Визначення коефіцієнта тепловтрат приміщення

Реферат: Цей спосіб, призначений для визначення коефіцієнта K тепловтрат приміщення, містить наступні етапи: в пустому приміщенні проводять серію вимірювань щонайменше температури всередині приміщення Tik в близькі інтервали часу щонайменше за два послідовних періоди часу Dk , відповідних різним потужностям обігріву Ptotk приміщення; в ці ж близькі інтервали визначають температуру зовнішнього повітря Tek ; для кожного періоду часу Dk на основі зміни Tik (t) величини Tik залежно від часу вибирають інтервал часу t k , в якому зміна Tik (t) по суті є лінійною, в цьому інтервалі часу t k визначають нахил  k дотичної до кривої Tik (t) і на основі нахилів  k виводять значення коефіцієнта K тепловтрат приміщення. UA 110492 C2 (12) UA 110492 C2 UA 110492 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Даний винахід стосується способу і пристрою для визначення коефіцієнта тепловтрат приміщення. У рамках винаходу приміщення є індивідуальним будинком або будівлею, зокрема, житловою або невиробничою будівлею, або частиною такої будівлі, наприклад, квартирою в багатоповерховому будинку. Коефіцієнт тепловтрат приміщення, який позначається К, дорівнює ступеню тепловтрат приміщення (у ватах) на градус (Кельвіна або Цельсія) відхилення між температурою повітря всередині приміщення і температурою зовнішнього повітря. Цей коефіцієнт K характеризує енергетичні характеристики оболонки приміщення. На коефіцієнт K тепловтрат приміщення впливають, з одного боку, теплові втрати за рахунок теплопередачі через стіни приміщення і, з іншого боку, за рахунок інфільтрацій повітря. Тепловтрати за рахунок теплопередачі характеризуються показником H T=UAT, де U є коефіцієнтом теплопередачі оболонки приміщення, який називається також коефіцієнтом питомої тепловтрати приміщення за рахунок теплопередачі, і АТ є загальною площею стін приміщення. Інфільтрації повітря в приміщення характеризуються показником m'.Cp, де m' є витратою оновлення повітря, і Ср є теплоємністю повітря. Отже, коефіцієнт K тепловтрат можна отримати з відношення: K=HT+m'.Cp=UAT+m'.Cp У рамках теплоенергетичних нормативів, таких як RT 2005 у Франції або регламент EnEV в Німеччині, коефіцієнт U використовують, щоб здійснювати розрахунок загального енергоспоживання приміщення. Його визначення необхідне для діагностики теплоізоляції приміщення, зокрема, після його будівництва, щоб перевірити, чи виконав забудовник діючі норми по теплоізоляції як з точки зору вибору матеріалів, так і їх застосування, або, якщо передбачають відновлення приміщення, з метою оцінки необхідних заходів для підвищення його теплоенергетичних характеристик. Відоме визначення коефіцієнта тепловтрат приміщення за допомогою обчислювальних програм, в яких застосовують моделювання оболонки приміщення. Ці програми є відносно складними в застосуванні і мають той недолік, що дають тільки теоретичний результат, який не враховує реальних параметрів, таких як дійсне застосування ізоляційних матеріалів, будівельні технології і т. д. Крім того, відоме визначення коефіцієнта тепловтрат за допомогою вимірювань на місці в приміщенні протягом тривалих періодів, як правило, протягом декількох тижнів або місяців, після чого проводять статистичний аналіз цих вимірювань. Необхідність статистичного аналізу зумовлена наявністю множини параметрів, які впливають на теплову поведінку приміщення за період вимірювання, зокрема, метеорологічних умов і умов експлуатації приміщення. Недоліком цих методик вимірювань на місці є їх дуже велика тривалість і необхідність застосування складної і дорогої апаратури. Даний винахід покликаний усунути ці недоліки і запропонувати спосіб і пристрій, який дозволяє швидко визначати коефіцієнт тепловтрат приміщення при помірних витратах і з достатньою точністю. У зв'язку з цим, об'єктом винаходу є спосіб визначення коефіцієнта K тепловтрат приміщення, який відрізняється тим, що містить етапи, на яких: - в пустому приміщенні проводять серію вимірювань щонайменше температури всередині приміщення Tik в близькі інтервали часу щонайменше за два послідовних періоди часу D k, відповідні різним потужностям обігріву Ptotk приміщення; - визначають температуру зовнішнього повітря T ek в ці ж близькі інтервали часу; - для кожного періоду часу Dk на основі зміни Tik(t) величини Tik залежно від часу проводять кількісний аналіз цієї зміни за допомогою простої математичної моделі: або, якщо існує інтервал часу Δtk, в якому зміна Tik(t) по суті є лінійною, в цьому інтервалі часу Δtk визначають нахил αk дотичної до кривої Tik(t) і на основі нахилів k виводять значення коефіцієнта K тепловтрат приміщення; або, якщо не існує інтервалу часу, в якому зміна Tik(t) по суті є лінійною, вибирають інтервал часу tk', в якому зміна Tik(t) є по суті експонентною типу exp(-t/τ), де τ є температурно-часовою константою приміщення, і виводять значення коефіцієнта K тепловтрат приміщення, яке є P P значенням таким, що крива Ln (k ( t )  totk ) /( k (0)  totk ) є прямою при θk(t)=Tik(t)-Tekm', де  K K    Tekm' є середнім значенням вимірювань температури зовнішнього повітря T ek за інтервал часу tk'. У основу винаходу покладений принцип використання перехідних змін внутрішньої температури приміщення в умовах керованих внутрішніх впливів і у вимірюваному зовнішньому навколишньому середовищі. Кількісний аналіз зміни внутрішньої температури приміщення 1 UA 110492 C2 5 10 15 дозволяє кількісно визначити енергетичну якість приміщення за короткий період тривалістю в декілька годин з одночасним обмеженням числа параметрів, які можуть впливати на теплові характеристики приміщення. Зокрема, нетривалість вимірювань дозволяє нехтувати впливом умов експлуатації приміщення і змінами зовнішніх кліматичних умов. Зрозуміло, спосіб відповідно до винаходу не вимагає обов'язкового графічного відображення зміни Tik(t). Зокрема, якщо існує інтервал часу tk, в якому зміна Tik(t) по суті є лінійною, нахил k дотичної до кривої Tik(t) за цей інтервал часу tk дорівнює похідній зміни T ik(t) за цей інтервал tk. При цьому в рамках винаходу етап визначення нахилу k дотичної до кривої Tik(t) за інтервал часу tk можна здійснювати за допомогою обчислення похідної зміни T ik(t) за інтервал часу tk, не вдаючись до графічного відображення зміни Tik(t). Точно так само, якщо не існує інтервалу часу, в якому зміна T ik(t) по суті є лінійною, визначення значення коефіцієнта K тепловтрат приміщення, при якому крива P P   Ln (k ( t )  totk ) /( k (0)  totk ) є прямою, не вимагає обов'язкового графічного відображення K K   цієї кривої, і можна застосувати математичну лінеаризацію зміни P P   Ln (k ( t )  totk ) /(k (0)  totk ) K K   Етапи обчислення в рамках способу, зокрема, для визначення нахилів k або для 20 25 30 35 40 45 50 55 P P лінеаризації зміни Ln (k ( t )  totk ) /( k (0)  totk ) можна здійснювати за допомогою будь-якого  K K    відповідного обчислювального засобу. Зокрема, мова може йти про електронний обчислювальний блок, який містить одночасно засоби для зчитування вимірювань температури всередині приміщення Tik і засобу для обчислення коефіцієнта K тепловтрат приміщення на основі цих вимірювань. Згідно з винаходом, під "потужністю обігріву приміщення" потрібно розуміти будь-яку робочу умову, яка призводить до зміни внутрішньої температури приміщення при даних умовах зовнішньої температури. При цьому мається на увазі, що потужність обігріву P totk може бути позитивною, нульовою або негативною. Позитивна потужність обігріву відповідає подачі тепла в приміщення, тоді як негативна потужність обігріву відповідає надходженню холоду в приміщення. У випадку нульової потужності обігріву зміна внутрішньої температури приміщення може відбуватися за рахунок різниці між внутрішньою температурою приміщення і зовнішньою температурою або ще за рахунок зміни зовнішньої температури. Згідно з винаходом, передбачено, щоб щонайменше одна з потужностей обігріву Ptotk була не нульовою. Переважно для кожного періоду часу Dk потужність Ptotk обігріву приміщення включає в себе задану потужність нагрівання Pimpk за допомогою керованого джерела потужності. Якщо за період часу Dk в приміщенні не працює жодне інше джерело потужності, крім джерела, яке використовується для застосування заданої потужності нагрівання Pimpk, загальна потужність обігріву Ptotk дорівнює заданій потужності нагрівання Pimpk. Якщо ж протягом періоду Dk в приміщенні, крім джерела потужності Pimpk, існує додаткова потужність Psupk, то загальна потужність обігріву приміщення рівна Pimpk+Psupk. Зокрема, у випадку, коли