Учебное пособие: Сертификация систем обеспечения микроклимата
Установленные стандартом показатели должны измеряться в определенных точках в зависимости от сертифицируемого объекта. При этом объекты классифицируются по площади помещения: до 12 м2 и свыше. В обоих случаях точки располагаются в трех сечениях горизонтальной и вертикальной плоскостях. К первым относятся кабины машиниста, схема расположения точек измерения для которых показана на рис. 10.1.
Измеряемыми показателями являются:
· мощность электрообогревателей, кВА;
· температура воздуха, °С
¾ в помещении объемом до 12 м3 в 9-ти точках, а при объеме более 12 м3 в 18 точках;
¾ в цехе с двух сторон от объекта на уровне 1,5 м от пола;
· площадь ограждения (внутренняя и внешняя).
Порядок проведения испытаний
Испытываемый объект (например, локомотив) устанавливают в помещении и прогревают до температуры окружающего воздуха. Затем в кабине размещают электрообогреватели мощностью 0,8–1,0 кВт в расчете на каждые 10 м3 помещения.
Внутри кабины равномерно размещают в 9–18 точках (в зависимости от объема) термодатчики измерительной аппаратуры по схеме (рис.10.1 и 10.2). Собирают измерительный комплекс температур и расхода электроэнергии.
Процесс испытания делят на два периода – период предварительного прогрева кабины и период непосредственного проведения измерений при достижении стационарного температурного режима. Продолжительность прогрева помещения должна составлять не менее 8–12 часов. В этот период ведут запись всех температур с целью определения момента выхода на стационарный режим.
Когда изменение показаний термодатчиков изменяются в пределах ±1,0°С, начинают регистрацию показаний всех приборов с интервалом 15 мин в течение 1–2 часа.
|
|
|
|
Обработка результатов
Средний коэффициент теплопередачи ограждения К вычисляют по формуле (Вт/м2·К):
К= , (1)
где Q – тепловой поток, проходящий через ограждение помещения, Вт,
Q= I·U, Вт (2)
где I, U – соответственно, ток А и напряжение В в цепи питания электрообогревателей; Dtср средний перепад температур воздуха в испытываемом помещении относительно наружного (в депо), оС;
Dtср = tвн –tн,; (3)
tвн = , (4)
где j – точка замера; tj температура воздуха в j-ой точке помещения; m – количество точек измерения; n – количество измерений по времени при установившемся температурном режиме.
tн = , (5)
где tn1, tn2 – наружная температура в точках 1 и 2; Fср – средняя площадь ограждения помещений, м2.
Fср= , (6)
где Fн и Fвн – площадь наружных и внутренних ограждений, м2.
Погрешность испытаний
Точность полученного путем вычислений среднего коэффициента теплопередачи ограждений помещения выражается интервалом, в котором с вероятностью 0,95 находится искомый результат, т.е.
Р = (`К DК< К< К + DК) = 0,95, (7)
где р – надежность получения результата, Р= 95% (0,95); `К средний коэффициент теплопередачи ограждений помещения из n измерений:
К = , (8)
n – количество повременных измерений, идущих в зачет; ki результат вычисления коэффициента теплопередачи в каждый момент времени; DК – доверительный интервал:
(9)
ta,n–1 коэффициент Стьюдента, который зависит от объема выборки (n) и доверительной вероятности (p=1–a); SK среднеквадратическое отклонение результата вычисления коэффициента теплопередачи ограждений помещения:
SK = , (10)
SDt суммарное среднеквадратическое отклонение результата перепада температур воздуха в помещении относительно наружного;
SDt = , (11)
S′Dt систематическая погрешность прибора по измерению температуры; S″Dt случайная погрешность измерения
(12)
SF – суммарное среднеквадратическое отклонение результата измерений средней площади ограждения помещения:
SF = , (13)
DС погрешность одного линейного измерения; m – количество линейных измерений; SQ – суммарное среднеквадратическое отклонение результата измерения мощности электрообогревателя, установленного в помещении;
SQ = , (14)
S'Q – систематическая погрешность измерительного прибора:
S′Q = , (15)
Qвп верхний предел измерения прибора; Кл – класс точности измерительного прибора; Qi – результат повременного измерения
S″Q = (16) (17)
В случае, если погрешность испытаний превышает приписанную методике испытаний 0,05 Вт/м2·К, испытания проводят повторно.
Средний коэффициент теплопередачи ограждений помещения оценивают удовлетворительно, если он меньше или равен нормативному значению. В противном случае его оценивают неудовлетворительно.
10.2 Сертификация показателя "Эффективность системы подогрева помещений"
При сертификации показателя эффективности подогрева помещения оценивают следующие параметры:
· максимальный перепад температур в помещении относительно наружной при максимально отрицательной наружной температуре Dtmax, заданной ТУ, оС;
· время достижения заданной температуры воздуха в помещении при заданной ТУ наружной температуре t, мин;
· точность поддержания температуры воздуха в помещении, ± Dt, 0С.
