НАГРЕВАТЕЛИ ГАЗОВЫЕ ДЛЯ ЛУЧИСТОГО
ВЕРХНЕГО ОТОПЛЕНИЯ, НЕ ПРИМЕНЯЕМЫЕ
В БЫТУ

Часть 2

Рациональное использование энергии

EN 419-2:2006
Non-domestic gas-fired overhead luminous radiant heaters -
Part 2: Rational use of energy
(MOD)

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении» (ФГУП «ВНИИНМАШ») и Обществом с ограниченной ответственностью «СИЦ ЭТИГАЗ» (ООО «СИЦ ЭТИГАЗ») на основе аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 4, который выполнен Федеральным государственным унитарным предприятием «Российский научно-технический центр информации по стандартизации, метрологии и оценке соответствия» (ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ»)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 345 «Аппаратура бытовая, работающая на жидком, твердом и газообразном видах топлива»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 сентября 2011 г. № 395-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к европейскому региональному стандарту ЕН 419-2:2006 «Нагреватели газовые для лучистого верхнего отопления, не применяемые в быту. Часть 2. Рациональное использование энергии» (EN 419-2:2006 «Non-domestic gas-fired overhead luminous radiant heaters - Part 2: Rational use of energy») путем изменения его структуры для приведения в соответствие с правилами, установленными в ГОСТ 1.5 (подразделы 4.2 и 4.3).

В настоящий стандарт включены дополнительные по отношению к вышеупомянутому региональному стандарту требования, исключено приложение ZА (справочное) о взаимосвязи европейского регионального стандарта с директивами ЕС. Указанное приложение, не включенное в основную часть настоящего стандарта, приведено в дополнительном приложении ДА.

Сравнение структуры настоящего стандарта со структурой указанного регионального стандарта приведено в дополнительном приложении ДБ

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

СОДЕРЖАНИЕ

НАГРЕВАТЕЛИ ГАЗОВЫЕ ДЛЯ ЛУЧИСТОГО ВЕРХНЕГО ОТОПЛЕНИЯ,
НЕ ПРИМЕНЯЕМЫЕ В БЫТУ

Часть 2

Рациональное использование энергии

Дата введения - 2012-07-01

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования и методы испытаний для рационального использования энергии газовых нагревателей, обеспечивающих лучистое верхнее отопление с целью создания комфортных условий в помещении небытового назначения, которые имеют горелку низкого давления и монтируются на кронштейне или подвеске к потолку помещения (далее - инфракрасные нагреватели).

Настоящий стандарт применяется только к инфракрасным нагревателям типа А₁ (см. 4.3).

Настоящий стандарт не применяется к инфракрасным нагревателям, если они:

a) используются для отопления жилых помещений;

b) предназначаются для наружной установки;

c) требуют количество подводимого тепла свыше 120 кВт (вычисленное на основе низшей теплоты сгорания газа);

d) имеют горелки, работающие на предварительно подготовленной смести газа и воздуха, в которых:

1) газ и весь воздух для горения подводятся к уровню зоны горения полностью смешанными,

2) предварительное смешивание газа и всего воздуха для горения осуществляется в части горелки до зоны горения;

e) имеют неотъемлемые механические средства подачи воздуха для горения и/или отвода и удаления продуктов горения.

Настоящий стандарт применяется к инфракрасным нагревателям, которые планируется использовать для испытаний типа устройства. Требования к инфракрасным нагревателям, которые не предназначаются для испытаний типа, подлежат дальнейшему рассмотрению.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий стандарт:

ГОСТ Р 54446-2011 Нагреватели светового излучения газовые, не предназначенные для бытового применения. Часть 1. Требования безопасности (ЕН 419-1:2009, MOD)

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 54446, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 плоскость начала отсчета уровня излучения: Плоская горизонтальная поверхность, ограниченная нижним краем отражателя или, в случае, когда излучающие части находятся ниже края рефлектора, соприкасающаяся с самой нижней излучающей частью (см. рисунок 1).

1 - рефлектор; 2 - плоскость отсчета

Рисунок 1 - Плоскость начала отсчета уровня излучения

3.2 плотность потока излучения Е, Вт/м²: Мощность излучения на единицу площади, падающего на поверхность.

3.3 лучистый КПД R_f: Тепло, излучаемое инфракрасным нагревателем через плоскость начала отсчета уровня излучения, деленное на количество результирующего тепла, полученного от сгорания подводимого испытательного газа.

3.4 плоскость измерения (только для метода испытания В): Плоскость, параллельная плоскости начала отсчета уровня излучения и на (100 ± 3) мм ниже ее.

3.5 измерительная решетка (только для метода испытания В): Правильное расположение в измерительной плоскости прямых линий, идущих параллельно и перпендикулярно к продольной оси инфракрасного нагревателя с достаточной точностью (±1 мм).

Примечание - Узловые точки измерительной решетки располагаются в точках пересечения этих линий (см. рисунок 2), так что дистанция между всеми точками смежных узлов на этих линиях составляет (100 ± 2) мм.

1 - нагреватель; 2 - узловая точка; 3 - измерительный модуль F_ij

Рисунок 2 - Измерительная решетка (метод испытания В)

4 Классификация инфракрасных нагревателей

4.1 Классификация согласно природе используемых газов

Применяют требования ГОСТ Р 54446 (подраздел 4.1).

4.2 Классификация в соответствии с газами, которые можно использовать

Применяют требования ГОСТ Р 54446 (подраздел 4.2).

4.3 Классификация в соответствии с режимом удаления продуктов горения

Применяют требования ГОСТ Р 54446 (подраздел 4.3).

5 Обозначения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

 - коэффициент для расчета , кПа^-1 × м^-1;

 - коэффициент для расчета , кПа^-1 × м^-1;

 - коэффициент для расчета , кПа^-1 × м^-1;

 - коэффициент для расчета , кПа^-1 × м^-1;

 - показатель поглощения излучения углекислым газом;

 - показатель поглощения излучения водяным паром;

а - длина рефлектора, мм;

А_тот - поправочный коэффициент на поглощение излучения водяным паром и углекислым газом в воздухе;

b - ширина рефлектора, мм;

с - дистанция между двумя узловыми точками параллельно с продольной осью, мм;

Сαβ - поправочный коэффициент площади поверхности;

D - средняя толщина излучающего слоя газа (т.е. от точки измерения до плоскости начала отсчета уровня излучения), м;

 - показатель эмиссии углекислого газа;

 - показатель эмиссии водяного пара;

Е - плотность потока излучения от инфракрасного нагревателя, Вт/м²;

Е_а - плотность потока излучения на выходе инфракрасного нагревателя в воздухе, Вт/м²;

E_ij - плотность потока излучения от инфракрасного нагревателя, измеренная в узловых точках измерения, Вт/м²;

 - средняя плотность потока излучения поверх измерительной решетки F_ij, Вт/м²;

F_w - поправочный коэффициент окна;

H_i - низшая теплота сгорания испытательного газа (15 °С, 101,325 кПа, сухой газ), Вт × ч/м³;

 - коэффициент для показателя эмиссии углекислого газа, кПа^-1 × м^-1;

 - коэффициент для показателя эмиссии водяного пара, кПа^-1 × м^-1;

L - длина цилиндра контрольной поверхности, м;

N - число дуговых позиций вдоль половины цилиндра (см. рисунок 2);

п - коэффициент в уравнениях для  и ;

 - парциальное давление углекислого газа в окружающей атмосфере, кПа;

 - парциальное давление водяного пара в окружающей атмосфере, кПа;

 - давление насыщенного пара, кПа;

р - давление подачи газа, кПа;

р_а - атмосферное давление, кПа;

p_w - давление насыщенного пара горючего газа при температуре t_g, кПа;

Q_m - номинальная подводимая тепловая мощность, вычисленная на основе низшей теплоты сгорания испытательного газа, Вт;

Q_(R)c - выходная мощность излучения после коррекции на поглощение излучения в воздухе, Вт;

Q_(R)M - измеренная выходная мощность излучения, Вт;

R - радиус до радиометра от центра плоскости начала отсчета уровня излучения, м;

R_f - лучистый КПД;

S - чувствительность радиометра, мкВ/(Вт/м²) или В/(Вт/м²);

t_a - температура окружающей атмосферы, °С;

t_g - температура газа в точке проведения измерения, °С;

t_s - температура датчика, °С;

U - напряжение сигнала датчика, мкВ или В;

V - объемный расход подводимого газа в условиях проведения испытаний, м³/ч;

V_b - напряжение сигнала датчика, зарегистрированное с установленным защитным экраном, мкВ или В;

V_t - напряжение сигнала датчика, зарегистрированное без защитного экрана, мкВ или В;

V₀ - объемный расход газа, приведенный к стандартным условиям (15 °С, 101,325 кПа, сухой газ), м³/ч.

6 Требования к рациональному использованию энергии

При горизонтальной установке в соответствии с инструкциями производителя и измерении одним из методов, приведенных в 7.2, лучистый КПД инфракрасного нагревателя, определенный при номинальной подводимой тепловой мощности, должен соответствовать значениям, указанным в таблице 1.

Таблица 1 - Лучистый КПД для инфракрасных нагревателей, установленных горизонтально

7 Методы испытаний

7.1 Общие положения

Испытание должно быть проведено с инфракрасным нагревателем, горизонтально установленным в соответствии с инструкциями изготовителя.

Если не задано иное, то применяют требования ГОСТ Р 54446 (подраздел 7.1).

7.2 Лучистый КПД

7.2.1 Общие положения

7.2.1.1 Рабочая зона (требования, применимые ко всем методам испытания)

Рабочая зона должна иметь объем, в котором возможна установка инфракрасного нагревателя, а также должна:

a) обеспечивать достаточную вентиляцию, чтобы удалять продукты горения и тепло, вырабатываемое инфракрасным нагревателем;

b) иметь температуру окружающей атмосферы на уровне (20 ± 5) °С;

c) позволять устанавливать датчики, свободные от влияния сквозняков. Температура датчика должна быть проверена до и после проведения измерений:

a) для охлаждаемых воздухом датчиков температура должна быть на уровне (20 ± 5) °С;

b) для датчиков с водяным охлаждением температура охлаждающей воды не должна изменяться больше чем на ±5 °С на протяжении всего испытания.

7.2.1.2 Выбор метода испытания

Лучистый КПД инфракрасного нагревателя может быть определен методом, приведенным либо в 7.2.2, либо в 7.2.3.

7.2.2 Метод А

7.2.2.1 Установка и регулировка инфракрасного нагревателя

Инфракрасный нагреватель должен быть установлен на высоте между 2 и 2,5 м и первоначально отрегулирован в соответствии с требованиями 7.1.

Испытание должно быть проведено при настройке инфракрасного нагревателя на номинальную подводимую тепловую мощность. Если нагреватель рассчитан для работы в определенном диапазоне

подводимой тепловой мощности, то он настраивается на минимальные и максимальные номинальные значения¹⁾ (см. ГОСТ Р 54446, подпункт 7.1.3.2). При этом подается один из испытательных газов той категории, в которую входит испытуемый инфракрасный нагреватель (см. ГОСТ Р 54446, пункт 7.1.1).

________

¹⁾ Испытание при максимальной подводимой тепловой мощности не следует проводить, если известно, что наименьший выход излучения достигается при номинальной минимальной подводимой тепловой мощности.

7.2.2.2 Оснастка и аппаратура

7.2.2.2.1 Механическая оснастка

Чтобы позиционировать датчики на воображаемой огибающей поверхности вокруг инфракрасного нагревателя, требуется подвижная жесткая конструкция, имеющая градуированную металлическую дугу окружности радиусом R, на которой крепятся датчики (радиометры). Эта конструкция вращается на своей вертикальной оси. Радиус R металлической дуги должен быть в пределах диапазона, показанного на рисунке 3.

Примечание - Необходимо проверить, что максимальная плотность потока излучения не превышает максимальное значение, допустимое для определенного инфракрасного нагревателя.

1 - съемный защитный экран; 2 - радиометр; 3 - параллель; 4 - меридиан;
R - радиус, измеренный от центра окружности дуги до поверхности радиометра, величиной в пределах от
1,54 до 1,88 м. Для любого одного измерения радиус дуги не должен изменяться больше чем на ± 20 мм

Рисунок 3 - Оснастка для проведения испытания по методу А

Испытательное оборудование должно:

a) обеспечивать при испытании инфракрасного нагревателя длиной больше 1,3 м такую регулировку, чтобы центр дуги совпадал с одним из двух краев плоскости отсчета уровня излучения;

b) при испытании инфракрасного нагревателя длиной 1,3 м или меньше обеспечивать совпадение центра дуги с центром плоскости отсчета уровня излучения (см. рисунок 1);

c) быть установлено в зоне проведения испытания, где площадь пола является достаточной для маркировки на нем позиций измерения;

d) иметь съемный или убирающийся экран защиты от излучения перед каждым датчиком, чтобы маскировать его от инфракрасного нагревателя. Экран защиты от излучения должен быть сконструирован и расположен таким образом, чтобы поверхность экрана, обращенная к датчику, находилась в состоянии теплового равновесия в атмосферных условиях рабочей зоны (см. 7.2.1.1). Общее расположение и конструкция такого защитного экрана показана на рисунке 4;

e) предоставлять отдельный экран защиты от излучения для каждого датчика, который не должен отражать излучение в направлении любого другого датчика;

1 - экран защиты от излучения; 2 - датчик (радиометр); 3 - отражающий алюминиевый лист;
4 - изоляция толщиной 15 мм; 5 - матовая черная не отражающая поверхность

Рисунок 4 - Экран защиты от излучения (метод испытания А)

f) в подходящих случаях предоставлять направляющий брус, чтобы позиционировать металлическую дугу по длине инфракрасного нагревателя.

7.2.2.2.2 Измерительная аппаратура

Характеристики датчика

Используемые датчики должны иметь:

a) коэффициент чувствительности, который не изменяется больше чем на ±3 % в диапазоне температур окружающей среды от 15 °С до 30 °С;

b) постоянную чувствительность либо в диапазоне длины волны от 0,8 до 40 мкм, либо в другом диапазоне, который должен быть заявлен в протоколе испытания (см. 7.2.2.5)¹⁾;

________

¹⁾ Эти данные могут потребоваться в целях поверки.

c) угол охвата, равный или более 170°. Не должно быть большого разброса значений чувствительности в зависимости от изменения угла падения излучения;

d) постоянную чувствительность в пределах плотности потока излучения от 10 до 1100 Вт/м²;

e) подходящее окно, исключающее влияние на радиометр сквозняков, которое позволяет:

- иметь угол обзора, равный или более 170°;

- максимизировать передачу излучения в диапазоне от 2 до 9 мкм;

f) поправочный коэффициент окна F_w, вычисленный для каждого окна (см. приложение А).

Позиции датчиков

Датчики должны быть расположены в позициях, чтобы:

a) в случае, когда используют один датчик, предусматривалась возможность его перемещения по длине металлической дуги и позиционирования через каждые (20 ± 1)° (между 10° и 90°);

b) в случае, когда используют несколько датчиков, они должны быть позиционированы по длине дуги через каждые (20 ± 1)° (между 10° и 90°);

c) измерительная поверхность была направлена по касательной к поверхности перемещения металлической дуги.

Примечание - Рекомендуется экранировать лицевую сторону перед термоэлементами от облучения и пыли, когда датчики не используются для проведения измерений. Следует принимать меры для предотвращения случайного обратного излучения от отражающих поверхностей в пределах обзора радиометра 180°. В связи с этим не рекомендуется носить белую одежду и иметь оборудование белого цвета в месте проведения испытания.

7.2.2.3 Рабочая зона

Рабочая зона должна соответствовать следующим условиям:

a) иметь стены и потолки, которые должны быть изолированы от внешних воздействий (например, солнечного света через окна и отопительного оборудования);

b) иметь внутренние поверхности, обработанные для снижения радиационного отражения (матовые неотражающие поверхности);

c) быть расположенной таким образом, чтобы температура стены и потолка не изменялась более чем на ±5 °С на протяжении измерительной фазы испытания.

7.2.2.4 Порядок действий

7.2.2.4.1 Поверхность интегрирования

Поверхность интегрирования должна быть заключена в пределах внешней границы перемещения дуги [см. рисунки 5a) и 5b)] так, что:

а) для инфракрасных нагревателей длиной меньше или равной 1,3 м центр полусферы должен быть в центре излучающей контрольной поверхности;

1 - меридиан; 2 - параллель; 3 - идентификация позиций датчиков; А - позиция датчика;
L - длина контрольной поверхности цилиндра; С - число позиций дуги по длине цилиндра

а) Интегрирующая поверхность (метод испытания А) - инфракрасный нагреватель длиной больше 1,3 м

1 - меридиан; 2 - параллель; 3 - идентификация позиций датчиков; А - позиция датчика

b) Интегрирующая поверхность (метод испытания А) -
инфракрасный нагреватель длиной меньше 1,3 м

Рисунок 5 - Интегрирующая поверхность инфракрасного нагревателя
(метод испытания А)

b) для инфракрасных нагревателей длиной больше 1,3 м поверхность интегрирования характеризуется половиной длины цилиндра, равной эффективной длине излучателя, ось которого совпадает с контрольной поверхностью. Эта поверхность должна быть ограничена в своих крайних точках двумя половинками полусфер;

c) в случае, когда излучатель является симметричным (например, линейная труба), исследование излучения должно быть ограничено до следующих частей сферы:

- одна четверть сферы для инфракрасного нагревателя длиной меньше или равной 1,3 м (результат должен быть умножен на два);

- одна четверть цилиндра плюс две четверти полусферы для инфракрасного нагревателя длиной больше 1,3 м (результат должен быть умножен на два).

7.2.2.4.2 Измерение

Каждый датчик подключают к милливольтметру потенциометрического, электронного типов или к электронному устройству, имеющему полное входное сопротивление, по меньшей мере, 1 МОм и чувствительность 1 мкВ.

Снимают измерения в спокойной атмосфере на инфракрасном нагревателе в состоянии термического равновесия, когда он работает в режиме настройки, по 7.2.2.1.

Примечание - Необходимо измерять наружную температуру измерительного прибора, чтобы убедиться в отсутствии его перегрева.

Точки проведения измерений должны быть расположены на пересечении параллелей и меридианов [см. рисунки 5a) и 5b)], так что:

a) для инфракрасных нагревателей длиной меньше или равной 1,3 м точка измерения должна быть на полусфере, а пересечения должны быть на меридианах 0°, 20°, 40° и т.д. до 180° с параллелями 10°, 30°, 50° и т.д. до 90° [см. рисунок 5b)];

b) для инфракрасных нагревателей длиной больше 1,3 м точка измерения должна быть на половине полусферы [см. рисунок 5a)], а пересечения в крайних точках должны быть на меридианах 10°, 30°, 50° и т.д. до 170° с параллелями 10°, 30°, 50° и т.д. до 90°.

На половине цилиндра, необходимого для контрольной поверхности длиной L для числа измерений N, пересечения должны быть в точках, заданных следующим выражением:

                                        (1)

где N - число сделанных измерений на пересечениях с параллелями 10°, 30°, 50° и т.д. до 90°.

Отношение  должно иметь максимальное значение 0,8 м.

7.2.2.4.3 Определение лучистого КПД

Испытание должно быть выполнено по следующим этапам:

a) измерение напряжения во всех точках, показанных в пределах воображаемой границы. Эти измерения должны быть сделаны с защитным экраном от излучения и без него (см. рисунок 4).

Плотность потока излучения Е, Вт/м², вычисляют по формуле

                                                          (2)

где V_t - напряжение сигнала датчика, зарегистрированное без защитного экрана, мкВ;

V_b - напряжение сигнала датчика, зарегистрированное с защитным экраном, мкВ;

F_w - поправочный коэффициент окна;

S - чувствительность радиометра, мкВ/(Вт/м²);

b) интегрирование в пределах огибающей каждой четверти сферы и четверти цилиндра, чтобы получить значение излучения, принятого от инфракрасного нагревателя, и его вклад в излучаемую мощность (см. приложения В и С);

c) определение измеренной выходной мощности Q_(R)M, Вт, используя соответствующие формулы 3 или 4:

- для инфракрасных нагревателей длиной меньше или равной 1,3 м

Q_(R)M = Q_(R)5,                                                            (3)

где Q_(R)5 - выходная мощность излучения в полусфере, Вт;

- для инфракрасных нагревателей длиной больше 1,3 м

Q_(R)M = Q_(R)1 + Q_(R)2 + Q_(R)3 + Q_(R)3                                             (4)

где Q_(R)1 - выходная мощность излучения в четверти сферы (конец горелки), Вт;

Q_(R)2 - выходная мощность излучения в четверти сферы (противолежащий конец), Вт;

Q_(R)3 - выходная мощность излучения в четверти цилиндра (сторона горелки), Вт;

Q_(R)4 - выходная мощность излучения в четверти цилиндра (сторона напротив), Вт;

d) вычисление номинальной подводимой тепловой мощности, рассчитанной на основе низшей теплоты сгорания испытательного газа, Q_m, Вт, используя формулу

Q_m = V₀h_i,                                                            (5)

где H_i - низшая теплота сгорания газа, используемого на испытании, Вт × ч/м³;

V₀ - объемный расход газа, приведенный к стандартным условиям, м³/ч, вычисляемый по формуле

                                         (6)

где V - объемный расход подводимого газа в режиме испытания, м³/ч;

р - давление подачи газа, кПа;

р_а - атмосферное давление, кПа;

p_w - давление насыщенного пара в точке проведения измерения при температуре t_g, кПа;

t_g - температура газа в точке проведения измерения, °С.

