ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE
Fakulta stavební
Laboratoře TZB
Úvodní přednáška – Měření v laboratoři
Ing. Daniel Adamovský, Ph.D.
Katedra TZB, fakulta stavební, ČVUT v Praze
Praha 2011
Evropský sociální fond
Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti
Osnova
Co to je měření
Měřící zařízení
Měření fyzikálních veličin
Postup provedení měření
Příklad měření
Pravidla psaní závěrečné zprávy
LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012
Co to je měření?
Definice říká, že:
Měření je kvantitativní (číselné) zkoumání
vlastností předmětů (jevů, procesů), obvykle
porovnáváním s obecně přijatou jednotkou.
Výsledkem měření je tedy číslo, které vyjadřuje
poměr zkoumané veličiny k jednotce.
(zdroj: wikipedia http://cs.wikipedia.org/wiki/M%C4%9B%C5%99en%C3%AD)
LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012
Co to je měření?
Co získáme:
Charakteristiku měřené veličiny, která je přesnější než
kvalitativní popis (například že těleso A je teplé, a těleso B
studené).
Máme možnost tuto veličinu zjistit opětovným měřením –
pokud zajistíme stejné okolní podmínky.
Měřenou veličinu můžeme dále vyhodnotit a učinit závěry.
LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012
Co to je měření?
Čím výsledek vyjadřujeme:
Měřenou veličinou
Vlastnost, kterou lze na objektu, jevu, který je předmětem
našeho zájmu kvalitativně rozlišit a kvantitativně určit.
Vyjadřujeme ji obvykle na základě nějaké domluvené škály.
Ke každé veličině přísluší její jednotka.
LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012
Co to je měření?
Čím výsledek vyjadřujeme:
Typy škál pro charakteristiku veličiny.
Nominální škála – předem vymezené třídy a kategorie,
obvykle bez uspořádání (barvy)
Ordinální (pořadová) škála – slovní rozlišení vztahů s
vyjádřením pořadí (je měnší, je větší, předchází, následuje)
Intervalová škála – dané vzdálenosti mezi hodnotami,
definovaná jednotka měření, nemá jednoznačně
stanovenou 0, dovoluje počítat s rozdíly nikoliv podíly
(teplota)
Podílová škála – zachovává rozdíly, a i podíly, má
absolutně a jednoznačně stanovenou 0 (hmotnost, délka)
LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012
Co to je měření?
Jaké jednotky používáme:
Jednotky soustavy SI
Pozor na jednotky!
Základní jednotky - metr, kilogram, sekunda, kelvin,
ampér, kandela, mol.
Odvozené jednotky – tvořeny kombinacemi základních;
metr čtverečný, newton, pascal, joule, ohm, aj.
Násobné a dílčí jednotky – předpony kilo, mega, tera, aj.
Fyzikální veličina
Značka
Délka
l
Hmotnost
m
Čas
t
Teplota (termodynamická)
T
Látkové množství
n
Elektrický proud
I
Svítivost
I
Jednotka
Metr
Kilogram
sekunda
Kelvin
Mol
Ampér
Kandela
Značka
m
kg
s
K
mol
A
cd
LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012
Měřící zařízení
Měřící přístroje a zařízení
Přímé měření
měříme přímo požadovanou veličinu, např. měření délky
pásmem
Nepřímé měření
měříme jinou veličinu a na jejím základě vyhodnocujeme
naší požadovanou
Obě veličiny mají obvykle fyzikální spojitost
Princip většiny měřících přístrojů
Např. běžný teploměr – měříme výšku rtuťového sloupce
ke kterému je přiřazená stupnice
Nutná kalibrace přístroje – správné sladění měřené a
odečítané veličiny
LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012
Měřící zařízení
Co musíme o přístroji vědět, než jej použijeme?
Měřící rozsah
Udává interval použitelnosti přístroje
Rozsah měřených hodnot ve kterém není překročená
udávaná chyba měření
Chyba kterou je měření přístrojem výsledek zatížen
nemusí být v měřícím rozsahu konstantní
!
10
30
LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012
60
Měřící zařízení
Co musíme o přístroji vědět, než jej použijeme?
Citlivost
Přesnost
Podíl změny ukazatele a změny měřené hodnoty.
V podstatě charakterizuje nejmenší změnu měřené
veličiny, kterou je přístroj schopen zjistit
Vyjádřitelná rozptylem naměřených hodnot při měření téže
(neměnné, totožné) veličiny.