за період часу Dk сонячне випромінювання є значним, вплив сонячного випромінювання на обігрів приміщення входить в додаткову потужність Psupk. На практиці умови застосування способу адаптують таким чином, щоб обмежити додаткові надходження потужності Psupk, відмінні від заданої потужності нагрівання Pimpk, зокрема, стежать, щоб приміщення було пустим. Переважно спосіб застосовують в періоди часу D k, коли сонячне випромінювання є слабким, переважно нульовим. Переважно спосіб застосовують в періоди часу D k, вибирані протягом ночі або, у випадку необхідності, вранці або увечері. Таким чином, можна обмежити вплив сонячного випромінювання або обмежити флуктуації температури зовнішнього повітря. Періоди часу Dk можуть бути відділені один від одного або безпосередньо йти один за одним. У цьому останньому випадку можна вважати, що спосіб повністю реалізовують протягом безперервного періоду часу, утвореного послідовністю періодів часу Dk. Переважно, щоб обмежити тривалість здійснення способу з одночасним обмеженням впливу сонячного випромінювання, спосіб повністю здійснюють безперервно за один нічний період часу. Переважно в кожен період часу Dk будь-яку стаціонарну систему вентиляції, якою обладнане приміщення, відключають, і всі вентиляційні канали закривають або перекривають, щоб обмежити повітрообмін із зовнішнім простором. 2 UA 110492 C2 5 10 15 У варіанті стаціонарні системи вентиляції приміщення можуть працювати під час здійснення способу в кожен період часу Dk. Однак це призводить до необхідності врахування додаткового параметра оновлення повітря у виразі коефіцієнта K тепловтрат: K=HT+m'1.Cp+m'2.Cp, де m'1 - витрата оновлення повітря за допомогою інфільтрацій, і m' 2 - витрата оновлення повітря, пов'язана з роботою стаціонарних вентиляційних систем, знаходяться у взаємозв'язку, причому значення одного залежить від значення іншого. Спосіб відповідно до винаходу оснований на моделюванні приміщення у вигляді ізотермічної коробки, яка характеризується, з одного боку, своїм коефіцієнтом K тепловтрат і, з іншого боку, своєю інерцією або своєю дійсною теплоємністю С. Дійсну теплоємність С приміщення, яка відповідає теплоємності матеріалів, які знаходяться в ізоляційній оболонці приміщення, визначають як енергію, необхідну для підвищення кімнатної температури приміщення на 1 K при постійній зовнішній температурі. Як правило, для кожного періоду часу Dk енергетичний баланс приміщення можна записати як: K(Tik  Tek )  C 20 d(Tik  Tek )  Ptotk , dt (1), де K - коефіцієнт тепловтрат приміщення, Tik(t) - внутрішня температура приміщення, Tеk(t) - температура зовнішнього повітря, С - дійсна теплоємність приміщення, Ptotk - загальна потужність обігріву приміщення. Рівняння (1) можна вирішити таким чином: K.t 25 30 35 40 45 Ptotk  P   (Tik (0)  Tek (0))  totk e C K K   Це рішення може бути лінеаризованим по коротких проміжках часу: P P     K.t  Tik ( t )  Tek ( t )  totk  (Tik (0)  Tek (0))  totk   K K  C    При цьому нахил αk дотичної до кривої, яка характеризує зміну величини T ik-Tek залежно від часу, дорівнює: P K  k  totk  Tik (0)  Tek (0) C C На практиці в рамках способу відповідно до винаходу в періоді часу D k виявляють інтервал часу Δtk, в якому зміна Tik(t) є по суті лінійною. В цьому інтервалі часу tk можна вважати, що температура зовнішнього повітря T еk є по суті постійною і дорівнює середній температурі, яка позначається Tekm, за інтервал часу tk. Крім того, оскільки в періоді часу Dk нагрівання вибирають інтервал часу tk, то точне положення часу t=0 відносно періоду нагрівання є довільним, і у виразі нахилу k переважно розглядати середнє значення Tikm з Tik(t) за інтервал часу tk. При цьому нахил k кривої θk(t)=Tik(t)-Tekm за інтервал часу tk, який дорівнює нахилу кривої Tik(t) за інтервал часу tk, в цій лінійній апроксимації становить: P K при θ =T -T .  k  totk  km km ikm ekm C C Якщо значення дійсної теплоємності С приміщення відоме, можна напряму отримати коефіцієнт K тепловтрат приміщення. Якщо значення дійсної теплоємності С приміщення не відоме, можна отримати значення коефіцієнта K тепловтрат приміщення, застосувавши в два послідовних періоди часу дві потужності нагрівання Pimp1 і Pimp2 різного значення і вимірявши зміну щонайменше температури всередині приміщення Ti1(t) або Ti2(t) в кожен з цих двох періодів часу. При цьому значення коефіцієнта K можна отримати, вибравши інтервал часу t1 або t2, в якому зміна Ti1(t) або Ti2(t) є по суті лінійною, і визначивши за цей інтервал часу t1 або t2 нахил 1 або 2 дотичної до кривої (Tik(t))k-1 або 2. Відношення нахилів 1 дає значення коефіцієнта K тепловтрат 2 приміщення, усуваючи залежність від дійсної теплоємності приміщення С: Tik (t )  Tek (t )  3 UA 110492 C2 1 Ptot1  1m .K ,   2 Ptot2  2m .K 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 (2), Точніше, спосіб визначення коефіцієнта K тепловтрат приміщення містить в цьому випадку етапи, на яких: - в пустому приміщенні і за два послідовних періоди часу D1 і D2: i. в перший період часу D1 застосовують першу задану потужність нагрівання Pimp1 приміщення за допомогою керованого джерела потужності і проводять серію вимірювань щонайменше температури всередині приміщення Ti1 в близькі інтервали часу, а також визначають температуру зовнішнього повітря Te1 в ці ж близькі інтервали часу, потім ii. у другий період часу D2 застосовують другу задану потужність нагрівання Pimp2 приміщення за допомогою керованого джерела потужності, при цьому друга задана потужність Pimp2 нагрівання відрізняється від першої заданої потужності Pimp1, і проводять серію вимірювань щонайменше температури всередині приміщення Ti2 в близькі інтервали часу, а також визначають температуру зовнішнього повітря T e2 в ці ж близькі інтервали часу; - по кожному з першого і другого періодів часу D1 і D2 вибирають інтервал часу t1 або t2, в якому зміна Ti1(t) або Ti2(t) є по суті лінійною, і за цей інтервал часу t1 або t2 визначають нахил 1 або 2 дотичної до кривої (Tik(t))k-1 або 2; - на основі співвідношення нахилів 1 виводять значення коефіцієнта K тепловтрат 2 приміщення. Згідно з відмітною ознакою винаходу, різницю між заданими потужностями нагрівання P imp1 і Pimp2 приводять до максимуму. Переважно щонайменше одна з потужностей P imp1 і Pimp2 є нульовою потужністю, тоді як інша потужність є суворо позитивною потужністю, яка дозволяє отримати зміну внутрішньої температури T ik щонайменше в 1С за інтервал часу tk, в якому зміна Tik(t) є по суті лінійною. В період часу, відповідний застосуванню не нульової заданої потужності обігріву, вимірюють підвищення температури приміщення залежно від часу. В період часу, відповідний застосуванню нульової заданої потужності нагрівання, яка відповідає відсутності обігріву в приміщенні, вимірюють зниження температури приміщення залежно від часу. При цьому коефіцієнт K тепловтрат приміщення визначають на основі співвідношення нахилів кривих підвищення і зниження температури приміщення. Переважно в кожен період часу Dk серію вимірювань внутрішньої температури приміщення Tik здійснюють за період часу, достатній для отримання зміни внутрішньої температури T ik щонайменше на 1С, переважно на значення від 1С до 10С. Наприклад, можна послідовно застосовувати нульову першу задану потужність нагрівання Pimp1, відповідну відсутності обігріву в приміщенні, потім застосовувати не нульову другу задану потужність обігріву Pimp2. У варіанті не нульову задану потужність нагрівання, яка призводить до підвищення температури, можна застосовувати перед нульовою заданою потужністю нагрівання, тобто вимикання обігріву в приміщенні, яке призводить до зниження температури. Згідно з переважною відмітною ознакою, керованим джерелом потужності для обігріву приміщення може бути стаціонарне обладнання приміщення, тобто засіб обігріву, встановлений в приміщенні незалежно від застосування способу, за умови, що цей засіб обігріву є досить потужним, щоб забезпечувати швидкий обігрів приміщення і щоб потужність, яка видається, можна було точно виміряти. Зокрема, мова може йти про тепловий насос з відомим коефіцієнтом корисної дії (ККД). ККД, який є співвідношенням між тепловою потужністю, яка виробляється, і споживаною електричною потужністю, звичайно складає приблизно від 3 до 5. ККД змінюється разом з температурою холодного і гарячого джерела. Однак, якщо гаряче джерело є регульованим і, як правило, має постійну температуру, то холодне джерело, як правило, знаходиться зовні і, отже, не є керованим. Визначення температури зовнішнього холодного джерела за період часу, який охоплює період