20
и необходимо вводить коррекцию на результаты измерения. Погрешность, вызванную таким изменением, называют «погрешностью эксплуатации».
Если q — измеренная плотность теплового потока, а q' — плотность теплового потока через фрагмент без тепломера, то погрешность эксплуатации е можно определить как
е = (q - q ')/q'. (9.18)
Если погрешность эксплуатации известна, то скорректированные R0 и k'tr равны
R0 = (1 + е) R0; k'tr= ktr/(1 + e). (9.19)
Эта коррекция зависит от следующих параметров:
- сопротивление теплообмену поверхности над тепломером;
- теплопроводность и толщины слоя материала, расположенного под тепломером (без учета таких слоев, как краска или бумага);
- размеры, конструкции и тепловые свойства тепломера, предохранительного кольца, облицовочных и закрепляющих материалов, таких как клей, термическая контактная паста, липкая лента и т. п.
Коэффициенты коррекции получают, решая тепловое уравнение с помощью метода конечных элементов или методом конечных разностей, учитывая свойства измерителя теплового потока, соответствующее сопротивление теплообмену поверхности и теплопроводность первого слоя. При квадратной форме тепломера можно применять двухмерную модель с цилиндрической симметрией вместо трехмерной, таким образом упрощая расчет без уменьшения точности. В этом случае площадь расчетного тепломера дисковой формы должна равняться действительной площади тепломера квадратной формы.
Коррекция, рассчитанная таким образом, учитывает влияние термического сопротивления тепломера; эту коррекцию (см. 9.4.1) не следует прибавлять к термическому сопротивлению стены, как обычно.
В целом можно избежать больших погрешностей эксплуатации, учитывая влияние возмущения и принимая во внимание, что:
- погрешность эксплуатации главным образом вызвана общим искажением теплового поля под тепломером. Влияние местного возмущения у края тепломера существенно важно только для таких тепломеров, отношение ширины к толщине которых менее 10. Следовательно, возмущения квадратного и дискового тепломеров являются одинаковыми при условии, что их площади равны;
- погрешность эксплуатации является возрастающей функцией теплопроводности материала первого слоя под тепломером и поверхностного коэффициента теплообмена. Малые погрешности предполагаются при измерениях на теплоизоляционных материалах, расположенных со стороны внутренней окружающей среды, в то время как большие погрешности ожидаются при измерениях на металлических слоях, расположенных со стороны наружной ограждающей среды;
- погрешность эксплуатации является убывающей функцией термического сопротивления тепломера;
- рекомендуется тепломеры с большими отношениями ширины к толщине, поскольку погрешность эксплуатации в таких случаях равна одномерной погрешности. Коррекцию рассчитывают по уравнению (9.16) или (9.17). Эта коррекция действительная также при измерениях на металлах;
во избежание зависимости калибровочного коэффициента от теплопроводности материала стены необходимо нанесение тонкого покрытия на соединения термопары тепломера. Если тепломер облицован таким образом, его следует калибровать вместе с облицовкой.