Теоретичні дослідження з розроблення і використання датчиків із кільцевим нагрівачем для визначення теплотехнічних властивостей огороджувальних конструкцій

A. Belikov, I. A. Kolesnik

Анотація


Постановка проблеми. Аналіз показав, що всі теплозахисні матеріали можна умовно поділити на однорідні – з низькою теплопровідністю (пінобетон, пінопласти та ін.) і композиційні, багатошарові – з наявністю мінерального середовища, що мають різні теплофізичні характеристики, але в сумі дають позитивний ефект термоізоляції за наявності переважної частки променистого тіла. Дослідження показали, що за наявності рівнорозподіленого обсягу повітряної маси має місце значною мірою контактний і конвективний теплообмін. Проведений аналіз методів визначення теплотехнічних характеристик матеріалів і застосовуваних засобів вимірювання показав, що більшість їх засновано на розв’язані задач нестаціонарної теплопровідності з тепловими джерелами, геометрія яких не відображена в розрахункових формулах. Отже, необхідний метод вимірювання, який дозволить визначати теплотехнічні характеристики будівельних матеріалів огороджувальних конструкцій за даними досліду безпосередньо у виробничих умовах. Мета статті  – виконати теоретичне дослідження з розроблення та застосування датчиків із кільцевим нагрівачем для визначення теплотехнічних властивостей будівельних матеріалів огороджувальних конструкцій, що дозволить оцінювати зміни мікроклімату приміщень з урахуванням змін зовнішнього середовища. Висновок. Метод роз’вязання задачі з кільцевим джерелом тепла дозволяє отримати аналітичні залежності, що описують зміну температурного поля масиву з урахуванням початкових і граничних умов, геометрії та потужності теплових джерел. Він може бути природно узагальнений для завдань із тепловими джерелами змінної потужності, а також для неоднорідних і неізотропних тіл, що мають різні теплотехнічні характеристики. Зрештою, в результаті проведених досліджень нами отримані залежності для визначення теплотехнічних характеристик досліджуваних матеріалів. На базі розрахункових залежностей нами запропоновано датчик, за допомогою якого, крім визначення теплотехнічних характеристик матеріалів, уявляється можливим досліджувати теплообмін будівельних конструкцій з навколишнім середовищем замкнутих приміщеннях. При цьому нами прийнято функціональну схему роботи датчика з кільцевим нагрівачем, що дозволяє оцінювати зміни теплотехнічних властивостей будівельних матеріалів у процесі експлуатації.

 


Ключові слова


будівельні матеріали; огороджувальні конструкції; теплотехнічні характеристики; датчик контролю теплообміну; мікроклімат

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


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).


Пристатейна бібліографія ГОСТ


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.