Устройство для неразрушающего контроля теплозащитных свойств ограждающей строительной конструкции

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ ОГРАЖДАЮЩЕЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт тепло- и массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Драгун Владимир Леонидович Лещенко Владимир Григорьевич Щелак Татьяна Евгеньевна Данилова-Третьяк Светлана Михайловна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт теплои массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Устройство для неразрушающего контроля теплозащитных свойств ограждающей строительной конструкции, содержащее устанавливаемую на внутренней поверхности ограждающей строительной конструкции камеру с теплоизолирующим слоем, содержащую средство охлаждения, выполненное с возможностью создания области охлаждения с заданной температурой не менее минус 40 С, и тепловизионную систему, устанавливаемую с наружной поверхности ограждающей строительной конструкции оппозитно камере с теплоизолирующим слоемвозможностью измерения температуры наружной поверхности ограждающей строительной конструкции в области охлаждения с диаметром , связанным с толщинойограждающей строительной конструкции следующим соотношением /1. 15850 1 2012.04.30 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что предназначено для контроля ограждающей строительной конструкции, выполненной с теплозащитным покрытием наружных стен, перекрытий, в том числе стыковых соединений, например, панелей из бетона, глиняного или силикатного кирпича или из другого конструкционного строительного материала. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средство охлаждения содержит емкость с охлаждающим агентом, например с жидким азотом, или термоэлектрический холодильник и выполнено с возможностью поддержания заданного температурного режима в камере с теплоизолирующим слоем при проведении измерений тепловизионной системой и сборе информации видеоизображения температурных полей с ограждающей строительной конструкции в области охлаждения. Изобретение относится к строительной теплотехнике и предназначено для проведения теплофизических контроля и испытаний качества неоднородных изделий из бетона, глиняного или силикатного кирпича и др., в частности для обследования ограждающих строительных конструкций зданий и сооружений в процессе их эксплуатации. Известен ряд устройств для неразрушающего контроля материалов путем определения их теплофизических характеристик и выявления дефектов структуры 2, 3, 4, 5, 6, 7. Устройство 3 содержит источник импульсного нагрева, два устройства измерения температуры, дифференциатор, фиксатор максимального сигнала, три устройства временной задержки, шесть запоминающих устройств, два интегратора, триггер, компаратор, переключатель и два логических элемента ИЛИ. Устройство позволяет повысить точность измерений. Устройство 4 содержит источник нагрева объекта контроля, тепловизионную камеру, потенциалоскоп, формирователь видеосигналов и блок команд использованием точечного источника тепла. В устройстве 5 на теплоизолированную поверхность исследуемого материла помещают точечный импульсный источник тепла. После подачи теплового импульса измеряют соотношение между значением температуры и ее интегральным по времени значением до моментов наступления наперед заданных значений. В устройстве 6 используют, по меньшей мере, одну тепловизионную систему с обзором контролируемого объекта или его части. После калибровки тепловизионной системы по эталонному значению температуры осуществляют бесконтактную регистрацию распределения температуры излучающей поверхности контролируемого объекта и производят последующий его анализ с учетом параметров, характеризующих внешние факторы и контролируемый объект, по результатам которого судят о качестве объекта. Дополнительно проводят измерение параметра излучения П непосредственно на излучающей поверхности контролируемого объекта в одной и более точках, а при анализе в качестве дополнительного параметра М, характеризующего внешние факторы и контролируемый объект, используют параметр, определяемый из соотношения МП/Тт, где П - параметр излучения излучающей поверхности контролируемого объекта, град Тт - температура,измеренная тепловизионной системой, град. Недостатком известных устройств является невозможность их использования для исследования нестационарных процессов, имеющих место в реальных условиях эксплуатации зданий и сооружений. Известно экспериментальное устройство для комплексных исследований неоднородных строительных конструкций, выбранное в качестве прототипа 1. Устройство содержит герметичную оболочку - камеру с теплоизолирующими стенами с исследуемым объектом, аппаратуру для создания заданных температурного, влажностного режимов и скорости движения воздуха, например холодильник тепловизионную систему ИРТИС 200 МС систему распределения температурного, влажностного режимов и скорости движения воздуха по рабочему объему камеры, например вентилятор комплект датчиков из 2 15850 1 2012.04.30 мерения температурного, влажностного режимов и скорости движения воздуха по рабочему объему камеры контроллер 1 - сбора многоканальной информации и управления температурным, влажностным режимами и скоростью движения воздуха по рабочему объему камеры контроллер 2 - сбора многоканальной информации и управления системой регулирования распределения температурного, влажностного режимов и скорости движения воздуха по рабочему объему камеры контроллер 3 - сбора многоканальной информации контроллер 4 - сбора информации видеоизображения температурных полей и управления тепловизионной системой микропроцессорные вычислительные системы системное и прикладное программное обеспечение сбора, обработки и управления многоканальной информацией первичные преобразователи (датчики) температуры и теплового потока. Недостатками прототипа являются высокая погрешность измерений, обусловленная малой разностью температур на внутренней и наружной поверхностях, и невозможность использования для обследования строительных конструкций в реальных климатических условиях. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений и обеспечение активного теплового неразрушающего контроля ограждающих строительных конструкций зданий и сооружений стандартными тепловизионными приборами с низкой чувствительностью с обнаружением внутренних дефектов утепления. Технический результат достигается тем, что устройство для неразрушающего контроля теплозащитных свойств ограждающей строительной конструкции содержит устанавливаемую на внутренней поверхности ограждающей строительной конструкции камеру с теплоизолирующим слоем, содержащую средство охлаждения, выполненное с возможностью создания области охлаждения с заданной температурой не менее минус 40 С, и тепловизионную систему, устанавливаемую с наружной поверхности ограждающей строительной конструкции оппозитно камере с теплоизолирующим слоем с возможностью измерения температуры наружной поверхности ограждающей строительной конструкции в области охлаждения с диаметром , связанным с толщинойограждающей строительной конструкции следующим соотношением /1. Устройство предназначено для контроля ограждающей строительной конструкции,выполненной с теплозащитным покрытием наружных стен, перекрытий, в том числе стыковых соединений, например, панели из бетона, глиняного, или силикатного кирпича или из другого конструкционного строительного материала. Средство охлаждения содержит емкость с охлаждающим агентом, например с жидким азотом, или термоэлектрический холодильник и выполнено с возможностью поддержания заданного температурного режима в камере с теплоизолирующим слоем при проведении измерений тепловизионной системой и сборе информации видеоизображения температурных полей с ограждающей строительной конструкции в области охлаждения. Сущность изобретения поясняется чертежами, где представлена принципиальная схема устройства - фиг. 1, на фиг. 2 - фрагмент ограждающей строительной конструкции без воздушного зазора из силикатного кирпича и графики контрольных измерений - фиг. 3-7. Устройство 1 содержит камеру 7, диаметр которой равен области охлаждения , теплоизолирующий слой 8 камера 7 размещена на внутренней поверхности В ограждающей строительной конструкции 2 (ОСК) с аппаратурой для создания заданного температурного режима и комплектом датчиков измерения температуры (на фигурах не показано) с наружной стороны Н ограждающей строительной конструкции 2 на заданном расстоянии размещен тепловизор 9 с углом обзорав области контроля 10, которая размещена оппозитно области охлажденияна внутренней стороне В ограждающей строительной конструкции 2 толщинаограждающей строительной конструкции 2 связана с диаметром области охлаждениясоотношением /1. Ограждающая строительная конструкция 2 может включать внутренний слой штукатурки 3, теплоизоляционный материал 4, напри 3 15850 1 2012.04.30 мер минераловатную плиту, воздушный зазор 5 или без воздушного зазора (фиг. 2) и наружный слой штукатурки 6 либо облицовочный материал, например плитку 11 (фиг. 2). Устройство работает следующим образом. На объекте контроля 1 с внутренней поверхностью В ОСК в зоне контроля монтируют камеру 7 с теплоизолирующим слоем 8,который не контактирует непосредственно с внутренней поверхностью В ограждающей строительной конструкции 2. Далее из системы охлаждения термоэлектрического холодильника или емкости с жидким азотом (на фигурах не показано) подают охлаждающий агент в камеру 7 и создают заданный температурный режим в области охлаждения диаметром , который контролируют аппаратурой для создания заданного температурного режима с комплектом датчиков (на фигурах не показано). Область охлажденияразмещают оппозитно выбранной области контроля 10. С наружной стороны ограждающей строительной конструкции 2 на заданном расстоянии размещают тепловизор 9 под углом обзорав области контроля 10. Областьс внутренней стороны В поверхности ограждающей строительной конструкции 2 охлаждают до температуры не менее минус 40 С и обеспечивают разность температур и дополнительный к естественному температурный градиент между наружной Н и внутренней В поверхностями ограждающей строительной конструкции 2. Далее производят тепловизионную (термографическую) съемку наружной поверхности Н стандартным тепловизором 9. Результаты измерений обрабатывают методом компьютерного моделирования, оценивают качество ограждающей строительной конструкции 2 и выявляют дефекты утепления. Тепловизионную съемку осуществляют в реальных климатических условиях эксплуатации зданий и сооружений. Для оценки качества теплоизоляции и выявления дефектов используют стандартные значения теплофизических параметров материалов контролируемой конструкции, которые выбирают согласно строительным нормам и правилам (СНиП) и сравнивают с результатами измерений, полученными в процессе термографической съемки. Изобретение обладает новизной и, в отличие от прототипа, основано на использовании устройства с активным тепловым неразрушающим контролем, которое позволяет создавать дополнительный градиент температуры между внутренней и наружной поверхностями обследуемой ограждающей строительной конструкции (ОСК). Дело в том,что в результате утепления ОСК происходит снижение тепловых потерь и температура на наружной поверхности ОСК уменьшается, что затрудняет применение обычных тепловизионных устройств с температурной чувствительностью ниже чем 0,5 С, так как в этих условиях значительно падает их разрешающая способность. Предлагаемое устройство активного теплового контроля обеспечивает возможность эффективной диагностики ОСК с использованием стандартных тепловизоров с низкой температурной чувствительностью. Изобретение отвечает критерию изобретательский уровень, т.к. из уровня техники не выявлены аналоги, из которых простой комбинацией известных приемов можно было бы очевидным образом достичь заявленного технического результата - осуществлять активный тепловой неразрушающий контроль ограждающих строительных конструкций зданий с выявлением внутренних дефектов утепления с использованием метода глубокого охлаждения области контроля. Изобретение отвечает условию промышленная применимость, что подтверждается приведенными ниже примерами контроля ряда ограждающих строительных конструкций с использованием предлагаемого устройства. Пример 1. Контроль ОСК 2 в виде панели из ячеистого бетона (фиг. 3). Обследование проведено в холодное время года. Система теплоизоляции однослойная из минераловатной плиты и выполнена с воздушным зазором 5. Температура воздуха на наружной Н поверхности панели Тнар.возд 5 С, температура на внутренней поверхности В панели Твн.22 С, значение наружного коэффициента теплообмена 30 Вт/(м 2 С). Диаметр областис 15850 1 2012.04.30 пониженной температурой характеризуется значением, равным единице. Температура в области охлаждениясоставляет Тпятна-40 С. Пример 2. Контроль ОСК 2 - панель из силикатного кирпича (фиг. 4). Холодное время года. Панель с воздушным зазором 5 с однослойным теплоизолирующим материалом 4, нанесенным на слой штукатурки 6, температура на внутренней поверхности В панели Твн.22 С,температура воздуха с наружной Н поверхности панели Тнар.возд.5 С, значение наружного коэффициента теплообмена 8 Вт/(м 2 С). Диаметр областис пониженной температурой характеризуется значением, равным 1,2. Температура в области охлаждениясоставляет Тпятна-50 С. Пример 3. Контроль ОСК 2 - панели из бетона (фиг. 5). Холодное время года. Воздушный зазор отсутствует при однослойном теплоизолирующем слое материала 4. Температура наружного воздуха Тнар.возд.5 С, значения наружного и внутреннего коэффициентов теплообмена 8 Вт/(м 2 С). Температура на внутренней поверхности В ОСК равна Твн.22 С. Диаметр области охлажденияхарактеризуется значением 1,4. Температура в области охлаждениясоставляет Тпятна-55 С. Пример 4. Контроль ОСК с объектом контроля 2 - панель из ячеистого бетона (фиг. 6). Теплое время года. Наличие воздушного зазора при однослойном теплоизолирующем материале 4. Температура на внутренней поверхности В ОСК равна Твн.22 С. Температура наружного воздуха Тнар.возд 20 С, значение наружного коэффициента теплообмена 15 Вт/(м 2 С). Диаметр области охлажденияхарактеризуется значением 1,6. Температура в области охлаждениясоставляет Тпятна-60 С. Пример 5. Контроль ОСК с объектом контроля 2 - панель из ячеистого бетона (фиг. 7). Внешние условия - минусовые температуры. Наличие воздушного зазора при однослойном теплоизолирующем слое. Температура на внутренней поверхности В ОСК равна Твн.22 С. Температура наружного воздуха Тнар.возд-25 С, значение наружного коэффициента теплообмена 30 Вт/(м 2 С). Диаметр области охлажденияхарактеризуется значением 1,9. Температура в области охлаждениясоставляет Тпятна-60 С. В каждом примере устройство работает в реальных климатических условиях эксплуатации здания. Результаты измерений обрабатывают с использованием программного пакетаи в рамках разработанной компьютерной модели сравнивают со стандартными значениями теплофизических характеристик для строительных материалов согласно СНиП, которые введены в базу данных пакета . По результатам термографической съемки выводят данные о состоянии теплозащитного покрытия обследуемого здания. Разработанное устройство, по сравнению с прототипом, позволяет эффективно использовать стандартные средства измерения - тепловизоры, работающие в интервале температур от - 40 С до 50 С с температурной чувствительностью ниже 0,5 С, например 525. Источники информации 1.2262686 С 1, 2005 (прототип). 2.2170924 С 2, 2001. 3.2154268 С 2, 2000. 4.1827611 1, 1993. 5.2184953 С 2, 2002 6.2151388 С 1, 2000. 7.1627954 1, 1991. 5 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 8

МПК / Метки

МПК: G01N 25/00, G01N 25/72

Метки: устройство, теплозащитных, свойств, контроля, строительной, неразрушающего, конструкции, ограждающей

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/8-15850-ustrojjstvo-dlya-nerazrushayushhego-kontrolya-teplozashhitnyh-svojjstv-ograzhdayushhejj-stroitelnojj-konstrukcii.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Устройство для неразрушающего контроля теплозащитных свойств ограждающей строительной конструкции</a>

Похожие патенты