здійснення способу відповідно до винаходу, дозволяє більш точно коректувати значення ККД. У варіанті керованим джерелом потужності для обігріву приміщення може бути джерело, встановлене в приміщенні спеціально для здійснення способу. Елементи обігріву приміщення можуть бути елементами конвективного, теплопровідного або випромінюючого типу або можуть поєднувати декілька з цих технологій. Переважно елементи обігріву є електричними приладами, що дозволяє напряму і точно визначати 4 UA 110492 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 потужність нагрівання. Приклади електричних нагрівальних приладів можуть включати в себе прилади конвективного типу, в яких застосовують обдув повітрям, нагрітим за допомогою електричних опорів; нагрівальні покриття або нагрівальні плівки, зокрема, які укладаються на стіни приміщення; випромінюючі парасольки. У варіанті елементами обігріву можуть бути прилади, працюючі на газу або на мазуті, оскільки ККД їх пальників і витрату палива можна оцінити досить точно, щоб отримати значення потужності нагрівання. Переважно, якщо елементи обігріву приміщення є конвективними, то ці елементи обігріву, які забезпечують розсіяння тепла, можна комбінувати щонайменше з одним вентилятором, який забезпечує хороший просторовий розподіл тепла. Такий нагрівальний прилад, який поєднує в собі елементи обігріву конвективного типу і вентилятори, забезпечує рівномірний обігрів приміщення. Переважно джерело для обігріву приміщення вибирають таким чином, щоб забезпечити обігрів, при якому середня температура стін всередині приміщення по суті рівна температурі повітря всередині приміщення. На практиці ця умова дотримується, якщо елементи обігріву, стаціонарні або встановлені в приміщенні спеціально в рамках способу, напряму нагрівають масу приміщення, тобто теплову ємність приміщення, а не тільки повітря всередині приміщення. Пряме нагрівання маси приміщення, яке можна отримати, наприклад, за допомогою стаціонарної системи обігріву через підлогу приміщення або за допомогою нагрівальних плівок, які укладаються на підлогу приміщення, є більш переважним, ніж обігрів конвективного типу, який переважно нагріває повітря всередині приміщення. Фіг. 1 і 2 ілюструють переваги, які полягають в отриманні рівномірного обігріву приміщення, при використанні системи обігріву, яка нагріває напряму масу приміщення, в порівнянні з системою конвективного типу. На цих фігурах показані криві підвищення температури повітря в різних кімнатах двоповерхового будинку типу Т5 відповідно у випадку обігріву за допомогою електричних конвекторів на фіг. 1 і у випадку обігріву за допомогою електричних нагрівальних плівок на фіг. 2. У випадку, представленому на фіг. 1, в центрі кожної вимірюваної кімнати будинку розміщують електричний конвектор, відрегульований на температуру 31С. У випадку, представленому на фіг. 2, підлогу кожної вимірюваної кімнати будинку покривають 2 нагрівальними плівками потужністю 150 Вт/м , які випускаються компанією DOMOTECK в серії "Aluminium Mat", із заданою температурою 31С. Результати на фіг. 1 і 2 відповідають однаковій потужності обігріву, розсіяній в будинку відповідно електричних конвекторів на фіг. 1 і нагрівальним плівкам на фіг. 2. На фіг. 1 і 2 вимірювання температури в кожній кімнаті будинку, яка вимірюється проводили за допомогою термопари, розташованої в повітрі в центрі кімнати на висоті 160 см. Як витікає з порівняння фіг. 1 і 2, обігрів нагрівальними плівками дозволяє досягти кращої рівномірності температури у всіх кімнатах будинку, ніж конвективний обігрів. Зокрема, при обігріві нагрівальними плівками спостерігається менший розкид між температурами кімнат першого поверху, з одного боку, і температурами кімнат на другому поверсі, з іншого боку. Зазначається також, що нахили кривих підвищення температури є більш рівномірними від однієї кімнати до іншої при обігріві нагрівальними плівками, що є необхідною умовою в рамках способу відповідно до винаходу. Ці дві переваги, тобто краща рівномірність температур і краща рівномірність нахилів підвищення температури, отримують за рахунок того, що маса будинку прогрівається напряму у випадку обігріву нагрівальними плівками. Згідно з переважною відмітною ознакою, кожна серія вимірювань температури всередині приміщення містить вимірювання кімнатної температури всередині приміщення, вимірювання температури стін приміщення і/або вимірювання середньої радіаційної температури всередині приміщення. На практиці для отримання цих температур можна застосовувати будь-який відомий метод вимірювань, зокрема, методи вимірювань, описані в нормі NF EN ISO 7726. Наприклад, вимірювання кімнатної температури всередині приміщення і температури стін приміщення можна здійснювати за допомогою термопари або переважно за допомогою датчиків Pt100. Для вимірювань середньої радіаційної температури всередині приміщення переважно можна використовувати кульовий термометр. Переважно вимірюють щонайменше температуру однієї стіни всередині приміщення. Якщо обігрів приміщення дозволяє, щоб кімнатна температура була досить близькою до температури стін всередині приміщення, чого можна досягти саме при обігріві, який нагріває, насамперед, масу приміщення, вимірювання кімнатної температури всередині приміщення може бути замінене на вимірювання температури стін всередині приміщення. Коли обігрів приміщення є досить рівномірним, щоб внутрішня температура була однаковою у всьому приміщенні або у всіх кімнатах приміщення, якщо воно містить внутрішні перегородки, 5 UA 110492 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 то вимірювання температури всередині приміщення можна обмежити вимірюваннями всередині однієї кімнати приміщення. Якщо спосіб відповідно до винаходу застосовують в приміщенні, в якому обігрів є менш рівномірним, можна передбачити вимірювання температури в декількох кімнатах приміщення і вважати, що температура всередині приміщення в кожен момент часу t є середнім значенням вимірювань температури, вироблених в момент t в різних кімнатах приміщення за умови, що ці вимірювання не дуже відрізняються одне від одного, що свідчило б про недостатню вентиляцію приміщення. Можна також передбачити декілька різних вимірювань температури в кожній кімнаті приміщення. Так, в кожній кімнаті можна передбачити одночасно вимірювання кімнатної температури і/або вимірювання температури стін оболонки приміщення і/або вимірювання середньої радіаційної температури. Згідно з переважною відмітною ознакою, визначення температури зовнішнього повітря T ek в рамках заявленого способу здійснюють за допомогою серії вимірювань одночасно з вимірюваннями внутрішньої температури приміщення Tik, тобто в ті ж близькі інтервали часу. У варіанті визначення температури зовнішнього повітря T ek в ці близькі інтервали часу можна зробити за допомогою інтерполяції метеорологічних даних в місці знаходження приміщення. Переважно спосіб відповідно до винаходу застосовують в період часу, протягом якого температура зовнішнього повітря Tek є стабільною. Якщо під час застосування способу зміна температури зовнішнього повітря T ek(t) є значною, можна враховувати цю зміну, прирівнюючи її до лінійної зміни, що виражається нелінійністю зміни внутрішньої температури приміщення T ik(t). При цьому можна моделювати криву θk(t)=Tik(t)-Tek(t) як багаточлен другого степеня, коефіцієнти якої пов'язані з характеристиками K і С приміщення. В цьому випадку можна визначити K і С, застосувавши тільки одну задану потужність Pimpk обігріву приміщення тільки при одній серії вимірювань температури всередині приміщення Tik, оскільки, розгорнувши рішення рівняння (1) у другому близько, отримують рівність між двома багаточленами другого степеня з рівністю для члена з t і з рівністю для члена 2 з t . Однак такий підхід є менш переважним внаслідок його складності. Як було вказано вище, коефіцієнт K тепловтрат, який визначається згідно з винаходом, враховує внески тепловтрат із-за теплопередачі і через інфільтрацію повітря, тобто: K=HT+m'.Cp=UAT+m'.Cp. Якщо необхідно отримати коефіцієнт теплопередачі U приміщення, можна розмежувати внесок тепловтрат через теплопередачу, з одного боку, і внесок через інфільтрацію повітря, з іншого боку, за допомогою оцінки витрати m' оновлення повітря в приміщенні. Якщо в ході способу визначення коефіцієнта K не активована жодна стаціонарна система вентиляції приміщення, витрата m' дорівнює витраті оновлення повітря через інфільтрації. Цю витрату m' можна визначити за допомогою будь-якого відповідного методу, зокрема, за допомогою методу виявлення із застосуванням індикаторних газів або за допомогою інфільтрометричного тесту з нагнітанням повітря. Переважно метод виявлення за допомогою індикаторних газів дає моментальне значення витрати m'. Цей метод індикаторних газів дозволяє також точно враховувати участь вентиляції в енергетичному балансі приміщення, який представляє інтерес у випадку, коли спосіб застосовують при активній системі вентиляції приміщення, зокрема, у випадку, коли перед застосуванням способу неможливо деактивувати стаціонарні системи вентиляції, якими обладнане приміщення. Якщо вибирають тест з нагнітанням повітря, можна обчислити середнє значення витрати m' на основі вимірюваного значення витрати витоку. Наприклад, якщо здійснюють тест з нагнітанням повітря, за яким вимірюють індикатор n50, визначений в нормі NF EN ISO 13829, тобто витрата витоку при тиску 50 Па, поділена на нагріваний об'єм приміщення, як відомо, значення витрати повітрообміну m' виводять на основі виміряного значення n50, застосовуючи правило, виведене Друбулом: m'= n50 .V , 20 55 (3), де V є нагріваним об'ємом приміщення. У варіанті середнє значення витрати m' оновлення повітря можна отримати на основі вимірювань інших індикаторів, відмінних від індикатора n50, або за допомогою нормативних методів обчислення, відмінних від методу із застосуванням вищезгаданого відношення (3). Зокрема, підхід, який є альтернативою правилу Друбула для визначення значення витрати m' 6 UA 110492 C2 5 10 15 оновлення повітря на основі вимірюваного значення n50, полягає в оцінці ступені інфільтрації повітря, основаній на емпіричній моделі, запропонованій в нормі NF EN ISO 13790, додаток G. Якщо в ході способу визначення коефіцієнта K працює стаціонарна система вентиляції, витрата m' включає в себе внесок оновлення повітря, пов'язаного з цією системою вентиляції, який потрібно враховувати в доповнення до оновлення повітря за допомогою інфільтрації. Витрату оновлення повітря, пов'язану зі стаціонарною системою вентиляції, можна визначити за допомогою вимірювання витрати повітря на рівні кожного вентиляційного отвору. Якщо випробування проводять, переважно нагріваючи масу, а не внутрішнє повітря приміщення, або якщо коефіцієнт тепловтрат обчислюють на основі температур стін, а не температур кімнатного повітря, обчислений коефіцієнт тепловтрат Kcalc не ідеально відображає реальні втрати, оскільки він не враховує теплообмін між стіною і навколишнім повітрям. Це можна частково виправити за рахунок визначення коефіцієнта hi конвективно-радіаційного обміну. Коефіцієнт hi можна розрахувати, знаючи кімнатну температуру і чорної кулі кульового термометра приміщення, а також швидкість повітря, за допомогою наступного відношення, 3 визначеного в RT 2005: hi=2,5+4.σ.εi.Tmi , де Tmi є середньою радіаційною температурою, яка, згідно з нормою NF EN ISO 7726, при стандартній кулі діаметром 85 мм з випромінювальною здатністю 0,95 пов'язана з температурою кулі Tg, кімнатною температурою T u і швидкістю повітря  a :  20  1/ 4 Tmi  (Tg  273 ) 4  2,5  10 8   0,6 (Tg  Ta )  273 . a У варіанті, якщо середню радіаційну температуру T mi визначити неможливо, можна прийняти коефіцієнт hi конвективного обміну за відомий. Зокрема, коефіцієнт hi конвективного обміну 2 можна прийняти в значенні 8 Вт/м .К, яке є порядком величини, рекомендованим RT 2005 в правилах Th-U. У цьому випадку скорегований коефіцієнт K тепловтрат дорівнює: 25 1 K corr 30 35 40 45 50 55  1 K calc  1 , hi A T (4). Об'єктом винаходу є також пристрій для застосування описаного вище способу, який містить щонайменше один температурний датчик, який вимірює температуру всередині приміщення T ik, і пристрій рівномірного обігріву приміщення, який містить кероване джерело потужності. Згідно з переважною відмітною ознакою такого пристрою, пристрій обігріву нагріває напряму масу приміщення, тобто теплову ємність приміщення, а не тільки повітря всередині приміщення, і температурний датчик вимірює температуру в повітрі всередині приміщення. Як було вказано вище, приклади пристроїв обігріву, які нагрівають напряму масу приміщення, включають в себе нагрівальні плівки, які укладаються на підлогу приміщення, або стаціонарні системи обігріву через підлогу приміщення. Вибір пристрою, який поєднує в собі прямий обігрів маси приміщення і вимірювання температури в повітрі всередині приміщення, представляє особливий інтерес для здійснення заявленого способу. Дійсно, якщо вибрати вимірювання температури стін, то, щоб досягти хорошої оцінки середньої температури в кімнаті, необхідно провести вимірювання температури на декількох стінах кімнати, потім визначити середнє значення цих температур стін, причому при будь-якій рівномірності обігріву. Якщо ж вибрати вимірювання температури повітря, досить тільки одного вимірювання в об'ємі повітря по суті в центрі кімнати, щоб отримати значення, яке характеризує середню температуру в кімнаті, за умови, що обігрів є досить рівномірним. Вимірювання температури в повітрі дозволяє, таким чином, скоротити число вимірювань, які проводяться в рамках способу відповідно до винаходу, оскільки його здійснюють в кімнаті, яка нагрівається практично рівномірно. Однак, як було вказано вище, рівномірного обігріву досягають легше і швидше з пристроєм обігріву, який нагріває напряму масу приміщення, ніж з пристроєм конвективного обігріву, який нагріває, насамперед, повітря всередині приміщення. Таким чином, завдяки комбінації прямого обігріву маси приміщення і вимірювання температури в повітрі всередині приміщення, застосування способу відповідно до винаходу стає більш простим, а його тривалість скорочується. Згідно з іншою переважною відмітною ознакою, пристрій додатково містить центральний електронний блок, який містить засоби для зчитування вимірювань температури всередині приміщення, засобу для обчислення коефіцієнта K тепловтрат приміщення на основі зчитаних вимірювань температури і засобу автоматичного керування джерелом потужності залежно від зчитаних вимірювань температури. 7 UA 110492 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Такий пристрій автоматичного керування використовує сигнали температури, які враховуються не тільки для обчислення коефіцієнта K тепловтрат приміщення, але також для автоматичного керування джерелом потужності, що забезпечує обігрів приміщення. Переважно обробку температурних даних забезпечує центральний електронний блок, який зв'язаний з внутрішньою програмою керування пристрою, виконаною таким чином, щоб будь-яка зміна температури, відповідна попередньо визначеним критеріям способу відповідно до винаходу, зокрема, критеріям, які описують лінійність зміни T ik(t) за інтервал часу, стабільність температури зовнішнього повітря T ek і т.д., дозволяло керувати інтенсивністю потужності обігріву в приміщенні. Наприклад, тест, який такий пристрій автоматичного керування може запустити самостійно, містить наступну послідовність етапів: - запуск процедури; - приведення в дію пристрою обігріву; - якщо зміна Ti1(t) температури, яка вимірюється всередині приміщення під час обігріву приміщення, є по суті лінійною і температура зовнішнього повітря T e1 є стабільною з урахуванням попередньо визначених критеріїв, - обчислення і збереження в пам'яті значення нахилу α1 дотичної до кривої нагрівання Ti1(t) і вимкнення пристрою обігріву; - якщо зміна Ti2(t) температури, яка вимірюється всередині приміщення під час охолодження приміщення, є по суті лінійною і температура зовнішнього повітря Te1 є стабільною з урахуванням попередньо визначених критеріїв, - обчислення і збереження в пам'яті значення нахилу 2 дотичної до кривої охолодження T i2(t); - на основі збережених в пам'яті значень нахилів 1 і 2- обчислення коефіцієнта K тепловтрат приміщення. Пристрій обігріву пристрою автоматичного керування може бути пристроєм обігріву, зв'язаним з тестованим приміщенням, або пристроєм обігріву, який додається спеціально для здійснення випробувань. Точно так само, датчики вимірювання температури пристрою автоматичного керування можуть бути зв'язаними з приміщенням або встановленими додатково. Як було вказано вище, датчики вимірювання температури переважно є датчиками вимірювання температури в повітрі, а не датчиками вимірювання температури стін всередині приміщення. Згідно з переважною відмітною ознакою, внутрішня програма керування пристрою виконана таким чином, щоб кожен тест, який автономно запускається пристроєм автоматичного керування, переважно проводився вночі і, якщо до цього вже були проведені вимірювання, пристрій автоматичного керування оптимізує цикл кожного тесту таким чином, щоб мінімізувати його тривалість і максимізувати точність характеристики. Переважно критерії способу, які використовуються пристроєм автоматичного керування, враховують точність вимірювання температури, тобто точність визначення нахилу зміни температури. Чим нижча точність вимірювання, тим більше часу займе вимірювання для забезпечення правильного визначення нахилу. Під час фаз охолодження критерій потрібно визначати таким чином, щоб нахил по абсолютній величині мав максимальне значення, при цьому потрібно уникати будь-якого майже нульового нахилу. Переважно у випадку пристрою, який використовує системи обігріву, і датчики, які знаходяться в приміщенні стаціонарно, можна оптимізувати керування обігрівом пристроєм автоматичного керування залежно від заселення приміщення і від його термічних характеристик K і С. Об'єктом винаходу є також носій для запису інформації, який містить команди для здійснення, - в рамках описаного вище способу: - етапів обчислення коефіцієнта K тепловтрат приміщення на основі зчитаних вимірювань температури; - етапи автоматичного керування джерелом потужності залежно від зчитаних вимірювань температури, коли ці команди виконує електронний обчислювальний блок. Відмітні ознаки і переваги винаходу будуть більш очевидні з нижченаведеного опису декількох варіантів виконання способу і пристрою відповідно до винаходу, представлених як приклади з посиланнями на прикладені фіг. 3-8, на яких: Фіг. 3 - схематичний вигляд індивідуального будинку, для якого необхідно визначити коефіцієнт K тепловтрат відповідно до винаходу, причому цей будинок обладнаний тепловим насосом як керованим джерелом потужності, яке живить систему обігріву через підлогу. Фіг. 4 - крива, яка характеризує зміну температури T ik всередині будинку, показаного на фіг. 3, залежно від часу в ході здійснення способу відповідно до винаходу. 8 UA 110492 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Фіг. 5 - крива, яка характеризує зміну температури T i1 всередині будинку, показаного на фіг. 3, залежно від часу для першого періоду часу D1, протягом якого в будинку застосовують нульову задану потужність нагрівання Pimp1, тобто цей перший період часу відповідає відсутності обігріву в будинку. Фіг. 6 - крива, яка характеризує зміну температури T i2 всередині будинку, показаного на фіг. 3, залежно від часу для другого періоду часу D 2, протягом якого в будинку застосовують не нульову задану потужність нагрівання Pimp2. Фіг. 7 - схематичний вигляд бунгала, в якому необхідно визначити коефіцієнт K тепловтрат відповідно до винаходу, при цьому обігрів бунгала забезпечують електричні конвектори. Фіг. 8 - крива, яка характеризує зміну температури Tik всередині бунгала, показаного на фіг. 7, залежно від часу в ході здійснення заявленого способу для першого періоду часу D 1, протягом якого в бунгалі застосовують нульову задану потужність нагрівання P imp1, тобто цей перший період часу відповідає відсутності обігріву в бунгалі, і для другого періоду часу D 2, який йде за ним, протягом якого в бунгалі застосовують не нульову задану потужність нагрівання Pimp2. ПРИКЛАД 1 Спосіб відповідно до винаходу застосовують для визначення коефіцієнта K тепловтрат показаного на фіг. 3 індивідуального будинку 1 сучасної побудови, обладнаного тепловим насосом 2. Тепловий насос 2 живить систему 3 обігріву через підлогу, забезпечуючи рівномірний обігрів будинку. Зокрема, система 3 обігріву через підлогу забезпечує такий обігрів будинку 1, при якому температура стін всередині будинку по суті дорівнює температурі повітря всередині будинку. Коефіцієнт K тепловтрат будинку можна визначати в рамках діагностики енергетичних характеристик будинку, наприклад, щоб перевірити, що будинок 1 задовольняє певним стандартам якості з точки зору теплоізоляції, таким як стандарт ВПС або стандарт Passivhaus. Потужність обігріву, яка забезпечується тепловим насосом 2 для обігріву будинку, можна легко визначити, зокрема, виходячи з ККД теплового насоса, як було вказано вище. Таким чином, тепловий насос 2 являє собою кероване джерело потужності, яке генерує імпульси обігріву будинку, тобто задані потужності Pimpk нагрівання, які необхідні для здійснення заявленого способу. У цьому прикладі значення ККД теплового насоса 2 дорівнює 4,23. Спосіб визначення коефіцієнта K тепловтрат будинку 1 здійснюють, коли будинок пустий. Крім того, будинок 1 обладнаний стаціонарною системою вентиляції, яка містить два однонаправлених і регульованих по рівню вологості керованих механічних вентиляторів КМВ, які не вимикаються під час здійснення способу. Однак, оскільки будинок 1 пустий і періоди вимірювання є відносно короткими, можна вважати, що ці вентилятори КМВ в ході способу не спрацьовують. Як було вказано вище, спосіб відповідно до винаходу переважно здійснюють загалом безперервно протягом одного періоду часу. Це стосується прикладу, представленого на фіг. 46, оскільки, як видно з фіг. 4, другий період часу D2, протягом якого в будинку 1 застосовують не нульову задану потужність нагрівання Pimp2, йде безпосередньо за першим періодом часу D1, протягом якого в будинку застосовують нульову задану потужність нагрівання P imp1. У прикладі, представленому на фіг. 4-6, спосіб здійснюють протягом безперервного періоду часу, який триває 1500 хвилин і який починається на початку ночі і продовжується протягом наступного дня. За цей період часу в 1500 хвилин зареєстроване сонячне випромінювання є слабким, оскільки під час здійснення способу погода була хмарною. Крім того, в ході здійснення способу всі віконниці будинку були закриті. У цих умовах впливом сонячного випромінювання на обігрів будинку 1 можна нехтувати. Крім того, в будинку 1 в ході способу не застосовували ніякого іншого джерела потужності, крім джерела, яке використовується для створення імпульсів обігріву. Таким чином, для кожного періоду часу D1 і D2 єдиною потужністю, яка враховується в енергетичному балансі, є задана потужність нагрівання Pimp1 або Pimp2. На першому етапі способу, який відповідає першому періоду часу D1, в будинку 1 застосовують нульову першу задану потужність обігріву Pimp1, починаючи від початкової температури Ti1d=17C, тобто система 3 обігріву під час цього періоду D1 не працює. Кімнатну температуру Ti1 всередині будинку вимірюють кожні дві хвилини в двох різних кімнатах будинку, а саме у вітальні і в одній кімнаті. Для цього в кожній з цих двох кімнат встановили температурний датчик в навколишньому повітрі на висоті 180 см. У цьому прикладі зміна кімнатної температури, яка вимірюється всередині вітальні, і зміна кімнатної температури, яка вимірюється всередині кімнати, є майже однаковими. Дійсно, обігрів будинку 1 є виключно рівномірним, тому кімнатна температура є однаковою у всіх кімнатах 9 UA 110492 C2 5 10 15 20 25 30 будинку. На фіг. 4-6 показана тільки зміна кімнатної температури всередині основної кімнати, при цьому мається на увазі, що кімнатна температура всередині спальні має аналогічний профіль. На фіг. 5 показана зміна внутрішньої температури Ti1 будинку залежно від часу протягом періоду часу D1. Як видно з цієї фігури, крива зниження температури будинку 1 має по суті лінійну частину в інтервалі часу Δt1. Якщо виразити цю лінійну частину кривої у вигляді рівняння, то отримаємо: Ti1=16,5С-0,003(t-800), де t виражений в хвилинах. На фіг. 5 показана також зміна температури зовнішнього повітря Tе1 за період часу D1. Температура зовнішнього повітря Tе1 в інтервалі часу t1 є досить стабільною, щоб її можна було вважати по суті постійною і рівною середній температурі за інтервал часу t1, тобто в цьому прикладі Tе1m=5С. На другому етапі способу, який відповідає другому періоду часу D 2, в будинку 1 вмикають обігрів, застосовуючи другу задану потужність нагрівання Pimp2 будинку 1, яка дорівнює максимальній потужності, яка видається тепловим насосом 2, тобто P imp2=ККД×5000 Вт=4,23×5000 Вт, починаючи від початкової температури T i2d=15 °C. Як і на першому етапі, кімнатну температуру Ti2 всередині будинку вимірюють кожні десять хвилин за допомогою двох температурних датчиків, встановлених відповідно в основній кімнаті і в спальні будинку в навколишньому повітрі на висоті 180 см. У цьому випадку вимірювання також показують, що зміна кімнатної температури всередині основної кімнати і зміна кімнатної температури всередині спальні є майже однаковими. На фіг. 6 показана крива, яка характеризує зміну внутрішньої температури T i2 будинку залежно від часу протягом періоду часу D2. Як видно з цієї фігури, крива підвищення температури будинку 1 має по суті лінійну частину в інтервалі часу t2. Якщо виразити цю лінійну частину кривої у вигляді рівняння, то отримаємо: Ti2=16,2 °C+0,014(t-1730), де t виражений в хвилинах. На фіг. 6 показана також зміна температури зовнішнього повітря T е2 за період часу D2. Як і на першому етапі, температура зовнішнього повітря T е2 в інтервалі часу t2 є досить стабільною, щоб її можна було вважати по суті постійній і рівній середній температурі за інтервал часу t2, тобто в цьому прикладі Tе2m=14 °C. Співвідношення 1 між, з одного боку, нахилом α1 прямою, яка характеризує зміну 2 величини Ti1(t), і, з іншого боку, нахилом 2 прямої, яка характеризує зміну величини T i2(t), дорівнює, таким чином, 1 0,003 .  2 0,014 Оскільки, згідно з вказаним вище рівнянням (2), співвідношення нахилів 35 40 45 50 1 2 дорівнює Ptot1  1m .K то якщо взяти θ1m=10,9C, θ2m=3,9C, Pimp1=0 Вт, Pimp2=4,23×5000 Вт, отримуємо Ptot2   2m .K значення коефіцієнта K тепловтрат будинку 1: Kcalc=386 Вт/К. На практиці етапи зчитування внутрішньої Tik і зовнішньої Tek температур і обчислення коефіцієнта K тепловтрат на основі зчитаних температур можна здійснювати за допомогою мікропроцесора або будь-якого іншого відповідного електронного обчислювального блока. 2 При обігріві через масу будівлі можна застосовувати відношення (4), і при h i=8 Вт/м .К і 2 АТ=736 м отримуємо: Kcorr=362 Вт/К. Значення коефіцієнта тепловтрат Kcorr будинку 1, визначене за допомогою заявленого способу, можна порівняти із середнім статичним значенням Ks коефіцієнта тепловтрат. Це середнє статичне значення Ks розраховують на основі енергоспоживання теплового насоса 2, яке вимірюють один раз на тиждень протягом тринадцяти зимових тижнів в заселеному будинку і при заданій статичній температурі T is всередині будинку 20С. Виключивши частку споживання, пов'язану з гарячою технічною водою, середнє статичне значення Ks коефіцієнта тепловтрат оцінюють приблизно в 430 Вт/К. Це середнє статичне значення K s має такий же порядок величини, що і значення коефіцієнта тепловтрат Kcorr, визначене за допомогою заявленого способу. 10 UA 110492 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Різниця між двома значеннями Ks і Kcorr може бути пов'язана з різними умовами заселення будинку 1, з одного боку, для здійснення способу відповідно до винаходу і, з іншого боку, для оцінки середнього статичного значення Ks. Дійсно, заявлений спосіб здійснювали в пустому будинку, тоді як середнє статичне значення Ks було визначене для будинку з чотирма мешканцями, що передбачає додаткові енергетичні витрати, зокрема, що стосується витрати оновлення повітря, пов'язаної з регульованими по вологості вентиляторами КМВ і, з точки зору потужності, пов'язаної з сонячним випромінюванням або з роботою електропобутових приладів. У будинку 1 був також зроблений тест з нагнітанням повітря. Цей тест приводить до 3 значення 7,35 індикатора n50 при об'ємі будинку 1, який обігрівається в 688 м . За допомогою відношення (3) можна вивести середнє значення витрати m' оновлення повітря в будинку 1: 3 m'=250 м /год. У результаті, вплив інфільтрацій повітря можна представити, як: m'.Cp=85 Вт/К. Якщо передбачити, що в періоди часу D1 і D2 обидва регульованих по вологості вентилятори КМВ будинку 10 не вмикалися, можна зробити висновок, що внесок тепловтрат через теплопередачу дорівнює: HT=UAT=Kcorr-m'.Cp=277 Вт/К. Крім того, як було вказано вище, спосіб відповідно до винаходу дозволяє набути значення інерції або дійсної теплоємності С будинку 1, тобто енергію, необхідну для підвищення кімнатної температури будинку на 1 K при постійній зовнішній температурі: С=80 МДж/К. ПРИКЛАД 2 Як показано на фіг. 7 і 8, спосіб відповідно до винаходу застосовують для визначення коефіцієнта K тепловтрат бунгала 10, яке має внутрішній об'єм Vi 5,8 м×2,1 м×2,6 м і яке містить два вікна з потрійних склопакетів. Оболонка бунгала 10 складається з ізолюючих сендвічпанелей, з'єднаних за допомогою металевого каркаса. У оболонку додана додаткова ізоляція у вигляді скловолокна товщиною 40 мм і у вигляді гіпсової плити для внутрішньої обшивки оболонки. Повітропроникність, виміряна за допомогою індикаторного газу, становить 0,43 об'єму/година. Спосіб застосовували у пустому бунгалі. Обігрів бунгала 10 забезпечують електричні конвектори 20, які мають виміряну реальну потужність 1880 Вт. Конвектори дозволяють нагрівати повітря в бунгалі, і оскільки об'єм бунгала є невеликим, обігрів бунгала є рівномірним. Конвектори 20 утворюють кероване джерело потужності, яке забезпечує генерування імпульсів обігріву бунгала, тобто задані потужності нагрівання Pimpk, які необхідні для здійснення заявленого способу. При обігріві задане значення дорівнює 32С, виміряне за допомогою кульового термометра, вміщеного в центрі об'єму повітря. Спосіб відповідно до винаходу здійснюють безперервно за один нічний період, щоб не враховувати вплив сонячного випромінювання на обігрів бунгала 10. Починаючи з внутрішньої температури бунгала Ti1d=32C здійснюють охолодження бунгала в перший період часу D1 з 23 годин до 3 годин, що відповідає нульовій заданій потужності нагрівання P imp1, потім обігрів бунгала у другий період часу D2, з 3 годин до 8 годин, при заданій потужності нагрівання Pimp2 в 1880 Вт. Таким чином, другий період часу D2 йде відразу за першим періодом часу D1. У ході способу в бунгалі 10 не застосовують ніяких інших джерел потужності, крім джерела, яке використовується для застосування імпульсів обігріву в рамках способу. Таким чином, для кожного періоду часу D1 і D2 єдиною потужністю, яка враховується в енергетичному балансі, є задана потужність Pimp1 або Pimp2 нагрівання. На першому етапі способу, який відповідає першому періоду часу D 1, в бунгалі 10 застосовують нульову першу задану потужність нагрівання Pimp1, починаючи від початкової температури Ti1d=32 °C, тобто конвектори 2 під час цього періоду D1 не працюють. Кімнатну температуру Ti1 всередині бунгала вимірюють кожні десять секунд. Для цього в центрі бунгала вміщують кульовий термометр. На фіг. 8 показана крива, яка характеризує зміну внутрішньої температури T i1 бунгала залежно від часу протягом періоду часу D 1. Як видно з цієї фігури, крива зниження температури бунгала 10 має по суті лінійну частину в інтервалі часу t1. Якщо виразити цю лінійну частину кривої у вигляді рівняння, то отримаємо: Ti1=26,5 °C-0,00053t, де t виражений в секундах. На фіг. 8 показана також зміна температури зовнішнього повітря T е1 за період часу D1. Температура зовнішнього повітря Tе1 в інтервалі часу t1 є досить стабільною, щоб її можна було вважати по суті постійною і рівною середній температурі за інтервал часу t1, тобто в цьому прикладі Tе1m=13,4 °C. 11 UA 110492 C2 5 10 15 На другому етапі способу, який відповідає другому періоду часу D 2, в бунгалі 10 вмикають обігрів, застосовуючи другу задану потужність нагрівання Pimp2 в бунгалі, яка дорівнює 1880 Вт, починаючи від початкової температури T i2d=22 °C. Як і на першому етапі, кімнатну температуру Ti2 всередині будинку вимірюють кожні десять секунд за допомогою кульового термометра, вміщеного в центрі бунгала. На фіг. 8 показана крива, яка характеризує зміну внутрішньої температури T i2 бунгала залежно від часу протягом періоду часу D2. Як видно з цієї фігури, крива підвищення температури бунгала 10 має по суті лінійну частину в інтервалі часу t2. Якщо виразити цю лінійну частину кривої у вигляді рівняння, то отримаємо: Ti2=28,9 °C+0,00179t, де t виражений в секундах. На фіг. 8 показана також зміна температури зовнішнього повітря T е2 за цей же період часу D2. Як і на першому етапі, температура зовнішнього повітря T е2 в інтервалі часу t2 є досить стабільною, щоб її можна було вважати по суті постійною і рівною середній температурі за інтервал часу t2, тобто в цьому прикладі Tе2m=11,8 °C. Співвідношення 1 між, з одного боку, нахилом 1 прямої, яка характеризує зміну величини 2 Ti1(t), і, з іншого боку, нахилом 2 прямої, яка характеризує зміну величини T i2(t), дорівнює, таким чином, 1 0,00053 .  2 0,00179 Оскільки, згідно з вказаним вище рівнянням (2), співвідношення нахилів 20 25 30 35 40 45 50 1 2 дорівнює Ptot1  1m .K то якщо взяти 1m=11,7 °C, 2m=18,1 °C, Pimp1=0 Вт, Pimp2=1880 Вт, отримуємо Ptot2   2m .K значення коефіцієнта тепловтрат Кcalc бунгала 10: Kcalc=32,6 Вт/К. На практиці етапи зчитування внутрішньої Tik і зовнішньої Tek температур і обчислення коефіцієнта K тепловтрат на основі зчитаних температур можна здійснювати за допомогою мікропроцесора або будь-якого іншого відповідного електронного обчислювального блока. У цьому прикладі проводять обігрів внутрішнього повітря бунгала 10 і для обчислення коефіцієнта тепловтрат використовують внутрішні температури чорної кулі термометра, які близькі до кімнатних температур всередині бунгала. При цьому немає необхідності коректувати обчислене значення коефіцієнта тепловтрат Kcalc за допомогою відношення (4). Значення коефіцієнта тепловтрат Kcalc бунгала 10, визначене за допомогою заявленого способу, можна порівняти з середнім статичним значенням Ks коефіцієнта тепловтрат. Оцінку цього середнього статичного значення Ks здійснюють в безперервному режимі. На практиці вважається, що безперервний режим встановився, коли температура стін бунгала стає стабільною, і температура повітря також є стабільною. Оцінка K s була зроблена під час тривалого випробування, протягом якого за період часу тривалістю 8 годин з 23 годин до 7 годин вимірювали середню потужність Pm, необхідну для підтримки стабільної кімнатної температури Ti всередині бунгала, при цьому протягом цього періоду температура зовнішнього повітря Ті переважно є також стабільною. Потім розраховують середнє статичне значення Ks коефіцієнта тепловтрат за допомогою відношення: Pm=KsAT(Ti-Te) Розраховане таким чином середнє статичне значення Ks коефіцієнта тепловтрат складає біля 32,7 Вт/К, яке близьке до значення коефіцієнта тепловтрат Kcalc, визначене за допомогою заявленого способу. Це підтверджує вірність моделі, яка використовується. Середнє значення витрати m' оновлення повітря в бунгалі дорівнює: 3 m'=0,43 Vi=13,62 м /годину. Звідси виходить, що внесок інфільтрацій повітря дорівнює: m'.Cp=4,6 Вт/К. Можна зробити висновок, що внесок тепловтрат через теплопередачу дорівнює: HT=UAT=Kcalc-m'.Cp=28,0 Вт/К. Крім того, як було вказано вище, спосіб відповідно до винаходу дозволяє отримати значення інерції або дійсної теплоємності С бунгала 10, тобто енергії, необхідної для підвищення кімнатної температури бунгала на 1 K при постійній зовнішній температурі: С=720 кДж/К. 12 UA 110492 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Для порівняння заявлений спосіб знову застосували для бунгала 10, але на цей раз в бунгалі 10 для внутрішньої обшивки оболонки бунгала застосували дві гіпсові плити, а не одну гіпсову плиту, як в попередньому прикладі. Всі інші параметри є ідентичними, зокрема, повітропроникність, виміряна за допомогою індикаторного газу, також дорівнює 0,43 об'єму/годину, і спосіб повністю здійснюють безперервно за один нічний період часу, під час якого бунгала є пустим. Цикли обігрів-охолодження ті ж, що і в попередньому прикладі. Таким чином, отримують значення коефіцієнта тепловтрат Кcalc бунгала 10: Kcalc=30,1 Вт/К. Оскільки внесок інфільтрацій повітря як і раніше рівний m'.Cp=4,6 Вт/К, можна зробити висновок, що внесок тепловтрат через теплопередачі дорівнює: HT=UAT=Kcalc-m'.Cp=25,5 Вт/К. При цьому значення інерції або дійсної теплоємності С бунгалом з двома гіпсовими плитами внутрішньої обшивки, тобто енергія, необхідна для підвищення кімнатної температури бунгала на 1 K при постійній зовнішній температурі, складає: С=1071 кДж/К, що відповідає збільшенню приблизно на 350 кДж/К дійсній теплоємності бунгала в порівнянні з таким же бунгалом, яке має тільки одну гіпсову плиту внутрішньої обшивки. Оцінка площі гіпсу, доданої, щоб перейти від однієї до двох гіпсових плит внутрішньої обшивки бунгала, показує, що приріст інерції становить 400 кДж/К. Таким чином, спосіб відповідно до винаходу дозволяє диференціювати K і С. ПРИКЛАД 3 Щоб перевірити достовірність гіпотез, на яких оснований заявлений спосіб, були проведені віртуальні випробування за допомогою програми TRNSYS на умовному будинку, який має 2 житлову частину 12,10 м×9,90 м×2,50 м і загальну площу втрат S=350м . Зокрема, були проведені дві серії обчислень: - перша серія, відповідна безперервному режиму, отриманому з не реалістичним метеорологічним файлом без сонця, в якому зовнішня температура встановлена в значенні 10С і потужність в значенні 30 кВт протягом часу, необхідного до стабілізації температур (максимум 400 годин); - друга серія, відповідна перехідному режиму, отриманому з реалістичним метеорологічним файлом, тобто 3 дні в березні при кліматі, відповідному місту Шамбері, при подачі потужності, розподіленій рівномірно, або через підлогу на поверхні (не в глибині), або через повітря, в значенні 30 кВт з 19 годин до півночі і 3 кВт протягом наступних 36 годин після встановлення на 19С протягом дня. Були проведені дві серії випробувань без заселення і без внутрішнього додавання тепла. Кожен раз інфільтрації спочатку не враховувалися, а потім враховувалися. Випадок безперервного режиму дозволяє отримати теоретичний коефіцієнт K тепловтрат будинку. Розглядаючи обігрів через повітря і без інфільтрації, отримуємо K calc=167 Вт/К. У тих же умовах при перехідному випадку, застосовуючи спосіб відповідно до винаходу, отримуємо Kcalc=164 Вт/К, тобто менше 2 % відхилення від значення, отриманого для випадку безперервного режиму. Це підтверджує, що заявлений спосіб забезпечує хорошу оцінку коефіцієнта K тепловтрат. Повторивши обидві серії обчислень в тих же умовах, але з додаванням тепла через підлогу замість обігріву через повітря, отримуємо відповідно Kcalc=177 Вт/К у випадку безперервного режиму і Kcalc=181 Вт/К у випадку перехідного режиму із застосуванням способу відповідно до винаходу. Вважаючи, що коефіцієнт конвективного обміну h між стінами і навколишнім повітрям 2 становить 8 Вт/м .К і застосовуючи відношення (4), отримуємо Kcorr=166 Вт/К у випадку безперервного режиму і Kcorr=170 Вт/К у випадку перехідного режиму. Це підтверджує, що у відсутність інфільтрацій можна використовувати прямий обігрів маси приміщення. Нарешті, розглядаючи більш реалістичний випадок з додаванням тепла через підлогу і з інфільтраціями 0,4 об'єму/годину, отримуємо Kcalc=220 Вт/К в перехідному випадку, застосовуючи спосіб відповідно до винаходу. Передбачивши, що описану вище корекцію відношення (4) можна застосувати навіть за відсутності інфільтрацій, щоб враховувати теплообмін між стінами і навколишнім повітрям при коефіцієнті конвективного обміну h, взятому 2 в значенні 8Вт/м .К, отримуємо Kcorr=204 Вт/К на рівні повітря. Враховуючи значення 3 інфільтрацій 0,4 об'єму/годину=120 м /годину, інфільтраційні втрати становлять 120 3 3 м /годину/3600с×1,2 кг/м ×1кДж/кг/К=0,04 кДж/с.К=40 Вт/К. Коефіцієнт тепловтрат тільки однієї захисної конструкції рівний при цьому 204 Вт/К-40 Вт/К=164Вт/К, тобто значення, дуже близьке до розрахункового значення в безперервному режимі. Це підтверджує, що навіть в присутності інфільтрацій можна застосовувати прямий обігрів маси приміщення і що, вимірюючи ці 13 UA 110492 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 інфільтрації, можна розмежувати тепловтрати через теплопередачі і тепловтрати через інфільтрації. Винахід не обмежується описаними вище прикладами. Зокрема, як вже згадувалося, заявлений спосіб можна здійснювати як з засобами обігріву, встановленими в приміщенні стаціонарно, так і з засобами обігріву, встановленими в приміщенні спеціально для здійснення способу, головне, щоб можна було визначити точно потужність, яка забезпечується цими засобами обігріву, необхідного з метою способу. Так, в прикладі будинку 1 спосіб відповідно до винаходу можна здійснювати, вимкнувши систему обігріву з тепловим насосом 2 будинку і застосувавши імпульси обігріву за допомогою пристрою обігріву, доданого в будинок, такого як пристрій, який містить електричні нагрівальні плівки, або пристрій, який комбінує електричні обігрівальні прилади конвективного типу і вентилятори. Як було указано вище, якщо значення дійсної теплоємності приміщення С не відоме, спосіб відповідно до винаходу використовує щонайменше дві різні задані потужності P impk обігріву приміщення. Переважно різницю між двома заданими потужностями P impk доводять до максимуму. Так, в попередніх прикладах вибрали максимальну потужність і нульову потужність. У варіанті можна вибрати дві не нульові задані потужності Pimpk, зокрема, відносно низьку потужність обігріву і максимальну потужність обігріву. Крім того, у випадку приміщення великого розміру, такого як багатоповерхова будівля, спосіб відповідно до винаходу можна застосовувати або для визначення коефіцієнта K тепловтрат приміщення у всьому його об'ємі, і в цьому випадку обігрів і перемішування повітря необхідно забезпечити у всьому приміщенні, або для визначення коефіцієнта K тепловтрат тільки частини приміщення. Так, у випадку багатоквартирної будівлі можна тестувати тільки одну квартиру будівлі. Для цього необхідно: - або