Přesnost je obvykle dána konstrukcí a provedením
měřicího přístroje, zejména omezením nahodilých vlivů
jako tření, změn tepoty, tlaku vzduchu a podobně.
Tyto vlivy se výrazně omezí opakováním měření.
Rychlost
doba potřebná pro ustálení přístroje umožňující odečet,
velmi důležité při měření v čase proměnlivé veličiny
LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012
Měření fyzikálních veličin
Co čím můžeme měřit?
Teplota
Provedení – dotykové (teplota povrchu
pevného tělesa, ponorné (teplota tekutiny)
Konstrukce čidel – NiCr-Ni, Pt, NTC,
infrasensory
NiCrNiCr-N – termočlánky, využívají PeltierSiebeckova jevu; rychlé, velký měřící rozsah
Pt100 /1000–
/1000 odporové, mění odpor
platinového prvku v závislosti na teplotě;
přesné, pomalé
NTC – termistory; velmi rychlé, přesné, malý
měřící rozsah
Infrasensory - bezkontaktní měření teploty,
rychlé, nutné správně definovat emisivitu
materiálu, vliv okolních ploch
LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012
Měření fyzikálních veličin
Co čím můžeme měřit?
Vlhkost vzduchu
Vlhkostní senzory, psychrometry – kapacitní snímače
Obvykle měří kombinaci teploty a relativní vlhkosti vzduchu
Rychlost vzduchu
Termoanemometry – čidla měřící ochlazování termistoru,
rychlá, přesná, vhodná pro nízké rychlosti (do 5 m/s)
Vrtulkové – měří otáčky vrtulky
LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012
Měření fyzikálních veličin
Co čím můžeme měřit?
Průtok kapaliny
Snímáním pohybu tělesa umístěného v proudu. Podle
konstrukce jsou tělesa šroubového, nebo lopatkového tvaru
Měření ultrazvukem - pracuje na základě metody tranzitního
času ultrazvuku. Ultrazvukové vlny jsou vysílány a přijímány
diagonálně napříč plynoucím proudem. Rychlost průtoku je
spočítána z rozdílu tranzitních časů.
Měření Dopplerovou metodou - snížení frekvence vlnění po
odrazu
LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012
Měření fyzikálních veličin
Co čím můžeme měřit?
Tlak
Atmosférický tlak
Kapalinové (rtuťové) tlakoměry - udává tlak výškou
rtuťového sloupce ve vzduchoprázdné skleněné trubici,
která je nahoře uzavřena a dole ponořena do nádoby s
rtutí.
Aneroidy – vzduchoprázdná nádobka, která se působením
atmosférického tlaku deformuje. Velikost deformace je
přenášena na ručičku ukazující velikost tlaku na stupnici
LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012
Měření fyzikálních veličin
Co čím můžeme měřit?
Tlak
Tlak v plynech a kapalinách
Senzory tlaku a diferenčního tlaku – deformace membrány
osazené piezoodpory (polovodič)
Absolutní – tlak působí z jedné strany, z druhé je vacuum
Diferenciální – tlak působí na obě strany, měří se rozdíl
Manometrické – obdoba diferenciálních, referenční tlak je
atmosférický
LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012
Archivace a zpracování dat
Jak uložit měřená data?
Ruční zápis
vždy nezbytný, alespoň počáteční a
koncové hodnoty
Záznam do zařízení
Autonomní dataloggery s vestavěnými
čidly – obvykle jednoúčelová zařízení
Ústředny na které připojíte externí měřící
čidla a sondy – univerzální přístroje
umožňující připojit řadu různých čidel
Důležitý je využitelný počet vstupů pro
čidla
Kombinovatelnost čidel (pracující s různým
napětím)
Zdroj energie! – síť, akumulátory
LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012
Archivace a zpracování dat
Jak archivovat a zpracovávat měřená data?
Ručně
Po dlouhá staletí se to nedělalo jinak, čtverečkový a milimetrový
papír je výhodou ☺.
Počítačově
MS Excel – základní nástroj pro zpracování dat – import souborů
s oddělenými hodnotami v zápisu
Poslední verze 2007 má stále určitá omezení s množstvím dat,
výrazné zpomalení při více jak 100 000 hodnotách
Relační databáze – syntaktické vazby mezi daty, vhodné pro
extrémně velké soubory dat (SQL až SQL3)
Velikost databáze dána
Počtem měřených hodnot
Délkou časového kroku
Dobou měření (při dlouhodobém volit menší krok a dělit výstupní
soubory – měsíčně, pololetně)
LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012
Postup měření
Postup:
Příprava měření
Měření na místě
Vyhodnocení a závěry
Je nutné mít jasný plán od začátku do konce.
