Основы измерения теплового потока

Измерение коэффициента теплопередачи (U) и теплового потока

Коэффициент теплопередачи (U) элемента конструкции показывает, какое количество теплоты проходит через неё (независимо от количества слоёв) в секунду, через 1 м2 теплообменной поверхности, при разности температур окружающей среды изнутри и снаружи в 1ºК. Тем самым, коэффициент теплопередачи (U) включает в себя коэффициенты теплоотдачи, т.е. учитывается передаваемая тепловая энергия на пограничных поверхностях изнутри и снаружи. Коэффициент теплопередачи (U) имеет международное определение в стандарте ISO 6946 и измеряется в Вт/(м2·K). Коэффициент теплопередачи (U) является обратной величиной термического сопротивления (R) = сумме термических сопротивлений каждого слоя элемента конструкции + внешнее термическое сопротивление между конструкцией и внешней средой (например воздухом).

Полное термическое сопротивление (R) = термические сопротивления материалов + внешнее термическое сопротивление, внутри и снаружи.
Коэффициент теплопередачи (U) является важным показателем в строительной промышленности, где необходимо определение теплопотерь в результате теплопередачи через различные конструкции. Теплопотери через наружные ограждения — термин, описывающий энергосберегающие характеристики теплоизоляционных элементов наружных ограждений здания (теплоизоляция крыш, наружных стен, окон и полов).
В Германии для каждого жилого здания существует максимально допустимый U-коэффициент (в зависимости от площади наружной поверхности и внутреннего объёма). Данные предписания закреплены в Законе об энергосбережении Германии (EnEV)

Система ALMEMO^® для измерения коэффициента теплопередачи (U) и теплового потока

Коэффициент теплопередачи (U) является важным показателем в строительной промышленности, где необходимо определение теплопотерь в результате теплопередачи через различные конструкции. Теперь с измерительной системой ALMEMO^® возможно измерить и записать все физические параметры элементов здания (напр., стен, кровли и т.д.) для расчёта коэффициента U и других важных показателей тепловой энергии.

Принцип измерения:

Измерительный принцип для определения тепловых потерь на разделяющих стенах (напр., стены зданий, системы отопления и т.д.) основан на использовании пластины (датчика) измерения теплового потока, установленной на поверхности конструкции. Используя известные тепловые характеристики пластины и термоэлектрически измеренного температурного градиента внутри пластины, измерительная система ALMEMO^® может измерить плотность теплового потока (q) в Вт/м².

Система ALMEMO^® может также использоваться для измерения температуры поверхности на любой стороне элемента конструкции, а также температуры воздуха изнутри и снаружи. На основании этих результатов можно рассчитать термический коэффициент.
Расчёт основывается на циклическом получении средних значений температур и плотности теплового потока. Влияние теплоёмкости элемента конструкции (временные сдвиги фаз между температурой и тепловым потоком) на расчёт коэффициента U в длительном промежутке времени является незначительным и рассчитанное среднее значение будет равно фактическому коэффициенту U.

Рабочий диапазон:

Для обеспечения стабильного расчёта коэффициента теплопередачи U, данный расчёт необходимо производить в определённых условиях.

• Разница между температурами воздуха внутри и снаружи должна быть довольно большой (около 20 К, напр., температура внутри 20°C и температура снаружи 0°C).
• Колебания этих температур (напр. днём/ночью) должны быть в период измерения как можно меньшими.
• Необходимо получение и запись измеренных значений на протяжении достаточно долгого периода времени
  (в течение одного или более дней), параметры должны рассчитываться на основании средних значений.