СТ СЭВ 4183-83

Группа Ж39

СТАНДАРТ СОВЕТА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ВЗАИМОПОМОЩИ

ДВЕРИ ДЕРЕВЯННЫЕ
     

Метод определения сопротивления теплопередаче

Дата введения 1986-01-01

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

     
     1. Автор - делегация ВНР в Постоянной Комиссии по сотрудничеству в области стандартизации.
     
     2. Тема - 01.344.08-81.
     
     3. Стандарт СЭВ утвержден на 53-м заседании ПКС.
     
     4. Сроки начала применения стандарта СЭВ:
     
     

     5. Срок первой проверки - 1990 г., периодичность проверки - 5 лет.
     
     
     Настоящий стандарт СЭВ устанавливает метод определения в лабораторных условиях сопротивления теплопередаче при передаче температур воздуха отапливаемого и неотапливаемого пространств, разделяемых дверью, не менее 10°С.   
     

1. Сущность метода

     
     Метод заключается в создании постоянного перепада температур воздуха в разделяемых дверью двух пространств, замеров температур воздуха и поверхностей двери и измерения тепловых потоков.     
     

2. Образцы

     
     2.1. Образцами для испытаний являются изделия, соответствующие техническим требованиям на конкретный вид дверей.
     
     2.2. Количество образцов должно составлять 1-3 шт.     
     
     

3. Аппаратура и материалы

     
     Для испытаний применяют:
     
     1) камеру климатическую с вспомогательной камерой в соответствии с черт. 1;
     
     

1 - обойма; 2 - стена вспомогательной камеры; 3 - пространство расположения механических
и отопительных устройств, обслуживающих вспомогательную камеру; 4 - теплоизолирующий экран
отопительного устройства; 5 - климатическая камера; 6 - мастика для уплотнения;
7 - пол вспомогательной камеры; 8 - перекрытие вспомогательной камеры;
9 - испытуемая конструкция; 10 - ворота, теплоизолированные; 11 - перекрытие


Черт. 1

     
     2) термометры лабораторные;
     
     3) датчики для измерения температуры;
     
     4) датчики для регулирования температуры воздуха;
     
     5) переключатели датчиков;
     
     6) устройства холодильные с автоматической регулировкой, обеспечивающие температуру воздуха в климатической камере с погрешностью ±0,5°С;  
          
     7) устройства отопительные с автоматической регулировкой, обеспечивающие температуру воздуха в климатической камере с погрешностью ±0,5°С;
     
     8) измерительные приборы для снятия показаний датчиков;
     
     9) счетчики электрические;
     
     10) тепломеры чувствительностью 0,2/ (m·mV);
     
     11) устройства воздухоциркуляционные, обеспечивающие температурный градиент воздуха не более 1,0°С/m;
     
     12) пенопласт полистирольный, полиуретановый или другие теплоизолирующие и воздухонепроницаемые материалы толщиной не менее 50 mm.     
     

4. Подготовка к испытанию

     
     4.1. При измерении тепловых потоков тепломерами
     
     4.1.1. Дверь устанавливают в проем, наиболее близко имитирующий реальные условия эксплуатации и устраивают проектную заделку ее в проеме.
     
     4.1.2. Дверное полотно и коробку с наружной стороны, а также притворный стык и другие воздухопроницаемые соединения с внутренней стороны герметизируют клейкой или набрызгиваемой пленкой, краской или другим герметиком.
     
     4.1.3. После герметизации дверей устанавливают датчики для измерения температуры поверхностей () и воздуха (), как указано на черт. 2, в зависимости от конструкции двери:
     
     а) на дверной коробке - на верхней горизонтальной перекладине, на вертикальной обвязке, на пороге и на границах разных вспомогательных деталей;
     
     б) на однородном и равной толщины дверном полотне (створках) - по осям симметрии в характерных точках (у поперечин притворного стыка, в местах утолщений и т.п.);
     
     в) на разнородном и разной толщины дверном полотне (створках) - по осям симметрии выделяемых участков (остеклении, слоистой плите и т.п.) в характерных точках;
     
     г) на расстоянии 100 mm от внутренней и наружной поверхности ограждения в зоне тепломеров.
     

Черт. 2

     
     4.1.4. Базовую термопару помещают в условия, обеспечивающие постоянную температуру.
     
     4.1.5. Тепломеры, в количестве не менее двух, устанавливают в зоне пересечения осей симметрии (реперных точках) на одном уровне:
     
     1) на однородном и равной толщины дверном полотне;
     
     2) на наибольшем по площади участке (остеклении, филенке) разнородного и разной толщины дверного полотна.
     
     4.2. При измерении интегральных тепловых потоков при помощи непосредственного измерения потребляемой энергии (с помощью электросчетчика)
     
     4.2.1. В климатическую камеру устанавливают дверь с обоймой герметично, без теплового мостика.
     
     4.2.2. Вспомогательную камеру обеспечивают автоматикой, регулирующей температуру воздуха, счетчиком потребляемой электрической энергии.     

     4.2.3. Отопительное устройство во вспомогательной камере экранируют теплоизолирующим материалом толщиной не менее 50 mm.
     
     4.2.4. После сборки вспомогательной камеры в ней устанавливают датчики в соответствии с черт. 3:  - на дверной коробке;  - на однородном и равной толщины дверном полотне;  - при многопроемном остеклении;  - при однопроемном остеклении.
     

Черт. 3

     
     
     4.3. При измерении локальных тепловых потоков подготовка испытаний аналогична п. 4.2.   
     
     5. Проведение испытания
     
     5.1. Измерительные и регулирующие приборы для измерения тепловых потоков должны быть поверены и протарированы перед испытанием.
     
     5.2. Измерение тепловых потоков с помощью тепломеров проводят при одном перепаде наружной температуры воздуха (= -20°С) и при заданной постоянной внутренней температуре воздуха (= +20°С).
     
     5.3. Измерения интегральных тепловых потоков с помощью электрических счетчиков и локальных тепловых потоков проводят при четырех перепадах температур, при этом каждый раз ступень изменения цикла температуры наружного воздуха должна быть равна 5°С.
     
     5.4. Температура воздуха, окружающая вспомогательную камеру, с целью исключения переноса энергии должна быть такой, чтобы значение перепада температур поверхностей ограждения вспомогательной камеры можно было пренебречь.
     
     5.5. На каждом цикле перепада температур внутреннего и наружного воздуха установившийся (стационарный) режим считают достигнутым, когда изменение температур внутренней () и наружной () поверхностей в течение 2 h не превышает 0,15°С.
     
     5.6. После достижения установившегося режима в одном цикле необходимо производить измерение температуры выделенных точек и теплопотоков через каждые 2 h в течение 24 h, при этом в четырех циклах измерения теплопотоков производят ежеминутно в течение 1 h. Действительной температурой отдельной точки считают среднее арифметическое значение 60 измерений.
     
     5.7. Система измерения показателей датчиков должна осуществлять сбор информации вручную или с помощью автоматической системы сбора измерений и обработки их на ЭВМ.
     
     5.8. В качестве расчетного значений температуры внутреннего () и наружного () воздуха, внутренней () и наружной () поверхностей и теплопотока () для каждого цикла принимают среднее значение.     
     

6. Обработка результатов

     
     6.1. При измерении теплопотоков тепломерами
     
     6.1.1. По полученным в процессе испытания данным (,,, и ) строят расчетную схему в масштабе (см. черт. 2) и вычисляют приведенное общее сопротивление теплопередаче () в квадратных метрах - градус Цельсия на ватт по формуле     
     

,                                                                                           (1)

где  - сопротивление теплопередаче двери по наиболее равномерному и однородному участку или нескольким равномерным (однообразным) участкам, (m· °С)/W;
     
      - коэффициент приведения, учитывающий влияние стыков, притворов и других конструктивно теплопроводных включений, определяемый по температурному полю поверхности двери.
     
     6.1.2. Сопротивление теплопередаче по равномерному и однородному участку двери () в ваттах на метр квадратный - градус Цельсия вычисляют по формуле      
     

,                                                                                    (2)

     где  - сопротивление теплопередаче внутренней поверхности, W/( m· °С);   (3)
     
      - сопротивление теплопередаче наружной поверхности, W/( m· °С);          (4)
     
      - термическое сопротивление конструкции по равномерному и однородному участку двери,
     

W/(m· °С);                                                                                                      (5)

     
     ,,, - значения температур воздуха и поверхностей, °С;
     
      - значение теплового потока, W/m.
     
