Способ и устройство для измерения теплового потока через объекты

1. Способ измерения теплового потока (J), проходящего через конструкцию (K), имеющую толщину (D) и содержащую первую поверхность (S1) с первой поверхностной температурой (Т1) и вторую поверхность (S2) со второй поверхностной температурой (T2) на той стороне конструкции (K), которая противоположна относительно первой поверхности (S1), причем между первой поверхностью (S1) и второй поверхностью (S2) в поперечном направлении по толщине (D) конструкции формируется разность (ΔT) температур, при этом согласно способу
- к первой поверхности (S1) присоединяют по меньшей мере два датчика (G1, G2) температуры,
- по меньшей мере один первый датчик (G1) температуры теплоизолируют от второго датчика (G2) температуры, причем так, что на температуру (T1′), которую детектируют теплоизолированным датчиком (G1), тепловой поток, проходящий через конструкцию (K), воздействует в большей степени, чем на температуру (T1″), которую детектируют вторым датчиком (G2) температуры, и
- определяют перепад температур (T1″-T1′) между вторым датчиком (G2) и первым датчиком (G1),
отличающийся тем, что
- чтобы уменьшить перепад температур (T1″-T1′),
Q
- на первый датчик (G1) подают энергию (E), нагревая первую поверхность в зоне, окружающей первый датчик (G1), или
Q
- от первого датчика (G1) отводят энергию (E), охлаждая первую поверхность в зоне, окружающей первый датчик (G1),
и
Q
- исходя из количества энергии (E), которую подают на первый датчик (G1) или отводят от него, определяют тепловой поток (J), проходящий через конструкцию, который зависит от разности (ΔT) температур противоположных поверхностей конструкции.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что
- второй датчик (G2) прикрепляют к первой поверхности (S1) на расстоянии (А) от первого датчика (G1),
- прилегающий к первому датчику (G1) со стороны второго датчика (G2) участок первой поверхности теплоизолируют, чтобы теплоизолировать первый датчик (G1) от второго датчика (G2),
Q
- исходя из количества поданной энергии (E), определяют проходящий через панелеобразную конструкцию тепловой поток (J), который образуется вследствие перепада температур.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что конструкция представляет собой, по существу, панелеобразную структуру или составляет часть такой структуры, а по меньшей мере та часть первой поверхности (S1), к которой прикреплен первый датчик (G1) температуры, по существу, плоская.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что первый и второй датчики (G1, G2) прикреплены относительно друг друга на расстоянии по меньшей мере приблизительно 0,5 см, предпочтительно приблизительно 1-50 см, а в оптимальном варианте - на расстоянии приблизительно 1-10 см.
2
2
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что зона, прилегающая к датчику, составляет примерно 0,1-500 см, в оптимальном варианте - приблизительно 1-250 см, и имеет форму квадрата или круга.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перепад температур (T1″-T1′) между вторым датчиком (G2) и теплоизолированным датчиком (G1) определяют в течение периода 1-1200 мин., предпочтительно - 5-600 мин.
Q
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что T1>T2, а энергию (E) подают в виде электрической энергии или тепловой энергии.
Q
8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что энергию (E) подают через нагревательные спирали, которые прикреплены у той зоны первой поверхности, которая прилегает к первому датчику (G1).
9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перепад температур (T1″-T1′) определяют непрерывно.
10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в здании образуется тепловой поток, проходящий через стену, потолок или пол, или через одно или более окон, или через одну или более дверей, причем первая поверхность находится на внутренней стороне стены, крыши или пола, или на внутренней стороне двери или окна, в частности, стеклянного окна.
11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что определяют коэффициент теплопередачи панелеобразного материала, пригодного для применения в конструкциях стен, измеряя температуру теплой стороны и наружного воздуха, причем в последнем случае измерения проводят на расстоянии от наружной стороны стены, превышающем 1 см и имеющем максимальное значение 1 м.
12. Способ по любому из пп. 1-11, отличающийся тем, что
Q
- когда абсолютное значение перепада температур (T1″-T1′) превышает заданное первое значение разности (ΔТА), на первый датчик (G1), нагревая в окружающей его зоне первую поверхность, подают энергию (E) с целью уменьшения перепада температур таким образом, чтобы понизить его ниже заданного второго значения разности (ΔТВ), и
Q
- исходя из количества энергии (E), поданной на первый датчик (G1), определяют проходящий через конструкцию тепловой поток (J), который образуется вследствие разности (ΔT) температур.
13. Устройство для измерения теплового потока (J), проходящего через конструкцию (K), функционирующее согласно любому из п.п. 1-12 и
отличающееся тем, что оно содержит
- каркас (S), имеющий
- внутреннюю сторону, которая по меньшей мере, по существу, плоская и выполнена с возможностью прикрепления к поверхности конструкции,
- наружную сторону, которая расположена на стороне каркаса, противоположной относительно внутренней стороны,
- изолирующий слой (I), который расположен на наружной стороне каркаса и по меньшей мере частично ее покрывает,
- первый датчик (G1) температуры, который расположен внутри каркаса и, по существу, накрыт изолирующим слоем (I)
- второй датчик (G2) температуры, который установлен на внутренней стороне конструкции на расстоянии от первого датчика (G1) температуры и от изолирующего слоя (I), и
- теплопередающую поверхность (V), которая расположена на внутренней стороне каркаса и, по существу, покрыта изолирующим слоем,
причем первый датчик (G1) температуры предназначен для восприятия поверхностной температуры конструкции (K), а эта температура в большей степени подвергается воздействию теплового потока (J), проходящего через конструкцию, чем температура, воспринимаемая вторым датчиком (G2) температуры.
14. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что каркас (S) представляет собой пластину, самый короткий размер которой, измеряемый поперек внутреннего объема поверхности каркаса, составляет по меньшей мере 2 см, а в оптимальном варианте по меньшей мере 3 см.
15. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что каркас (S) представляет собой, по существу, квадратную или круглую пластину, которая по меньшей мере в большей своей части покрыта изолирующим слоем.
16. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что первый датчик (G1) установлен на внутренней стороне пластины, а второй датчик (G2) прикреплен к пластине крепежной скобой.
17. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что теплопередающая поверхность (V) содержит термостойкие спирали, перекрывающие существенную часть внутренней стороны каркаса (S).
18. Устройство по любому из пп. 13-17, отличающееся тем, что теплопередающая поверхность (V) окружает первый датчик (G1), не соприкасаясь с ним.