдачи α_н является табличным значением и принимается в соответствии с нормативным документом СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий».

Изобретение относится к области строительной физики, а именно к получению характеристик сопротивления теплопередаче стен зданий, заглубленных в грунт, в натурных условиях. Способ определения сопротивления теплопередаче стены здания, заглубленной в грунт, включающий измерение значений температур снаружи и внутри здания, на его стенах, а также поверхностной плотности теплового потока. На внутренней поверхности стены, заглубленной в грунт, устанавливают равномерно распределенные по высоте стены на расстоянии 1 метр друг от друга П-образные короба с теплоизолированными внутренними стенками, и в каждом из коробов размещают нагреватель, датчики температуры воздуха, датчик температуры внутренней поверхности стены и датчик поверхностной плотности теплового потока, а сами короба герметизируют от стены здания. На стыке стены и пола здания устанавливают L-образный короб с теплоизолированными внутренними стенками, в нем размещают нагреватель, датчики температуры воздуха, датчик температуры внутренней поверхности стены и датчик поверхностной плотности теплового потока, а сам короб герметизируют от стены здания и пола. На внешней поверхности П-образных коробов и L-образного короба размещают датчики температуры воздуха внутри помещения, на наружной поверхности стены устанавливают датчик температуры наружного воздуха. Внутри П-образных и L-образного коробов включают нагреватели, поддерживающие внутри них температуру воздуха, равную температуре воздуха внутри помещения, далее включают установленные снаружи и внутри коробов, а также на наружной поверхности стены датчики и запускают регистрацию их показаний. По замеренным показаниям вышеуказанных датчиков в течение зимнего периода с интервалом замера в 1 час определяют экспериментальное сопротивление теплопередачи стены, заглубленной в грунт, по формуле

,

где t_н- температура наружного воздуха, °С; t_в.п - температура внутренней поверхности стены, заглубленной в грунт, °С; q - поверхностная плотность теплового потока, Вт/м²; α_н - коэффициент теплоотдачи между наружным воздухом и наружной поверхностью стены, 23 Вт/(м⋅°С); R_эксп - экспериментальное сопротивление теплопередаче, м²/(Вт⋅°С). Затем полученный массив значений разбивается на пятидневные подмассивы, на интервале которых определяется среднее сопротивление теплопередаче стены, заглубленной в грунт, причем пятидневные интервалы, на которых определяется это среднее значение, начинаются с каждого дня зимнего периода. Среди полученных в результате такой обработки значений выбирается минимальное значение среднего сопротивления теплопередаче стены, заглубленной в грунт, которое принимается результатом эксперимента. Технический результат - повышение точности получаемых характеристик сопротивления теплопередаче стен зданий, заглубленных в грунт. 3 ил.

Способ определения сопротивления теплопередаче стены здания, заглубленной в грунт, включающий измерение значений температур снаружи и внутри здания, на его стенах, а также поверхностной плотности теплового потока, отличающийся тем, что

на внутренней поверхности стены, заглубленной в грунт, устанавливают равномерно распределенные по высоте стены на расстоянии 1 метр друг от друга П-образные короба с теплоизолированными внутренними стенками, и в каждом из коробов размещают нагреватель, датчики температуры воздуха, датчик температуры внутренней поверхности стены и датчик поверхностной плотности теплового потока, а сами короба герметизируют от стены здания,

на стыке стены и пола здания устанавливают L-образный короб с теплоизолированными внутренними стенками, в нем размещают нагреватель, датчики температуры воздуха, датчик температуры внутренней поверхности стены и датчик поверхностной плотности теплового потока, а сам короб герметизируют от стены здания и пола,

на внешней поверхности П-образных коробов и L-образного короба размещают датчики температуры воздуха внутри помещения;

на наружной поверхности стены устанавливают датчик температуры наружного воздуха,

внутри П-образных и L-образного коробов включают нагреватели, поддерживающие внутри них температуру воздуха, равную температуре воздуха внутри помещения,

далее включают установленные снаружи и внутри коробов, а также на наружной поверхности стены датчики и запускают регистрацию их показаний,

по замеренным показаниям датчиков в течение зимнего периода с интервалом замера в 1 час определяют экспериментальное сопротивление теплопередачи стены, заглубленной в грунт, по формуле

,

где t_н - температура наружного воздуха, °С;

t_в.п - температура внутренней поверхности стены, заглубленной в грунт, °С;

q - поверхностная плотность теплового потока, Вт/м²;

α_н - коэффициент теплоотдачи между наружным воздухом и наружной поверхностью стены, 23 Вт/(м⋅°С);

R_эксп - экспериментальное сопротивление теплопередаче, м²/(Вт⋅°С);

затем полученный массив значений разбивается на пятидневные подмассивы, на интервале которых определяется среднее сопротивление теплопередаче стены, заглубленной в грунт, причем пятидневные интервалы, на которых определяется это среднее значение, начинаются с каждого дня зимнего периода;

среди полученных в результате такой обработки значений выбирается минимальное значение среднего сопротивления теплопередаче стены, заглубленной в грунт, которое принимается результатом эксперимента.