     6.1.3. Коэффициент приведения () определяют по формуле
     
     

,                                                                                                        (6)

где  - коэффициент приведения по вертикальному () сечению температурного поля;       (7)
     
      - коэффициент приведения по горизонтальному сечению  ()  температурного поля;    (8)
     
      - площади температурного поля по вертикальному () и горизонтальному () сечениям  - фактические по всей двери всего однородного участка, (см. черт. 2), °С·m;
     
      - площади температурного поля по вертикальному () и горизонтальному () сечениям с температурой поверхности выбранного однородного участка в месте измерения для всей двери или всего равномерного и однородного участка (см. черт. 2), °С·m;
     
      - коэффициент уточнения температурного поля, исключающий накладываемые (двойные) объемы температурного поля двери;                                                                                                (9)
     
      и  - высота и ширина двери или выделенного однородного участка двери, m.
     
     6.1.4. Для дверей, состоящих из разнородных частей, вычисляют среднее общее сопротивление теплопередаче и коэффициент общего приведения сопротивления теплопередаче по формуле     
     

 и ,                                                                      (10)

     где  - доля разнородных частей двери.
     
     6.2. При измерении интегральных тепловых потоков с помощью электросчетчика
     
     6.2.1. Приведенное сопротивление теплопередаче двери в лабораторных условиях в квадратных метрах - градус Цельсия на ватт вычисляют по формуле     
     

,                                                                 (11)

     где  - номинальная поверхность двери, m;
     
      - средняя температура воздуха по вспомогательной камере, °С;
     
      - средняя температура воздуха в охлаждающем пространстве климатической камеры, °С;
     
      - среднее часовое потребление энергии по электрическому счетчику, W;
     
      - теплопередача обоймы, W;
     
      - теплопередача двери в лабораторных условиях, W.
     
     Среднее количество энергии часового потребления  определяют на основе изменения показания электрического счетчика за 24 h  в условиях стационарного режима.
     
     6.2.2. Если известны толщина, площадь и температура наружной и внутренней поверхностей материала, теплопотерю обоймы в ваттах определяют по формуле
     
     

,                                                                                        (12)

     где  - коэффициент теплопроводности обоймы при средней температуре материала, W/(m·°С);
     
      - площадь обоймы, ограждающей вспомогательную камеру, m;
     
      - температурный перепад на обойме, °С;
     
      - толщина обоймы, m.
     
     6.3. Для определения локальных тепловых потоков
     
     6.3.1. Трансмиссионный тепловой поток () в ваттах на метр квадратный локальных точек определяют по формуле
     
     

,                                                                                                   (13)

где  - конвективный теплопоток, W/m;
     
      - лучистый теплопоток, W/m.
     
     6.3.2. Конвективный теплопоток ()  в ваттах на метр квадратный определяют по формуле
     
     

,                                                                               (14)

     где  - средняя объемная температура воздуха во вспомогательной камере, °С (черт. 3);
     
      - температура внутренней поверхности локальной точки, °С;
     
      - опытный коэффициент, выбираемый по таблице.
     
     
     

     6.3.3. Лучистый теплопоток локальной точки () в ваттах на метр квадратный определяют по уравнению Стефана-Больцмана          

                    (15)

     где  - приведенный коэффициент инфракрасной эмиссионной способности системы лучистого теплообмена;
     
      - инфракрасная эмиссионная способность внутренней поверхности локальной точки;
     
      - средневзвешенная по площадям эмиссионная способность всех внутренних поверхностей вспомогательной камеры;
     
      - коэффициент пространственного угла излучения локальной точки;
     
      - средневзвешенная температура по площадям всех внутренних поверхностей вспомогательной камеры, °С.
     
     6.3.4. Сумма произведений площадей температурных полей (характеризуемых локальными точками) составляет трансмиссионную теплопередачу () в ваттах и определяет трансмиссионную теплопередачу дверной конструкции, выражаемую формулой
     
     

,                         (16)

     где  - площади температурных полей, m;
     
      - трансмиссионные тепловые потоки локальных точек, W/m.
     
     6.3.5. Средний тепловой поток двери ( ) в ваттах на метр квадратный определяют по формуле
     
                                                                                                                                                      (17)

     
     6.3.6. Сопротивление теплопередаче в локальной точке ( ) в квадратных метрах - градус Цельсия на ватт вычисляют по формуле                                                              
                                                                                                                                               (18)
     
     где  - температура наружной поверхности локальной точки, °С;
     
              - температура внутренней поверхности локальной точки, °С;
     
                - средний теплопоток, W/m.
     
