Спосіб визначення теплофізичних властивостей та теплових втрат

Реферат: Спосіб визначення теплофізичних властивостей огороджувальних конструкцій та теплових втрат включає циклічну зміну температури приміщення з одночасним вимірюванням теплової потужності джерела теплоти впродовж циклу, температур внутрішніх поверхонь огороджувальних конструкцій, внутрішнього і зовнішнього повітря та включає математичну процедуру ідентифікації шуканих параметрів за результатами вимірювання. При цьому циклічну зміну температури приміщення з одночасним вимірюванням теплової потужності джерела теплоти здійснюють впродовж однакових або змінних проміжків часу. UA 101564 U (12) UA 101564 U UA 101564 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до комунальної і промислової енергетики та може бути використана у методах визначення теплофізичних властивостей огороджувальних конструкцій та теплових втрат для архітектурних споруд. Відомо спосіб вимірювання теплофізичних характеристик матеріалів, що полягає в одночасному нагріванні зразка за лінійним законом з періодичними імпульсами, вимірюванні приросту його температури в часі та з метою підвищення продуктивності і інформативності процесу вимірювання теплофізичних характеристик матеріалів, особливо при значних теплових втратах, нагрівають періодичними імпульсами передню поверхню зразка і при вимірюванні приросту температури його задньої поверхні в часі визначають величину критерія Біо, вибираючи робочі точки на кривій перехідного процесу довільним чином, причому температуропровідність, теплопровідність та теплоємність визначають за математичними залежностями наведеними в [авторське свідоцтво SU 1721491 А1, Способ измерения теплофизических характеристик материалов]. Недоліками цього способу є обмежене застосування: лише до зразка з невеликими габаритними розмірами в лабораторних умовах та відсутність процедури ідентифікації визначених теплофізичних характеристик. Відомо спосіб визначення коефіцієнта теплопередачі огороджувальних конструкцій та теплових втрат, що включає циклічну зміну температури повітряного простору: період прискореного нагрівання (для приміщення - нагрівання за постійної потужності матами з електричним кабелем або для приміщень будинку - існуючою вентиляційною системою опалення, при визначенні теплових надходжень системою - кондиціювання) та наступний період вільного охолодження з одночасним вимірюванням значень температури внутрішнього і зовнішнього повітря, та включає математичну процедуру обробки результатів вимірювань [Pandraud G, Mangematin E, Roux D and Quentin E, QUB: a new rapid building energy diagnosis method. In: Proceedings of the CLIMA 2013 11th REHVA World Congress and 8th International Conference on IAQVEC, 16th-19th June 2013, Prague, Czech Republic]. Використання QUB методу дозволяє за короткий проміжок часу (наприклад, за годину, декілька годин, добу) визначити коефіцієнт теплопередачі та теплові втрати приміщення або будинку загалом. Недоліком даного способу є використання значної кількості нагрівальних матів розмірами від 0,2 м0,2 м0,005 м до 1 м1 м0,005 м, які необхідно розподілити в повітряному просторі приміщення з метою досягнення його однорідності температури та відсутність процедури ідентифікації шуканих параметрів. Найближчим аналогом є спосіб, що включає циклічну зміну температури повітряного простору приміщення або будинку: період нагрівання існуючою системою опалення та наступний період вільного охолодження з одночасним вимірюванням значень питомого теплового потоку сонячного випромінювання та температури внутрішнього і зовнішнього повітря, та включає крупновузлову теплофізичну модель процесу теплових втрат і математичну процедуру ідентифікації шуканих параметрів за результатами вимірювання [Peder Bacher, Henrik Madsen Identifying suitable models for the heat dynamics of buildings // Energy and Buildings. - 2011. - № 43. - p. 1511-1522]. Недоліками цього способу є необхідність протягом опалювального періоду накопичення великої кількості значень параметрів, які вимірюються, наявність в процедурі ідентифікації параметрів статистичної обробки даних та необхідність процедури визначення оптимальної крупновузлової теплофізичної моделі процесу теплових втрат для конкретного об'єкта. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення способу визначення теплофізичних властивостей огороджувальних конструкцій та теплових втрат шляхом циклічної зміни температури приміщення за однаковий або змінний проміжок часу. Поставлена задача вирішується тим, що у способі визначення теплофізичних властивостей огороджувальних конструкцій та теплових втрат, що включає циклічну зміну температури приміщення з одночасним вимірюванням теплової потужності джерела теплоти впродовж циклу, температур внутрішніх поверхонь огороджувальних конструкцій, внутрішнього і зовнішнього повітря та включає математичну процедуру ідентифікації шуканих параметрів за результатами вимірювання, згідно з корисною моделлю, циклічну зміну температури приміщення з одночасним вимірюванням теплової потужності джерела теплоти здійснюють впродовж однакових або змінних проміжків часу. Технічним результатом корисної моделі є визначенні теплофізичні властивості огороджувальних конструкцій та теплові втрати, наприклад, в літню пору, за якими можна робити прогнозування величин шуканих параметрів на зимову пору і навпаки. А також, у відповідності до даного способу за отриманими результатами можна складати або перевіряти енергетичні паспорти будівель (ДБН В.2.6-31:2006, додаток Ф) та оптимізувати генерацію і 1 UA 101564 U 5 10 15 20 25 споживання теплової енергії. Крім того, можна проводити дослідження змін теплофізичних характеристик конструкцій в часі або дослідження змін теплофізичних характеристик конструкцій внаслідок впливу умов, наприклад погодних. Отримані дані також можуть бути використані при проектуванні або енергоаудиті системи опалення. Спосіб визначення теплофізичних властивостей огороджувальних конструкцій та теплових втрат здійснюється наступним чином. Спочатку визначаються геометричні розміри огороджувальних конструкцій приміщення (будинку): зовнішніх та внутрішніх стін, вікон, підлоги та стелі або перекриттів, дверей, безпосередньо вимірюванням або з акту відповідності фактичних розмірів будівлі до проектних значень з архітектурно-будівельної документації. У відповідності до форми об'єкта та його розмірів складається просторова геометрична модель та математична модель теплового стану огороджувальних конструкцій. Далі, протягом будь-якого проміжку часу (від кількох годин до кількох місяців) забезпечується циклічна зміна температури внутрішнього повітря приміщення (будинку): період прискореного нагрівання та наступний періодом вільного охолодження, з одночасним вимірюванням теплової потужності джерела теплоти впродовж циклу. Можливі декілька варіантів використання джерел теплоти: 1) існуюча система опалення (вентиляції з чи без кондиціювання); 2) привнесене штучне джерело теплоти (наприклад, тепловентилятора чи охолоджувача повітря); 3) може бути використаний тепловий режими приміщення (будинку) внаслідок природного коливання температур внутрішнього і зовнішнього повітря. Також, вимірюють значення температур внутрішнього і зовнішнього повітря, температур внутрішніх поверхонь огороджувальних конструкцій та додатково можуть вимірювати температури зовнішніх поверхонь внутрішніх об'єктів. Після чого, здійснюється моделювання процесу нестаціонарної теплопередачі і теплопровідності в огороджувальних конструкціях із застосуванням процедури ідентифікації шуканих параметрів (теплофізичних властивостей огороджувальних конструкцій та теплових втрат). Крім того, окремо може бути врахований повітрообмін всередині існуючого приміщення (будинку). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 Спосіб визначення теплофізичних властивостей огороджувальних конструкцій та теплових втрат, що включає циклічну зміну температури приміщення з одночасним вимірюванням теплової потужності джерела теплоти впродовж циклу, температур внутрішніх поверхонь огороджувальних конструкцій, внутрішнього і зовнішнього повітря та включає математичну процедуру ідентифікації шуканих параметрів за результатами вимірювання, який відрізняється тим, що циклічну зміну температури приміщення з одночасним вимірюванням теплової потужності джерела теплоти здійснюють впродовж однакових або змінних проміжків часу. Комп’ютерна верстка О. Гергіль 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 2