УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ КАЧЕСТВ ГРУНТА, ПРИЛЕГАЮЩЕГО К ЗДАНИЯМ И СООРУЖЕНИЯМ ПО ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ И ВЛАЖНОСТИ В НАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ

Полезная модель относится к тепловым и влажностным испытаниям многослойного грунтового массива, а именно определение температурного распределения и влажности в толще грунта и границы промерзания.
Наиболее близкими техническими решениями являются:
Комплексное определение теплофизических характеристик материалов, который включает измерение геометрии образца, подведение температуры на внешних поверхностях образцов, равной заданной температуре. При этом регистрируют удельную мощность источника теплоты и измеряют с постоянным шагом.
(Межгосударственный стандарт «Грунты. Метод лабораторного определения теплопроводности мерзлых грунтов» ГОСТ 26263-84, разработанный НИИОСП СССР.)
Недостатком известного решения является то, что возникает необходимость лабораторных исследований, отбор образцов и их теплостатирование.
Известно определение влажности грунта методом высушивания до постоянной массы, который включает взвешивание образца, высушивание его до постоянной массы. При этом после каждого высушивания грунт в стаканчике охлаждают в эксикаторе с хлористым кальцием до температуры помещения и взвешивают.
Недостатком является то, что возникает необходимость лабораторных исследований, отбор образцов, взвешивание и их высушивание.
(Межгосударственный стандарт «Грунты. Методы лабораторных определений физических характеристик» ГОСТ 5180-84, разработанный НИИОСП СССР.)
Прототипом заявляемого технического решения является «Устройство для определения теплофизических качеств грунта, прилегающего к зданиям и сооружениям по температуропроводности в натурных условиях», которое позволяет определять только температурное распределение в толще грунта. (Патент №110489)
Известно, что грунтовой массив, а особенно прилегающий к отапливаемым заглубленным помещениям, обладает нелинейным температурным полем и различной влажностью. Как изменяется температуропроводность, влажность и другие теплотехнические характеристики многослойного грунтового массива в течение продолжительного времени в зимний период неизвестно. Существующая методика не может дать адекватных результатов теплотехнических характеристик для условий эксплуатации в данном климатическом районе.
Необходимость измерения температур и влажности в толще грунта возникает и в том случае, если необходимо определить как температурное распределение в толще грунта, так и границу промерзания. При достаточно низких температурах наружного воздуха, а так же малой толщине снежного покрова, граница промерзания может проникать на большую глубину, что влияет на теплопотери заглубленных помещений, а так же на глубину залегания инженерных коммуникаций. Измерение влажности позволяет более точно определять теплофизические свойства грунта.
Техническим результатом является непрерывный мониторинг температуропроводности и других теплотехнических характеристик многослойного грунтового массива в течение продолжительного времени в режиме on-line с выходом в Интернет.
Технический результат достигается тем, что устройство для определения теплофизических качеств грунта, прилегающего к зданиям и сооружениям по температуропроводности и влажности в натурных условиях согласно полезной модели имеет зонд, в виде полиэтиленовой трубы, загерметизированной в нижнем основании, в которой на равном по высоте расстоянии друг от друга заложены хромель-капелевые термопары и датчики влажности почвы, выходящие через боковые отверстия трубы в грунт, загерметизированные в месте выхода термопар и датчиков влажности в грунт, на выходе через верхнее отверстие трубы термопары и датчики влажности грунта собраны в пучок и помещены в гибкую полиэтиленовую трубу, свободные концы термопар и датчиков влажности соединены через устройство контроля температуры и влажности с адаптером интерфейса, обеспечивающим подключение к одному последовательному порту компьютера восьми термопар и восьми датчиков влажности обеспечением гальванической развязки и преобразованием уровней интерфейса в токовый сигнал, поступающий в компьютер и с помощью программного обеспечения обрабатывается в режиме on-line с выходом в Интернет.
На фиг. 1 изображено устройство для определения теплофизических качеств грунта; на фиг. 2 корпус зонда.
В исследуемый грунтовый массив заложен зонд 1 в виде полиэтиленовой трубы, загерметизированной в нижнем основании, в трубе 1 на равном по высоте расстоянии друг от друга заложены хромель-капелевые термопары 2-9 и датчики влажности почвы 10-17, места выхода термопар и датчиков влажности из отверстий трубы загерметизированы герметиком. Полиэтиленовая труба загерметизирована в нижнем основании 18. Пересечение термопарно-влажностного кабеля и трубы (отверстия) герметизируется герметиком.
Хромель-капелевые термопары 2-9 и датчики влажности почвы 10-17 собраны в пучок и помещены в гибкую полиэтиленовую трубу 19 для защиты от атмосферных воздействий. Свободные концы термопар 2-9 и датчивов влажности почвы 10-17 перемещают в лабораторию, где через устройство 20 контроля температуры УТК 38 и устройство контроля температуры и влажности 21 УТК 38-Щ4 21, соединяют с адаптером интерфейса 22 АС2.
Адаптер 22 обеспечивает подключение к одному последовательному порту компьютера восьми термопар восьми датчиков влажности почвы с обеспечением гальванической развязки и преобразованием уровней интерфейса RS-232 в токовый сигнал, позволяющий увеличить дальность линии связи с прибором до 1000 м.
Данные с адаптера 22 передаются в компьютер 23 с пакетом программного обеспечения, с помощью программного обеспечения данные с адаптера проходят обработку в режиме on-line с выходом в Интернет.