Примечание - Q_m определяют из объемного расхода газа, приведенного к стандартным условиям, для низшей теплоты сгорания газа, используемого на испытании, в единицах измерения, заданных в разделе 5. Формула (7) не является аналогом формулы (2) и (3) в ГОСТ Р 54446 для вычисления номинальной подводимой тепловой мощности, которая не подходит в данном случае;

e) вычисление лучистого КПД R_f, используя формулу (см. приложение В)

                                                             (7)

где Q_m - номинальная подводимая тепловая мощность, вычисленная на основе низшей теплоты сгорания испытательного газа, Вт;

Q_(R)c - выходная мощность излучения после коррекции на поглощение излучения в воздухе, Вт, вычисляемая по формуле

                                                         (8)

где А_тот - поправочный коэффициент на поглощение излучения водяным паром и углекислым газом в воздухе.

Примечание - Для вычисления А_тот см. приложение D.

Требования, приведенные в разделе 6, должны быть удовлетворены.

7.2.2.5 Протокол испытания

Из-за сложности испытания рекомендуется регистрировать полученные результаты в протоколе испытания (примеры см. в приложениях В, С и Е).

7.2.3 Метод В

7.2.3.1 Общие положения

Инфракрасный нагреватель должен быть установлен в соответствии с требованиями, приведенными 7.1, и подвешен, по меньшей мере, на высоте 1,2 м над уровнем пола.

7.2.3.2 Оборудование для проведения испытания

7.2.3.2.1 Общие требования к радиометру

Для измерений можно использовать один или больше радиометров одновременно, имеющих чувствительность к плотности излучения в минимальном диапазоне значений длины волны от 0,8 до 40 мкм.

Каждый радиометр должен пройти поверку в соответствии с требованиями приложения F.

Должны применяться только радиометры, которые имеют управляемое термостатом водяное охлаждение и продувку азотом для интегрирования сферы.

Примечание - Пример отработанной и проверенной конструкции радиометра приведен в приложении G.

7.2.3.2.2 Механическое испытательное оборудование

Испытательное оборудование должно обеспечивать следующее:

a) горизонтальную подвеску инфракрасного нагревателя в соответствии с требованиями 7.1;

b) устойчивое подвижное расположение для проведения испытаний, которое дает возможность правильно настраивать радиометр в измерительной плоскости.

Примечание - Настройку можно осуществлять вручную или автоматически.

7.2.3.2.3 Позиции радиометра для проведения измерений

Перед началом испытания необходимо определить узловые точки первого и последнего измерительного модуля, где пересекаются параллельные и перпендикулярные линии. Это достигается путем измерения плотности излучения на краю отражателя, а узловые точки или измерительные модули находятся там, где плотность излучения меньше 1 % максимального значения плотности излучения, измеренной под инфракрасным нагревателем.

Радиометр должен быть позиционирован в узловых точках измерительной решетки (см. рисунок 2).

7.2.3.3 Рабочая зона

Испытание должно быть проведено в рабочей зоне, имеющей пол с неотражающими поверхностями.

7.2.3.4 Методика испытания

7.2.3.4.1 Принцип измерения

Выходная мощность излучения устанавливается радиометрическим методом, которым измеряется плотность потока излучения в измерительной плоскости, а измеренные значения интегрируют по площади измерительной решетки.

7.2.3.4.2 Метод измерения

Радиометр помещают в каждой из узловых точек, заданных в 3.5, с максимальным отклонением 3 мм (по каждой из трех осей), а измерение плотности излучения осуществляют в установившемся режиме для снятия отсчета.

Оси радиометра не должны иметь наклон больше 2° от перпендикуляра.

Примечание - Рекомендуется регистрировать последовательность проведения измерений, используя автоматическую систему.

7.2.3.5 Вычисление выходной мощности излучения

Выходная мощность излучения Q_(r)M соответствует сумме всех произведений между площадями поверхностей отдельных измерительных модулей и среднеарифметическим измеренных значений плотности излучения в четырех узловых точках, образующих поверхность этого измерительного модуля (см. рисунок 2).

Выходную мощность излучения вычисляют по формуле

                                                   (9)

где F_ij - площадь измерительного модуля (см. рисунок 2), м²;

 - средняя плотность излучения для измерительного модуля F_ij, Вт/м², измеренная в узловых точках (см. рисунок 2), вычисляемая по формуле

                                         (10)

где i  (1, 2, ... , n) и j  (1, 2, ... , k) - координаты узловых точек измерительной решетки.

Плотность потока излучения в узловых точках Е_ij, Вт/м², вычисляют по формуле

                                                            (11)

где U - напряжение сигнала датчика, В;

S - чувствительность радиометра, В/(Вт/м²).

7.2.3.6 Вычисление подводимой тепловой мощности

Подводимую тепловую мощность инфракрасного нагревателя вычисляют по формулам (5) и (6) (см. подпункт 7.2.2.4.3).

7.2.3.7 Вычисление лучистого КПД

Лучистый КПД инфракрасного нагревателя вычисляют по формуле (7) и (8) (см. подпункт 7.2.2.4.3).

Требования раздела 6 должны быть удовлетворены.

7.2.3.8 Протокол испытания

Из-за сложности испытания рекомендуется регистрировать полученные результаты в протоколе испытания (см. приложения Н и J).

Приложение А
(обязательное)

Методика измерения поправочного коэффициента окна F_w (метод испытания А)

Поправочный коэффициент окна F_w вычисляют для каждого окна с помощью следующих действий:

a) позиционирование радиометра под инфракрасным нагревателем и на подходящей дистанции от него. Затем окно должно быть снято, а датчик перемещен, чтобы получить максимальное напряжение V₁;

Примечание - Может потребоваться экранировать датчик от сквозняков, чтобы свести к минимуму разброс показаний приборов;

b) повторная установка окна без перемещения датчика, отмечая уменьшение напряжения V₂;

c) поправочный коэффициент окна вычисляют для каждого окна по формуле

                                                              (А.1)

где V₁ - максимальное зарегистрированное напряжение, мкВ;

V₂ - уменьшенное напряжение, измеренное после установки окна, без перемещения датчика, мкВ;

d) порядок действий, изложенный в перечислениях а) - с), повторяется для каждого типа инфракрасного нагревателя.

Приложение В
(справочное)

Регистрация данных при определении лучистого КПД (метод испытания А)

В.1 Общая информация, подлежащая регистрации

В.2 Результаты измерений

Измеренная выходная мощность излучения Q_(R)M для инфракрасного нагревателя длиной меньше или равной 1,3 м = Q_(R)5 ____________________________ Вт

Выходная мощность излучения Q_(R)c после коррекции на поглощение излучения в воздухе:

Q_(R)c = Q_(R)m/(1 - A_tot) = _______________ Вт

Лучистый КПД, R_f:

R_f = Q_(R)c/Q_M = _______________________

Приложение С
(справочное)

Формы бланков (метод испытания А)

С.1 Протокол результатов испытаний - четверть сферы (конец горелки и противолежащий конец)

Выходную мощность излучения Q_(R)1, Вт, интегрированную по поверхности одной четвертой части сферы, вычисляют по формуле

Выходную мощность излучения Q_(R)2, Вт, интегрированную по поверхности одной четвертой части сферы, вычисляют по формуле

С.2 Протокол результатов испытаний - четверть цилиндра (конец горелки и противолежащий конец)

Выходную мощность излучения Q_(R)3, Вт, интегрированную по поверхности одной четвертой части цилиндра, вычисляют по формуле

Выходную мощность излучения Q_(R)4, Вт, интегрированную по поверхности одной четвертой части цилиндра, вычисляют по формуле

С.3 Протокол результатов испытаний - половина сферы для инфракрасных нагревателей длиной меньше или равной 1,3 м

Выходную мощность излучения Q_(R)5, Вт, интегрированную по поверхности полусферы, вычисляют по формуле

Приложение D
(обязательное)

Коррекция измеренной выходной мощности излучения на поглощение в воздухе
(методы испытаний А и В)

D.1 Общие положения

Учитывают поглощение энергии только:

a) паром воды (Н₂O);

b) углекислым газом (СO₂).

Требования настоящего приложения могут быть применены к определению лучистого КПД по методу, приведенному в 7.2.2, или по методу, приведенному в 7.2.3.

D.2 Средняя толщина излучающего слоя газа

Среднюю толщину излучающего слоя газа D, м, вычисляют по формуле

                                             (D.1)

где L - длина излучающей поверхности, м;

R - радиус до радиометра от центра плоскости начала отсчета уровня излучения (для метода А), м, или минимальная дистанция между радиометром и плоскостью начала отсчета (для метода В), м.

D.3 Поглощение излучения водяным паром

Показатель поглощения излучения водяным паром  вычисляют по формуле

                                              (D.2)

где  - коэффициент показателя эмиссии водяного пара, вычисляемый по формуле

                                            (D.3)

D - средняя толщина излучающего слоя газа, м;

t_a - температура окружающей атмосферы, °С;

 - парциальное давление водяного пара в окружающей атмосфере, кПа, вычисляемое по формуле

                             (D.4)

где rh - относительная влажность;

t_a - температура окружающей атмосферы, °С.

Значения для ,  и п вычисляют по формулам (D.5), (D.6) и (D.7) соответственно:

                                            (D.5)

                                        (D.6)

                                               (D.7)

где D - средняя толщина излучающего слоя газа, м.

D.4 Поглощение излучения углекислым газом

Показатель поглощения излучения углекислым газом  вычисляют по формуле

                                              (D.8)

где  - парциальное давление углекислого газа в окружающей атмосфере;

D - средняя толщина излучающего слоя газа, м;

 - коэффициент показателя эмиссии углекислого газа, вычисляемый по формуле

                                           (D.9)

Значения ,  и п равны:

 = 0,0532;

 = 0,00168;

п = 0,527;

 = 0,03 кПа (при содержании в воздухе СO₂ = 0,03 %).

D.5 Суммарное поглощение излучения

Поправочный коэффициент на поглощение излучения водяным паром и углекислым газом в воздухе А_тот для выходной мощности излучения Q_(R)M вычисляют по формуле

                                         (D.10)

где  - показатель поглощения излучения углекислым газом;

 - показатель поглощения излучения водяным паром;

β - коэффициент, вычисляемый по формуле

                                  (D.11)

Формула (D.11) действительна для значений  между 0 и 20 кПа, а значения × D между 0 и 1 кПа × м.

D.6 Метод вычислений

Выходную мощность излучения Q_(R)c, скорректированную на поглощение излучения водяным паром и углекислым газом, вычисляют по измеренной мощности излучения Q_(R)M, используя формулу (8).

Приложение Е
(справочное)

Пример определения лучистого КПД (метод испытания А)

Е.1 Лучистый КПД - полученные данные и вычисление

 

Измеренная выходная мощность излучения Q_(R)M для инфракрасного нагревателя длиной меньше или равной 1,3 м = Q_(R)5 9143 Вт.

Выходная мощность излучения Q_(R)c после коррекции на поглощение излучения в воздухе:

Q_(R)c = Q_(R)M/(1 - A_TOT) = 10373 Вт

Лучистый КПД R_f:

R_f = Q_(R)c/Q_M = 0,576.

Е.2 Выходная мощность излучения - полученные данные и вычисление

Выходную мощность излучения Q_(R)5, интегрированную по поверхности полусферы, вычисляют по формуле

Приложение F
(обязательное)

Калибровка радиометра (метод испытания В)

F.1 Калибровка радиометра

F.1.1 Общие положения

Калибровка радиометра осуществляется сравнением с «абсолютно черным телом»¹⁾. Плотность потока излучения внутри «абсолютно черного тела», Вт/м², сравнивается с напряжением выходного сигнала, В. График поверочной функции является прямой линией через начало координатной системы, показывающей выходной сигнал, В, в функции плотности излучения (см. рисунок F.1). Во время калибровки радиометр должен работать в таком же режиме, в каком он работает при измерении излучения под нагревателем, используя ту же самую проводку, усилитель и другие компоненты.

_________

¹⁾ Абсолютно черное тело - идеальное тело, полностью поглощающее всю падающую на него лучистую энергию.

F.1.2 Метод калибровки в сравнении с «абсолютно черным телом»

В этом методе используется «абсолютно черное тело» со сферической полостью из керамики, имеющей внутренний диаметр 300 мм. Сферическая полость должна быть нагрета до температуры не более 600 °С. Она имеет отверстие (апертуру) такого же диаметра, как радиометр, подлежащий поверке.

Через апертуру радиометр вставляется в сферическую полость «абсолютно черного тела» так, что передняя поверхность радиометра выравнивается с внутренней поверхностью сферической полости. Излучение от внутренней горячей поверхности черного тела передается на радиометр и дает адекватный выходной сигнал, В.

Калибровка при температуре «абсолютно черного тела» до 600 °С является достаточной.

Примечание - «Абсолютно черное тело» (ε ≈ 1), нагретое до 600 °С, дает такую же плотность потока излучения, как и нагреватель светового излучения (ε < 1) с температурой 900 °С.

Плотность потока излучения Е, Вт/м², при температуре Т, К, отнесенную к температуре радиометра 20 °С, вычисляют по формуле Стефана-Больцмана:

E = σ(T⁴ - 293⁴),                                                      (F.1)

где σ = 5,67 × 10^-8, Вт/(м² × К⁴).

Чувствительность радиометра при каждом значении температуры вычисляют, используя выражение:

                                                             (F.2)

где S - чувствительность радиометра, В/(Вт/м²);

U - напряжение сигнала датчика, В.

Калибровка осуществляется по всему диапазону плотности потока излучения от инфракрасного (светового) нагревателя (или трубчатого нагревателя). Это обеспечивается калибровкой на нескольких значениях температуры «абсолютно черного тела». Для каждой температуры проводят, по меньшей мере, три измерения и рассчитывают среднеарифметическое из полученных данных. Для снятия каждого показания требуется предварительное достижение температурного равновесия при каждом значении температуры калибровки. Чувствительность по всему диапазону плотности потока излучения устанавливается по отдельным значениям чувствительности, используя графический метод и статистические средства. По данным плотности потока излучения строится график зависимости в сравнении с напряжением выходного сигнала радиометра (см. рисунок F.1). Коэффициент корреляции задается наиболее подходящей прямой линией через начало системы координат (см. рисунок F.2).

Калибровка должна быть сделана для значений плотности потока излучения величиной меньше 3,3 × 10⁴ Вт/м².

F.2 Пример с решением

Данные калибровки радиометра для инфракрасного нагревателя приведены в таблице F.1.

Таблица F.1 - Калибровка радиометра для инфракрасного нагревателя

Рисунок F.1 - Определение коэффициента корреляции для инфракрасного нагревателя

В соответствии с рисунком F.1, используя формулу (F.2), вычисляют величину чувствительности радиометра S, В/(Вт/м²)

Приложение G
(справочное)

Конструкция радиометра (метод испытания В)

G.1 Принципиальные особенности конструкции радиометра

Принципиальные особенности конструкции радиометра показаны на рисунке G.1.

1 - продувка азотом; 2 - вход и выход водяного охлаждения; 3 - пластина I (охлаждаемая водой);
4 - пластина II; 5 - пироэлектрический детектор; 6 - пластина III; 7 - пластина IV

Рисунок G.1 - Особенности конструкции радиометра

Излучение поступает в радиометр через верхнее отверстие (в пластине I) и отражается несколько раз на внутреннюю поверхность интегрирующей сферы. Излучение собирается пироэлектрическим детектором. Чтобы избежать непосредственного приема излучения детектором, в центре интегрирующей сферы устанавливают горизонтальный позолоченный диск. Верхнее отверстие имеет острые кромки, а сфера внутри имеет золотое покрытие (толщина слоя золотого покрытия от 5 до 10 мкм) с тем, чтобы получать диффузное отражение инфракрасного излучения. Прием излучения пироэлектрическим детектором периодически прерывается колесиком прерывателя. Сигнал с выхода детектора управляется электронной схемой для достижения его непрерывности в пределах между 0 и 10 В.

G.2 Техническая конструкция радиометра

На рисунке G.1 показана конструкция радиометра, подходящая для целей настоящего стандарта. Он состоит из четырех медных пластин, соединенных между собой.

Радиометр требуется охлаждать водой для защиты электронной схемы, детектора и прерывателя. Температуру этих частей необходимо поддерживать на уровне (25 ± 2) °С. Температуру охлаждающей воды следует контролировать во избежание чрезмерного охлаждения или нагрева. Для этой цели устанавливается термометр.

Внутренние части следует непрерывно вентилировать сухим азотом с расходом около 2 дм³/ч, чтобы не допускать проникновения внутрь радиометра продуктов горения, пыли и т. д.

Частоту вращения, с которой колесико прерывает прием излучения, следует регулировать таким образом, чтобы избежать частоты, кратные 50. Это необходимо для правильной работы усилителя, получающего питание от сети электроснабжения.

G.3 Пироэлектрический детектор

Рекомендуется использовать пироэлектрический детектор с электрооптическим кристаллом, изготовленным, например, из танталата лития (LiTaO₃), вместе с адекватным окном для передачи излучения, например, сделанным из бромида калия (КВr) с защитным слоем, рассчитанным на спектральный диапазон от 0,8 до 40 мкм. Пироэлектрический детектор используется в режиме напряжения. В этом режиме чувствительность детектора зависит от частоты вращения колесика прерывателя. Нормально детектор может быть использован в частотном диапазоне 30 - 4000 Гц с положительной полярностью (положительный сигнал на выходе увеличивается с интенсивностью плотности излучения). Установку и использование детектора необходимо осуществлять по инструкциям изготовителя. Электрическую проводку следует предохранять от влияний электромагнитной совместимости.

Чувствительность детектора может быть изменена изменением частоты вращения колесика прерывателя. Частоту вращения колесика прерывателя следует поддерживать по возможности постоянной.

Приложение Н
(справочное)

Регистрация данных при определении лучистого КПД (метод испытания В)

Н.1 Общая информация, подлежащая регистрации

Н.1.1 Данные по инфракрасному нагревателю и испытанию

Испытательная лаборатория _______________________________________________________________________________________

Техник _____________________________	Дата испытания _______________________
Круглый нагреватель _________________	Трубчатый нагреватель _________________
Тип оборудования ____________________	Модель ______________________________
Поставщик __________________________	Изготовитель _________________________
Длина нагревателя __________________ м	Ширина нагревателя _________________ м
Номинальная подводимая тепловая мощность Qm _______________________________ кВт	Категория газа ________________________
Низшая теплота сгорания испытательного газа, Hi в условиях температуры 15 °С и давления 101,325 кПа _____________________ ___________________________________________________________________________________________________________кВч/м3 Н.1.2 Технические данные радиометра Название/номер радиометра Тип датчика _______________________________________________________________________________________________________ Система охлаждения ________________________________________________________________________________________________ Сертификат о поверке ________________________________________________________________________________________________ Чувствительность радиометра S ______________________________________________________________________________ В/(Вт/м2)
Тип продувочного газа ________________	Расход продувочного газа ___________________
Температура датчика _______________ °С	Температурная поверка датчика ______________ °С
Частота прерывателя _______________ Гц	Блокировка напряжения питания усилителя ____ В
Н.1.3 Технические данные плоскости измерений
Число точек замера (параллельно с продольной осью): ___________________________________________________________________
Число точек замера (перпендикулярно с продольной осью): _______________________________________________________________
Длина измерительной решетки _________ м	Ширина измерительной решетки ___________ м
Число измерительных модулей _________	Площадь измерительного модуля ___________ м2
Площадь измерительной решетки _____ м2

Плотность излучения за пределами линий величиной меньше 1 % максимального значения: Да/Нет.

Н.2 Результаты измерений

Н.2.1 Информация об испытании

Н.2.2 Условия окружающей среды при испытании

Н.2.3 Данные о подводимой тепловой мощности и количестве подводимого газа

Н.2.4 Данные продуктов сгорания

Н.2.5 Данные поглощения излучения водяным паром и углекислым газом

Н.2.6 Результаты измерения выходной мощности излучения

Приложение J
(справочное)

Пример определения лучистого КПД (метод испытания В)

J.1 Общая информация

Испытательная лаборатория: ABC

Низшая теплота сгорания испытательного газа H_i при 15 °С и 101,325 кПа: 9,45 кВт × ч/м³

J.2 Технические данные радиометра

Название/номер радиометра: ABC

Тип датчика: пироэлектрический детектор

Система охлаждения: вода

Сертификат о поверке: 003/2011

Чувствительность радиометра S: 1,6960 × 10^-4 В/(Вт/м²)

J.3 Технические данные измерительной решетки

Число точек замера (параллельно с продольной осью): 18

Число точек замера (перпендикулярно с продольной осью): 10

Излучение, присутствующее за пределами линий, меньше 1 % максимального значения: Да/Нет.

J.4 Результаты измерений

J.4.1 Информация об испытании

J.4.2 Условия окружающей среды при испытании

J.4.3 Данные о подводимой тепловой мощности и количестве подводимого газа

J.4.4 Данные продуктов сгорания

J.4.5 Данные поглощения излучения водяным паром и углекислым газом

J.4.6 Результаты измерения выходной мощности излучения

Напряжения сигнала датчика U, В, измеренные в узловых точках измерительной решетки