Theoretical studies on the development and application of sensors with circular heater to determine thermal properties fencing structures

A. Belikov, I. A. Kolesnik

Abstract


Problem statement. All heat-proof materials can be divided into homogenous – low thermal conductivity (foam, foams, etc.), and composite, laminated – with the presence of mineral media having different thermal characteristics showed the analysis , but in an amount giving a beneficial effect in the presence of thermal insulation of the predominant proportion of radiant body. Studies have shown that in the presence of an equal distribution of the volume of air mass takes place largely pin and convective heat transfer. The analysis methods for determining the thermal properties of materials and their means of measurements showed that the majority of them based on solving the problems of transient heat conduction with heat sources, the geometry of which is not reflected in the calculation formulas. Therefore, a measurement method that allows to determine the thermal performance of building materials walling according to experience directly in a production environment. Purpose to perform theoretically study the development and application of sensors with ring heater for the determination of thermal properties of building materials walling, which will assess the indoor climate changes, taking into account changes in the environment. Conclusion. The method of solving the problem with the annular heat source results in analytical functions describing the change of the temperature field of the array with the initial and boundary conditions, geometry and thermal power sources. It may naturally be generalized to problems with variable power heat sources, as well as inhomogeneous and isotropic bodies having different thermal performance. Ultimately, as a result of the research we have obtained to determine the dependence of thermal characteristics of the materials studied. On the basis of the calculated dependences we have proposed a sensor, with which, in addition to determining the thermal properties of materials, it is possible to investigate the heat transfer of building structures with the environment in a confined space. At the same time we adopted a functional block diagram of the sensor with a ring heater that allows to evaluate the changes of thermal properties of building materials during the operation.


Keywords


building materials; building envelope thermal performance; heat sensor control; climate

References


Mishchenko S. V., Muromtsev Yu. L, Tsvetkov I. E. Analiz i sintez izmeritel'nykh system [Analysis and synthesis of the measurement systems] .Tambov, Tamb. gos. tekhn. universitet, 1995. 238 p. (in Russian).

Banhidi L. Teplovoy mikroklimat pomescheniy. Raschet komfortnykh parametrov po teplooschuscheniyam cheloveka [Thermal indoor climate. Calculation of comfort parameters about man ‘s warm feeling. Moscow, Stroyizdat, 1981. 248 p. (in Russian).

Bogoslovsky V. N. Stroitel'naya teplofizika (teplofizicheskie osnovy otopleniya, ventilyatsii i konditsionirovaniya vozdukha) [Building thermal physics (thermal fundamentals of heating, ventilation and air conditioning)]. Moscow, Vysshaya shkola 1982. 415 p. (in Russian).

Demin O. B. Fiziko-tekhnicheskie osnovy proektirovaniya zdanij i sooruzhenij. Uchebnoe posobie [Physical and technical bases of designing of buildings and structures. Manual]. Tambov, TGTU , 2004, pp. 2. – 84 . (in Russian).

Zakharenko I. M., Goncharenko N. I. Vozdejstvie okruzhayuschej sredy na konstruktsii zdanij i sooruzhenij [The impact of environment on design of buildings and structures]. Vіsnik Krivorіz'kogo natsіonal'nogo unіversitetu − Bulletin KTU. Krivoy Rog, 2011, no. 28, pp. 3 – 7. Available at: http:// knu.edu.ua/Files/V_28_2011/18.pdf. (in Russian).

Kama F. M. Impul'snaya teoriya teploprovodnosti [Pulse theory of thermal conductivity]. Moscow, Energiya, 1972. 271 p. (in Russian).

Kozlov V. P., Stankevich A. V. Metody nerazrushayuschego kontrolya pri issledovanii teplofizicheskikh kharakteristik tverdykh materialov [Methods in the study of thermophysical characteristics of solid materials]. Inzhenerno-fizicheskiy zhurna − Engineering and Physics Journal. 1984, vol.47, no.2, pp. 250 – 252. (in Russian).

Kondrat'ev G. M. Regulyarnyj teplovoj rezhim [Regular thermal mode]. Moscow, Nauka, 1964. 487 p. (in Russian).

Kondrat'ev G. M. Teplovye izmereniya [Thermal measurements]. Moscow, Leningrad, Mashgiz, 1956. 253 p. (in Russian).

Korotkov P. A., London, G. E. Dinamicheskie kontaktnye izmereniya teplovykh velichin [Dynamic contact measurement of thermal variables]. Leningrad, Mashinostroenie, 1974. 222 p. (in Russian).

Shashkov A. G., Volokhov G. M. Metody opredeleniya teploprovodnosti i temperaturoprovodnosti [Methods for determining thermal conductivity and thermal diffusivity]. Leningrad, Energiya, 1973. 242 р. (in Russian).

Platunov E. S. Teplofizicheskie izmereniya v monotonnom rezhime [Thermophysical measurements in the monotone mode]. Leningrad, Energiya, 1973. 143 р. (in Russian).

Teplofizicheskie izmereniya i pribory [Thermal measurements and instruments].Leningrad, Mashinostroenie, 1986. 256 p. (in Russian).

Fokin K. F. Stroitel'naya teplotekhnika ograzhdayuschikh chastej zdaniy [Building heating equipment protecting parts of buildings], Moscow: AVOK-PRESS, 2006. 256 p. (in Russian).

Shlykov, Y. P., Garin, E. A. Kontaktny teploobmen [Contact heat exchange]. Moscow Leningrad, Energiya, 1963. 144 p. (in Russian).

Schneider P. Inzhenernye problemy teploprovodnosti [Engineering problems of heat conduction]. Moscow, Izdatel’stvo literatury, 1960. 478 p. (in Russian).

Yaryshev N. A. Teoreticheskie osnovy izmereniya nestatsionarnykh temperatur [The theoretical basis for the measurement of transient temperatures]. Leningrad, Energiya, 1967. 298 p. (in Russian).


GOST Style Citations


Анализ и синтез измерительных систем / С. В. Мищенко, Ю. Л. Муромцев, Э. И. Цветков, В. Н. Чернышов. – Тамбов : Тамб. гос. техн. ун-т, 1995. – 238 с.

 

Банхиди Л. Тепловой микроклимат помещений. Расчет комфортных параметров по теплоощущениям человека / Л. Банхиди ; пер. с венг. В. М. Беляев ; ред. пер. с венг. В. И. Прохорова, А. Л. Наумова. – Москва : Стройиздат, 1981. – 248 с.

 

Богословский В. Н. Строительная теплофизика (теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха) : учеб. для вузов / В. Н. Богословский. – Изд.2-е, перераб. и доп. – Москва : Высшая школа, 1982. – 415 с.

 

Демин О. Б. Физико-технические основы проектирования зданий и сооружений : учеб. пособ. / О. Б. Демин. – Тамбов : Тамб. гос. техн. ун-т, 2004. – Ч. 2. – 84 с.

 

Захаренко И. М. Воздействие окружающей среды на конструкции зданий и сооружений / Захаренко И. М., Гончаренко Н. И. // Вісник Криворізького національного університету. – Кривий Ріг, 2011. – Вип. 28. – С. 3-7. – Режим доступа: http://knu.edu.ua/Files/V_28_2011/18.pdf.

 

Камья Ф. М. Импульсная теория теплопроводности : пер. с фр. / Ф. Камья. – Москва : Энергия, 1972.
– 271 с.

 

Козлов В. П. Методы неразрушающего контроля при исследовании теплофизических характеристик твердых материалов / Козлов В. П., Станкевич А. В. // Инженерно-физический журнал. – 1984. – Т. 47, № 2. – С. 250-252.

 

Кондратьев Г. М. Регулярный тепловой режим / Г. М. Кондратьев. – Москва : Наука, 1964. – 487 с.

 

Кондратьев Г. М. Тепловые измерения : учеб пособие / Г. М. Кондратьев. – Москва ; Ленинград : Машгиз, 1956. – 253 с.

 

Коротков П. А. Динамические контактные измерения тепловых величин / Коротков П. А., Лондон Г. Е. – Ленинград : Машиностроение, 1974. – 222 с.

 

Методы определения теплопроводности и температуропроводности / А. Г. Шашков, Г. М. Волохов, Т. Н. Абраменко, В. П. Козлов ; под ред. А. В. Лыкова. – Ленинград : Энергия, 1973. – 242 с.

 

Платунов Е. С. Теплофизические измерения в монотонном режиме / Е. С. Платунов. – Ленинград : Энергия, 1973. – 143 с.

 

Теплофизические измерения и приборы / Е. С. Платунов, С. Е. Буравой, В. В. Курепин, Г. С. Петров. – Ленинград : Машиностроение, 1986. – 256 с.

 

Фокин К. Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий / К. Ф. Фокин ; науч. ред. Ю. А. Табунщикова, В. Г. Гагарина. – 5-е изд., пересм. – Москва : АВОК-ПРЕСС, 2006. – 256 с.

 

Шлыков Ю. П. Контактный теплообмен / Шлыков Ю. П., Гарин Е. А.. – Москва ; Ленинград : Энергия, 1963. – 144 с.

 

Шнейдер П. Инженерные проблемы теплопроводности / Шнейдер П. ; пер. с англ. М. С. Смирнова; ред. А. В. Лыков. – Москва : Иностран. лит., 1960. – 478 с.

 

Ярышев Н. А. Теоретические основы измерения нестационарных температур / Ярышев Н. А. – Ленинград : Энергия, 1967. – 298 с.



Refbacks

  • There are currently no refbacks.