     6.3.7. Характеристику сопротивления теплопередаче в локальной точке () в квадратных метрах - градус Цельсия на ватт вычисляют по формуле
     
     

,                                                                           (19)

     где  - сопротивление теплопередаче в локальной точке при средней температуре, 0°С;
     
      - коэффициент, характеризующий температурное изменение локального сопротивления теплопроводности, 1/°С;
     
      - средняя температура тела в локальной точке, °С.
     
     Характеристику сопртивления теплопередаче необходимо определить для каждой измеряемой точки.
     
     Следует определить полную площадь поверхности, характеризуемых локальными точками измерения.
     
     Характеристики сопротивления теплопередачи и их поверхности являются исходными данными для дальнейшей обработки данных - для их пересчета.
     
     6.4. Приведение результатов лабораторных замеров к действительным климатическим и рабочим условиям
     
     6.4.1. Приведенное сопротивление трансмиссионной теплопередаче () дверной конструкции в естественных климатических условиях в квадратных метрах - градусах Цельсия на ватт определяют по формуле
     
     

,                                                                  (20)

где  - экспериментальный коэффициент теплоотдачи с внутренней стороны локальной точки, W/(m·°C);
     
      - экспериментальный коэффициент теплоотдачи с наружной стороны локальной точки и т.д., W/(m·°C).
     
     Процесс теплоотдачи с внутренней стороны в расчетной программе необходимо описать в соответствии с формулами (13), (14), (15), (16).
     
     6.4.2. Перенос количества тепла по теплопроводности материала () в ваттах на метр квадратный вычисляют по формуле
     
     

.                                                      (21)

     6.4.3. Процесс теплоотдачи с наружной поверхности () в ваттах на метр квадратный учитывают в расчетной программе и вычисляют по формуле
     
     

,     (22)

     где      

,         (23)

      - конвективный компонент коэффициента наружной теплоотдачи, в котором учитывается влияние принудительной и гравитационной конвекций, W/(m·°C);
     
      - скорость движения ветра, m/s;
     
      - множитель, выбранный из таблицы согласно температурным данным;
     
      - инфракрасная эмиссионная способность наружной поверхности локальной точки;
     
      - коэффициент пространственного угла излучения наружной поверхности локальной точки, приближенное значение которого равно 0,5 для вертикальной поверхности;
     
     = 1,3846  - 130 - приближенная температура излучения небосвода, °С.
     
     Значения теплового потока, вычисленные по формулам (16), (21) и (22), в условиях равновесия тождественны. Результаты расчета (тепловой поток, температура внутренней и наружной поверхностей, сопротивление теплопередаче) при удовлетворении тождественности являются результатами пересчета.
     
     6.4.4. В качестве начального значения температуры внутренней поверхности () в программе пересчетно-итерационного расчета принимается произвольно заданное значение, равное  - 0,02С. Тепловой поток с внутренней стороны двери вычисляют по формулам (13), (14) и (15). Имея температуру внутренней поверхности и значения теплового потока из формулы (21), определяют температуру наружной поверхности. Зная температуры наружного воздуха и наружной поверхности, а также скорость воздуха, по формуле (22) вычисляют теплопоток с наружной стороны. В случае тождественности внутреннего и наружного теплопотоков задача решена. В случае отличия расчетных данных теплопотоков, температуру внутренней поверхности необходимо снизить и процесс расчета повторяется до достижения тождественности теплопотоков.
     
     Пересчетные данные всех локальных точек, суммированные по площади, являются пересчетом лабораторных теплотехнических данных дверной конструкции.
     
     Пересчет с 0°С наружной температуры воздуха до расчетной наружной температуры в пятиградусных ступенях повторить с учетом нулевой и господствующей скоростей ветра.     
     

7. Отчет об испытании

     
     Отчет об испытании должен содержать:
     
     1) краткое описание испытанных образцов (вид двери, особенности конструкции створки, размеры);
     
     2) номер и наименование технической документации на двери;
     
     3) данные об условиях и результатах испытаний согласно пп. 6.1.1 и 6.2.1;
     
     4) результаты испытаний;
     
     5) дату поступления образцов на испытания и дату проведения испытаний;
     
     6) наименование организации, представившей образцы на испытания, и наименование изготовителя дверей;
     
     7) наименование организации, проводившей испытания;
     
     8) обозначение настоящего стандарта СЭВ.
     
     
     
     
     Текст документа сверен по:
     официальное издание
     М.: Издательство стандартов, 1985