Время достижения заданной температуры определяют при включении системы отопления на максимальную мощность при испытаниях на стоянке.
Эффективность системы отопления измеряют в диапазоне отрицательных наружных температур и заданной постоянной скорости движения объекта:
· для локомотивов и МВПС с конструкционной скоростью;
· для самоходного СПС с конструкционной скоростью и на стоянке;
· для несамоходного СПС – на стоянке.
В случае невозможности проведения испытаний при конструкционной скорости допускается проводить испытания при другой постоянной скорости с последующим расчетом на условия, заданные ТУ.
Окна и двери в помещении должны быть закрыты, устройство подачи наружного воздуха должно работать с номинальной производительностью, а скорость ветра не должна превышать 7 м/с.
В случае жидкостной системы отопления объекта температура охлаждающей жидкости двигателя должна поддерживаться на уровне, предусмотренном ТУ.
Система отопления должна быть включена на максимальную производительность. При отрицательных наружных температурах, близких к 0оС, допускается проводить испытания на частичной мощности системы отопления. Полученный результат пересчитывают.
Приняты следующие показатели оценки сертифицируемого параметра:
· температура наружного воздуха в одной точке на уровне нижней кромки окна помещения, оС;
· температура воздуха в помещении на уровне 1,5 м от пола, оС:
¾ в кабине – в одной точке в центре (рис. 10.1);
¾ в помещениях, площадью от 5 до 10 м2 – в 2-4 точках (рис. 10.1);
¾ в салоне вагона – в шести точках (рис. 10.2);
· скорость ветра снаружи на уровне 1,5 м от земли на открытом пространстве, м/с;
· скорость движения транспортного средства, км/ч;
· время нагрева до заданной температуры, мин.
Точность приборов должна быть не хуже:
Параметр | Прибор | Погрешность |
Температуру воздуха |
Цифровой или аналоговый термометр |
не более 0,50С |
Скорость движения объекта | Штатный скоростемер | ±5 км/ч |
Скорость ветра | Анемометр | ±0,3 м/с |
Время | Секундомер | ±1 с |
Средства измерения должны быть поверены в установленном порядке и иметь действующие свидетельства о поверке.
Порядок проведения испытаний
1. Определение времени достижения заданной температуры выполняют в следующей последовательности:
· закрывают окна, двери и другие вентиляционные проемы (в т.ч. закрывают дефлекторы и перекрывают подачу наружного воздуха системой принудительной вентиляции);
· включают систему отопления на максимальную мощность;
· фиксируют время включения системы отопления и время достижения заданной нормируемой температуры в помещении.
2. Определение эффективности системы отопления проводят в следующем порядке:
· измеряют скорость ветра;
· устанавливают постоянную производительность системы отопления и фиксируют положение переключателя (максимальная/минимальная, I, II и т.д. ступени);
· в случае испытаний системы отопления, использующей тепло дизеля, устанавливают постоянный тепловой режим дизеля в соответствии с ТУ;
· устанавливают постоянную скорость движения испытуемого объекта в соответствии;
· измеряют температуру воздуха в помещении в заданных точках;
· зачетное измерение температур воздуха проводят через 3 ч после включения системы отопления не менее 3–х раз через 15 мин. В случае открывания окон или дверей по технологическим причинам измерение температур проводят через 15 минут после закрывания проемов.
Обработка результатов.
По полученным результатам строят зависимость (рис.10.3):
Dt = f (tн),
где Dt= tвн – tн , оС; tвн средняя температура в помещении, оС
tвн = ,
где ti и tj – температуры воздуха в точках измерения; n – количество точек измерений по площади помещения; m – количество циклов испытаний, m =3; tн наружная температура, оС.
Рис. 10.3 Зависимость перепада температур в кабине относительно наружной от наружной
Перепад температур в помещении является линейной функцией наружной температуры, параметры которой устанавливаются методом наименьших квадратов (МНК) в виде:
где y – перепад температур воздуха Dt в помещении относительно наружной, оС; x – температура наружного воздуха tн, оС; m – угол наклона функции к оси абсцисс, ; c – значение функции при наружной температуре 0оС.
; = ,
где n – количество измерений при различных наружных температурах, порядковый номер измерения (цикла); i – i-ое измерение.
По полученной зависимости вычисляют перепад температур при наружной температуре, заданной ТУ.
Точностью поддержания температуры воздуха в помещении °С является отклонение от средней температуры за период измерения:
где tmax, tmin – максимальная и минимальная температура в одной точке (геометрический центр помещения) на высоте 1,5 м от пола.
Полученные результаты заносят в табл. П3, которая является приложением к протоколу испытаний.
Расчет погрешности измерений
Оценку погрешности испытаний производят в соответствии с выражением:
р(Y1 dy < Y < Y2 + dy) =0,95
т.е. р(Dt1–d(Dt)< Dt< Dt2+d(Dt)=0,95,
где p=0,95 уровень достоверности полученного результата;
dy= d(Dt) – доверительный интервал: