Устройство для неразрушающего контроля теплозащитных свойств строительных конструкций

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ(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 ДаниловаТретьяк 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 строительных конструкций, содержащее камеру с теплоизолирующим слоем, размещенную на объекте контроля, аппаратуру для создания заданного температурного режима, комплект датчиков измерения температуры, тепловизионную систему, отличающееся тем, что камера с теплоизолирующим слоем смонтирована на внутренней поверхности объекта контроля и выполнена диаметром , который задают по формуле /1, где- толщина объекта контроля,- диаметр области охватываемой камерой с заданной температурой, и содержит средство охлаждения с возможностью создания области охлаждения диаметромс температурой не менее- 40 С, а тепловизионная система смонтирована с наружной стороны объекта контроля с возможностью измерения температуры наружной поверхности объекта контроля в области охлаждения. 61252010.04.30 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что объектом контроля может быть выбрана ограждающая строительная конструкция с теплозащитным покрытием наружных стен,перекрытий, в том числе стыковых соединений, например панель из бетона, глиняного или силикатного кирпича или из другого конструкционного строительного материала, за исключением их светопрозрачных частей. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средство охлаждения содержит емкость с охлаждающим агентом, например с жидким азотом, или термоэлектрический холодильник промышленного производства 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 объекта контроля в области охлаждения. Полезная модель относится к строительной теплотехнике и предназначена 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. Известно устройство для неразрушающего контроля материала и определения дефектов в его структуре 1. Средство отображения температурного поля перемещают на определенном расстоянии от теплового источника и вырабатывает видеоизображение температурных характеристик объекта. Дефекты материала продуцируют отклонения, которые перемещаются со случайной скоростью. Компьютер, усредняя данные по отношению к постоянной скорости, минимизирует шум и фильтрует сигнал от дефектов. Известно также устройство для проведения теплофизических испытаний ограждающих строительных конструкций 2. Две одинаковые ограждающие конструкции - панели - устанавливают горизонтально одна на другую через опорный элемент-рамку. В образованное замкнутое пространство между панелям устанавливают нагревательный элемент и всю конструкцию через теплоизоляторы размещают на опорах. С помощью замеров теплового потока, излучаемого нагревательным элементом сверху верхней панели и снизу нижней панели, определяют теплотехнические характеристики ограждающих конструкций. 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 3. 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 измерения 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 2 61252010.04.30 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. Недостатком прототипа является 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 полезной модели 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 в устройстве для неразрушающего контроля теплозащитных свойств строительных конструкций, содержащем камеру с теплоизолирующим слоем, размещенную на объекте контроля, аппаратуру для создания заданного температурного режима, комплект датчиков измерения температуры, тепловизионную систему, согласно полезной модели, камера с теплоизолирующим слоем смонтирована на внутренней поверхности объекта контроля и выполнена диаметром ,который задают по формуле /1, где- толщина объекта контроля,- диаметр области, охватываемой камерой с заданной температурой, и содержит средство охлаждения с возможностью создания области охлаждения диаметромс температурой не менее- 40 С, а тепловизионная система смонтирована с наружной стороны объекта контроля с возможностью измерения температуры наружной поверхности объекта контроля в области охлаждения. Объектом контроля может быть выбрана ограждающая строительная конструкция с теплозащитным покрытием наружных стен, перекрытий, в том числе стыковых соединений, например панель 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 промышленного производства 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 объекта контроля в области охлаждения. Сущность полезной модели поясняется чертежами, где представлена принципиальная схема устройства - фиг. 1, на фиг. 2 - фрагмент объекта контроля (ограждающая конструкция без воздушного зазора из силикатного кирпича) и графики контрольных измерений - фиг. 3, 4. Устройство 1 содержит камеру 7, диаметр которой равен области охлаждения , теплоизолирующий слой 8 камера 7 размещена на внутренней поверхностями В объекта контроля 2 - ограждающей строительной конструкции (ОСК) - с аппаратурой для создания заданного температурного режима и комплектом датчиков измерения температуры (на чертеже не показано) с наружной стороны Н объекта контроля 2 на заданном расстоянии размещен тепловизор 9 с углом обзорав области контроля 10, которая размещена оппозитно области охлажденияна внутренней стороне В объекта контроля 2 толщинаобъекта контроля 2 связана с диаметром области охлаждениясоотношением/1. Объект контроля 2 может включать внутренний слой штукатурки 3, теплоизоляционный материал 4, например минераловатную плиту, воздушный зазор 5 (или без воздушного зазора) (фиг. 2) и наружный слой штукатурки 6 либо облицовочный материал,например плитку 11 (фиг. 2). 3 61252010.04.30 Устройство работает следующим образом. На объекте контроля 1 с внутренней стороны В ОСК в зоне контроля монтируют камеру 7 с теплоизолирующим слоем 8, который не контактирует непосредственно с внутренней поверхностью В объекта контроля 2. Далее включают систему охлаждения - термоэлектрический холодильник или заполняют емкость жидким азотом и охлаждают область диаметромв камере 7 на внутренней поверхности В ОСК, обеспечивая заданный температурный режим, который контролируют аппаратурой с комплектом датчиков (на чертеже не показано). Область охлажденияразмещают оппозитно выбранной области контроля 10. С наружной стороны контролируемого объекта 2 на заданном расстоянии размещают тепловизор 9 под углом обзорав области контроля 10. Областьс внутренней стороны В поверхности объекта контроля 2 охлаждают до температуры не менее- 40 С и обеспечивают разность температур и дополнительный к естественному температурный градиент между наружной Н и внутренней В поверхностями объекта контроля 2. Затем производят тепловизионную(термографическую) съемку наружной поверхности Н стандартным тепловизором 9. Результаты измерений обрабатывают методом компьютерного моделирования, оценивают качество объекта контроля 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. Результаты контрольных испытаний некоторых ограждающих строительных конструкций с использованием предлагаемого устройства иллюстрируются ниже. Пример 1. Контроль ОСК с объектом контроля 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 с наружной Н поверхности панели Тнар.возд.5 С, температура на внутренней поверхности В панели Твн.22 С, значение наружного коэффициента теплообмена а 8 Вт/(м 2 С). Диаметр областис пониженной температурой характеризуется значением, равным единице. Разность температур в области охлаждениясоставляет при- 40 С 0,73 С. Пример 2. Контроль ОСК с объектом контроля 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 а 8 Вт/(м 2 С). Диаметр областис пониженной температурой характеризуется значением, равным - 1,2. Температура в области охлаждениясоставляет-50 С,2,5 С. В приведенных примерах устройство работает в реальных климатических условиях эксплуатации здания. Результаты измерений обрабатывают с использованием программного пакетаи в рамках разработанной компьютерной модели сравниваются 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 61252010.04.30525, для обследования и контроля широкой номенклатуры строительных ограждающих конструкций, за исключением их светопрозрачных частей. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6