Спосіб навчання основ енерго- і ресурсозбереження із застосуванням термографічного методу контролю

Реферат: Спосіб навчання основ енерго- і ресурсозбереження із застосуванням термографічного методу включає вмикання джерела тепла та прогрів внутрішньої частини випробувального короба, що містить джерело тепла усередині, після чого фіксують температуру короба, а також наступну обробку результатів вимірювання на ПК. Вимірювання проводять із застосуванням короба, що містить набірну панель для монтажу зразків будівельних і теплоізоляційних матеріалів, вимірювання проводять усередині короба і зовні. А саме: за допомогою тепловізійної діагностики визначають температуру секторів поверхні, після чого отримані термограми із застосуванням ПК розшифровують із наданням чисельних значень параметрам, що характеризують теплопровідні властивості будівельних матеріалів і утеплювачів, після чого визначають шляхи конвективних втрат теплової енергії і складають рекомендації по їх усуненню. UA 115389 U (12) UA 115389 U UA 115389 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до моделювальних пристроїв для потреб навчання, а саме до способів навчання основ енерго- і ресурсозбереження, а саме до модельних випробувань теплопровідності різних видів захищаючих конструкцій будівель. Спосіб також може застосовуватись для проведення відповідних наукових досліджень. Відомим є спосіб навчання, який полягає у тому, що блок навчальної інформації у вигляді динамічної графіки та синхронізованого звукового супроводу, записаний попередньо на носії інформації, пред'являється учневі відповідно за навчальним сценарієм і після кожного кроку навчання, що являє собою мінімальний логічно завершений обсяг навчальної інформації, учень повинен виконати практичне завдання до цього кроку і при позитивному результаті виконання завдання учень переходить на черговий крок навчання, а при негативному результаті учень отримує додаткові пояснення і повертається до виконання цього чи подібного завдання [Пат. № 106960 UA, МПК G09B 5/06, G09B 7/04. Спосіб індивідуального навчання за допомогою комп'ютера / Зиновченко Олександр Миколайович. - З. № u201512073; заявл. 04.12.2015; опубл. 10.05.2016, бюл. № 9]. Відповідно до корисної моделі, блок навчальної інформації є поділений на навчальні сторінки, кожна з яких представляє окремий файл з графічною, звуковою та програмною інформацією, включає декілька кроків навчання і триває в середньому 2-3 хвилини, а навчальні сторінки організовані в комп'ютері таким чином, що учень може за своїм розсудом починати навчання з будь-якої сторінки і в будь-який час переходити на бажану сторінку. Корисна модель може бути використана для індивідуального навчання усталених дисциплін (або усталених розділів дисциплін), які переважно належать до точних наук. Недоліком способу є те, що в ньому не повною мірою забезпечено формування технологічної, проектувальної та комунікативної компетенцій тих, хто навчається, що знижує якість навчання. Відомим є спосіб навчання [Пат. № 88310 UA, МПК G09B 19/00, G09B 5/00. Спосіб навчання технічних дисциплін з електротехніки та електромеханіки / М.В. Загірняк, Д.Й. Родькін, О.П. Чорний, Т.П. Коваль, О.М. Кравець, С.С. Романенко; заявник та патентовласник Кременчуцький національний університет імені Михайла Остроградського. З. № u201311681; заявл. 03.10.2013; опубл. 11.03.2014, бюл. № 5], що включає презентацію та закріплення навчального матеріалу, для чого використовується програмно-методичний комплекс, який складається із апаратних засобів та програмного забезпечення. На персональні комп'ютери, які входять до складу комплексу встановлюється програмне забезпечення, що містить робочі та навчальні програми за фахом електротехніки та електромеханіки, методичні вказівки щодо виконання практичних та лабораторних робіт, електронні підручники, посібники, конспекти лекцій з дисциплін, для перевірки засвоєння теоретичного матеріалу особами, що навчаються. Використовується система контролю знань у вигляді тестових завдань, для відпрацювання лабораторних практикумів особа, що навчається, використовує апаратно-програмне забезпечення у вигляді віртуальних лабораторних стендів, які є аналогами фізичного обладнання, і з'єднані з реальним лабораторним обладнанням відповідним інтерфейсом для передачі даних. При наявності ключа доступу особа, що навчається, отримує можливість проводити лабораторні роботи або наукові дослідження через мережу Інтернет, при виконанні лабораторних робіт особа, що навчається, отримує зворотну інформацію від системи тестування виконання вірних/невірних дій під час проведення експерименту. Недоліком способу є те, що в ньому не повною мірою забезпечено формування комунікативної компетенції того, хто навчається, що знижує якість навчання. Якість навчання знижується через те, що пропонується індивідуальне навчання, але робота в сучасному світі є більш основаною на команді і спільних діях, а навчання є підготовкою до професійної діяльності. Найбільш близьким, до корисної моделі, що заявляється, є спосіб [Pat. No. 4,152,847 US, IPC G09B 23/16. Method and device for teaching the comparative measurement of heat flow / C. H. Peiffer. - Appl. No. 869,048; filed 13.01.1978; pub. date 08.05.1978], що включає застосування щонайменше одного теплового приймача для вибраного джерела променевої енергії у вибраних умовах, а саме в контейнері, виготовленому з відносно низькотеплопровідного матеріалу і виконаного з можливістю бути розділеним на щонайменше дві ідентичні камери. Винахід вибрано за найближчий аналог. Недоліком винаходу є не досить висока точність вимірювань, що досягається за визначених умов та із застосуванням обладнання, що пропонується в найближчому аналогу, та не досить висока технологічність способу. Корисна модель, що заявляється, спрямовується на підвищення точності та технологічності вимірювань теплопровідних властивостей будівельних матеріалів і утеплювачів. Корисна модель характеризується наступною сукупністю ознак. 1 UA 115389 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 За способом навчання основ енерго- і ресурсозбереження із застосуванням термографічного методу вмикають джерело тепла та прогрівають внутрішню частину випробувального короба, що містить джерело тепла усередині і набірну панель для монтажу зразків будівельних і теплоізоляційних матеріалів, після чого фіксують температуру усередині короба і зовні, а саме за допомогою тепловізійної діагностики визначають температуру секторів поверхні, після чого отримані термограми із застосуванням ПК розшифровують із наданням чисельних значень параметрам, що характеризують теплопровідні властивості будівельних матеріалів і утеплювачів, після чого визначають шляхи конвективних втрат теплової енергії і складають рекомендації по їх усуненню. Реалізація корисної моделі пояснюється кресленням, на якому представлено випробувальний стенд для вимірювань теплопровідних властивостей будівельних матеріалів і утеплювачів. Спосіб реалізується із застосуванням випробувального стенду (див. креслення) у формі теплоізольованого короба, 1, із джерелом тепла, 2, усередині та набірною панеллю, 3, для монтажу зразків будівельних і теплоізоляційних матеріалів. В лабораторних умовах студенти набувають навичок визначати теплоізоляційні властивості матеріалів захищаючих конструкцій будівель і споруд із застосуванням активної термографії. Придбання навичок розшифровки отриманих термограм здійснюється в комп'ютерному класі на базі програмного забезпечення, наприклад, Smart View. Основною характеристикою температурного поля, дефектності, що є індикатором, слугує величина локального температурного перепаду. Координати місця перепаду температур, його рельєф або, іншими словами, топологія температурного поля і його величина в градусах є функцією великої кількості чинників. Ці чинники при термографії можна розділити на внутрішні та зовнішні. Внутрішні чинники визначаються теплофізичними властивостями контрольованого об'єкта і дефекту, а також їх геометричними параметрами. Ці ж чинники визначають тимчасові параметри процесу теплопередачі, в основному, процесу розвитку температурного перепаду. Зовнішніми чинниками є характеристики процесу теплообміну на поверхні об'єкту контролю (найчастіше - величина коефіцієнта конвективної тепловіддачі), потужність джерела нагрівання і швидкість його переміщення уздовж об'єкту контролю. Основним інформаційним параметром при термографії є локальна різниця температур між дефектною і бездефектною областями об'єкта. Часовий хід перепаду характеризується кривою з максимумом. Це примушує у кожному конкретному випадку оптимальним чином вибирати момент реєстрації температурного перепаду. В основі аналітичного вирішення завдань активного теплового контролю (термографії) лежить рівняння теплопровідності. Процес перенесення тепла в середовищі за рахунок теплопровідності і конвекції характеризується відомим диференціальним рівнянням. В результаті можна визначити розподіл температур на об'єкті контролю залежно від його форми, розмірів, наявності дефектів. Зазвичай при термографії швидкість об'єкта контролю мала і конвекцією можна нехтувати. Рішення спрощується, якщо прийняти деякі допущення. Наприклад, в стаціонарному режимі. У разі швидких змін температури, коли об'єкт контролю не встигає повністю прогріватися, аналіз рівняння виконують з урахуванням похідної за часом. Застосування способу дозволяє визначати теплопровідні властивості будівельних матеріалів і утеплювачів без безпосереднього вимірювання температури на їх поверхні і з урахуванням загального обробного шару, що збільшує його технологічність. Застосування способу, що заявляється, знижує похибки вимірювань, порівняно із найближчим аналогом, до 10 %. Експериментальні дослідження застосування способу навчання в педагогічній практиці показали, що середній показник якісної успішності експериментальної групи, що навчалась із впровадженням корисної моделі, що заявляється, на 14,3 % перевищив цей показник контрольної групи, що навчалась за класичними методиками. Спосіб забезпечує формування технологічної, проектувальної, комунікативної та нормативно-правової професійних компетенцій. 55 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 Спосіб навчання основ енерго- і ресурсозбереження із застосуванням термографічного методу, що включає вмикання джерела тепла та прогрів внутрішньої частини випробувального короба, що містить джерело тепла усередині, після чого фіксують температуру короба, а також наступну 2 UA 115389 U 5 обробку результатів вимірювання на ПК, який відрізняється тим, що вимірювання проводять із застосуванням короба, що містить набірну панель для монтажу зразків будівельних і теплоізоляційних матеріалів, вимірювання проводять усередині короба і зовні, а саме за допомогою тепловізійної діагностики визначають температуру секторів поверхні, після чого отримані термограми із застосуванням ПК розшифровують із наданням чисельних значень параметрам, що характеризують теплопровідні властивості будівельних матеріалів і утеплювачів, після чого визначають шляхи конвективних втрат теплової енергії і складають рекомендації по їх усуненню. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 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 3