враховувати тепловтрати за допомогою обчислення, однак все ж за умови, що загальні частини замірюваної квартири знаходяться в термічному стані, який характеризує їх нормальний стан заселення, зокрема, щоб звичайно заселені загальні частини мали кімнатну температуру близько 20С; - або у міру можливості мінімізувати тепловтрати, наприклад, за рахунок додаткової ізоляції загальних частин або за рахунок кондиціонування загальних частин таким же чином, як і замірюваної квартири, щоб забезпечувати температурне відхилення з двох сторін від загальної стіни, максимально близьке до нуля. Нарешті, як витікає з вищезгаданих прикладів, спосіб відповідно до винаходу представляє інтерес для визначення коефіцієнта K тепловтрат приміщень з хорошою теплоізоляцією. У цьому випадку легко розсіяти теплову потужність таким чином, щоб криву T ik(t) можна було вважати прямою. При інших конфігураціях приміщень, зокрема, старих споруд з менш ефективною теплоізоляцією, час реакції на імпульси обігріву Pimpk може бути дуже коротким, щоб зміну величини Tik(t) можна було вважати лінійною. У цьому випадку нелінійну зміну T ik(t) P можна моделювати за допомогою експонента типу (k (0)  impk ) exp( t / ) щонайменше за K R інтервал часу Δtk', де   є температурно-часовою константою приміщення. Коефіцієнт K C можна визначити, застосувавши тільки один імпульс обігріву приміщення при суворо не нульовій потужності Pimpk, після чого визначають таке значення К* коефіцієнта К, при якому Pimpk    k ( t )   K *  є прямою, де θk(t)=Tik(t)-Tekm', і Tekm' є середнім значенням вимірювань крива Ln  Pimpk     k (0 )  K *    температури зовнішнього повітря Tek за інтервал часу tk'. 45 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 1. Спосіб визначення коефіцієнта K тепловтрат приміщення, який відрізняється тим, що містить етапи, на яких: в пустому приміщенні проводять серію вимірювань щонайменше однієї температури всередині приміщення Tik в близькі інтервали часу щонайменше за два послідовних періоди часу Dk , відповідних різним потужностям обігріву Ptotk приміщення; визначають температуру зовнішнього повітря Tek в ці ж близькі інтервали часу; 14 UA 110492 C2 для кожного періоду часу Dk на основі зміни Tik (t) величини Tik залежно від часу: або, якщо існує інтервал часу t k , в якому зміна Tik (t) по суті є лінійною, в цьому інтервалі часу 5 10 15 t k визначають нахил  k дотичної до кривої Tik (t) і на основі нахилів  k виводять значення коефіцієнта K тепловтрат приміщення; або, якщо не існує інтервалу часу, в якому зміна Tik (t) по суті є лінійною, вибирають інтервал часу t k ' , в якому зміна Tik (t) є по суті експоненціальною типу exp( t / ) , де  є температурночасовою константою приміщення, і виводять значення коефіцієнта K тепловтрат приміщення, P P   яке є значенням таким, що крива Ln (k ( t )  totk ) /( k (0)  totk ) є прямою при K K   k (t )  Tik (t )  Tekm ' , де Tekm ' є середнім значенням вимірювань температури зовнішнього повітря Tek за інтервал часу t k ' . 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що для кожного періоду часу Dk потужність Ptotk обігріву приміщення включає в себе потужність нагрівання Pimpk , задану за допомогою керованого джерела потужності. 3. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що містить етапи, на яких: в пустому приміщенні і за два послідовних періоди часу D1 і D 2 : (і) в перший період часу D1 застосовують першу задану потужність нагрівання Pimp1 приміщення за допомогою керованого джерела потужності і проводять серію вимірювань щонайменше однієї температури всередині приміщення Ti1 за близькі інтервали часу, а також 20 визначають температуру зовнішнього повітря Te1 в ці ж близькі інтервали часу, потім (іі) у другий період часу D 2 застосовують другу задану потужність нагрівання Pimp2 приміщення за допомогою керованого джерела потужності, при цьому друга задана потужність Pimp2 нагрівання відрізняється від першої заданої потужності Pimp1 нагрівання, і проводять серію вимірювань щонайменше однієї температури всередині приміщення Ti2 за близькі інтервали часу, а також визначають температуру зовнішнього повітря Te2 в ці ж близькі інтервали часу; 25 по кожному з першого і другого періодів часу D1 і D 2 вибирають інтервал часу t1 або t 2 , в якому зміна Ti1(t ) або Ti2 (t ) є по суті лінійною, і за цей інтервал часу t1 або t 2 визначають нахил 1 або  2 дотичної до кривої (Tik ( t ))k 1 або 2 ; 1 виводять значення коефіцієнта K тепловтрат приміщення. 2 4. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що одна потужність серед першої заданої потужності Pimp1 нагрівання і другої заданої потужності Pimp2 нагрівання є нульовою, тоді як інша на основі відношення нахилів 30 35 40 45 потужність є ненульовою. 5. Спосіб за будь-яким з пп. 2-4, який відрізняється тим, що керованим джерелом потужності є стаціонарне обладнання приміщення. 6. Спосіб за будь-яким з пп. 2-4, який відрізняється тим, що керованим джерелом потужності є джерело, встановлене в приміщенні спеціально для здійснення способу. 7. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що в кожен період часу Dk температура зовнішнього повітря Tek є стабільною. 8. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що в кожен період часу Dk сонячне випромінювання є слабким, переважно нульовим. 9. Спосіб за п. 8, який відрізняється тим, що його здійснюють повністю за один нічний період. 10. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що в кожен період часу Dk будь-яка стаціонарна система вентиляції, встановлена в приміщенні, вимкнена. 11. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що визначення температури зовнішнього повітря Tek в згадані ті ж самі близькі інтервали часу отримують за допомогою серії вимірювань. 12. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що кожна серія вимірювань температури всередині приміщення включає в себе вимірювання кімнатної 15 UA 110492 C2 5 температури, вимірювання температури стін і/або вимірювання середньої радіаційної температури. 13. Пристрій для здійснення способу за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що містить щонайменше один температурний датчик, який вимірює температуру всередині приміщення Tik , і пристрій обігріву, для рівномірного обігріву приміщення, який містить кероване джерело потужності, а також електронний обчислювальний блок, що містить засоби для зчитування вимірювань температури усередині приміщення Tik і засоби для здійснення етапів обчислення способу, які являють собою визначення нахилів  k , або лінеаризацію зміни 10 15 20 25 P P   Ln (k ( t )  totk ) /( k (0)  totk ) , і обчислення коефіцієнта тепловтрат приміщення на основі K K   зчитаних вимірювань температури. 14. Пристрій за п. 13, який відрізняється тим, що пристрій обігріву нагріває напряму теплову ємність приміщення, і температурний датчик вимірює температуру в повітрі всередині приміщення. 15. Пристрій за будь-яким з пп. 13 і 14, який відрізняється тим, що електронний обчислювальний блок містить засоби автоматичного керування джерелом потужності в залежності від зчитаних вимірювань температури. 16. Спосіб визначення коефіцієнта K тепловтрат приміщення, дійсна теплова ємність C якого відома, де C є енергією, необхідною для підвищення кімнатної температури всередині приміщення на 1 K , тоді як температура зовнішнього повітря є постійною, який відрізняється тим, що містить етапи, на яких: в пустому приміщенні проводять серію вимірювань щонайменше однієї температури всередині приміщення Ti в близькі інтервали часу за один період часу, відповідний ненульовій потужності Ptot , обігріву приміщення; визначають температуру зовнішнього повітря Te в ці ж близькі інтервали часу; на основі зміни Ti ( t ) величини Ti , залежно від часу: або, якщо існує інтервал часу t , в якому зміна Ti ( t ) по суті є лінійною, в цьому інтервалі часу t визначають нахил  k дотичної до кривої Ti ( t ) і виводять значення коефіцієнта K тепловтрат приміщення на основі нахилу  k і дійсної теплової ємності C приміщення; 30 або, якщо не існує інтервалу часу, в якому зміна Ti ( t ) по суті є лінійною, вибирають інтервал часу t' , в якому зміна Ti ( t ) є по суті експоненціальною типу exp(Kt / C) , і виводять значення коефіцієнта тепловтрат приміщення, яке є значенням таким, що крива K P P   Ln (( t )  tot ) /( (0)  tot ) є прямою при (t )  Ti (t )  Tem ' , де Tem ' є середнім значенням K K   вимірювань температури зовнішнього повітря Te за інтервал часу t' . 16 UA 110492 C2 17 UA 110492 C2 18 UA 110492 C2 19 UA 110492 C2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 20