Každá z těchto částí je velmi časově náročná (obvykle
nejedete měřit do stejných podmínek).
Paradoxně bývá nejkratší samotné měření.
LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012
Postup měření
Příprava měření
Získání jasného zadání
Určení cíle měření, předpokládaných výstupů
Analýza podkladů, maximálně z nich vytěžit informace
Určení vhodného měřícího zařízení
Přesnost čidel, měřící rozsah, způsob použití (vodotěsnost,
nehořlavost)
Stanovení postupu
Stanovení časového kroku měření
Připravit si zápis měřených hodnot (i když máte datalogger
s GB pamětí – vždy si psát alespoň počáteční hodnoty)
Vyzkoušení funkce měřícího zařízení, SW, HW
LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012
Postup měření
Měření na místě
Transport zařízení na místo měření
Výběr vhodného místa pro měřené parametry,
Instalace zařízení
Bránit poškození zařízení,
Způsob kontroly – kontrolní zápis,
Stálá pozornost – měření mít neustále pod kontrolou při
náhlé změně podmínek
Vhodné je provést měření opakovaně
DOKUMENTACE - Průběžný zápis, fotografie, schémata
Doba měření – vždy 2x původně předpokládaná doba
LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012
Postup měření
Vyhodnocení
Stažení měřených hodnot z dataloggerů – nejlépe hned po
příjezdu.
Vytřídění měřených hodnot – ne vždy jsou všechny
použitelné (ustálení přístroje, rušivé vlivy, osobní chyby).
Vyhodnocení měřených hodnot – chyby měření, výpočet
skutečné hodnoty, stanovení rozptylu měřených hodnot a
odchylek
Provedení nutných výpočtů dalších parametrů
Zpráva – shrnout výsledky, popsat průběh měřeného děje
Stanovení závěrů - nejdůležitější! – to je část kvůli které si
vás objednali.
LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012
Příklad provozního měření
Zadání: „Nefunguje nám dveřní clona“
Podle zadavatele je výstupní teplota vzduchu nízká a
průtok je rovněž malý
LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012
Příklad provozního měření
Příprava:
Shrnout maximum informací o problému, z podkladů a
místního šetření
Souhrn informací:
• Jaké parametry má clona mít? (průtok, výkon)
• Jak je clona zapojená do celého systému?
• Jak je řízená? Jak probíhá provoz ve vstupu?
Příprava:
• Jak se počítá tepelný výkon vzduchové clony?
• Jaké veličiny musíme změřit?
• Kde umístíme měřící čidla? A jaká?
• Jak zajistíme měření a provoz ve vchodu?
LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012
Příklad provozního měření
Měření na místě:
Zjištění tepelného výkonu clony:
• Současně měřit vodní a vzduchovou stranu.
• Strana vzduchu - teplota vzduchu na vstupu a výstupu
z clony, rychlost vzduchu na výstupu
• Strana topné vody – průtok topné vody, teplota přívodu a
zpátečky
LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012
Příklad provozního měření
Vyhodnocení měření:
Měření na straně vzduchu – nepoužitelné pro velký
rozptyl hodnot
Měření na straně vody
Zjištěná fakta:
• Kolísání teploty přívodu topné
vody od 70 do 80 °C (návrhový
spád 80/60 °C)
Požadovaný tepelný výkon clony 36,5 kW
• Náhlá změna průtoku topné
vody 50 až 110 % návrhového
průtoku
• Vzduch málo vychlazuje
topnou vodu ve výměníku!!!
LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012
Příklad provozního měření
Závěry:
Zajistit regulací stabilizaci teploty otopné vody na vstupu
do větve dveřních clon tak, aby střední teplota byla co
nejblíže 80 °C.
Upravit regulaci přívodní teploty na směšovacím uzlu
připojovacího potrubí clon.
Stabilizovat průtok topné vody.
Zkontrolovat nastavení otáček ventilátorů clony.
Zkontrolovat zanesení ventilátoru a výměníku clony.
LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012
Příklad provozního měření
Řešení:
Ventilátory
Filtr nasávání
Tepelný výměník
LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012
Zásady pro psaní zprávy
Identifikace zakázky (datum, čas, místo, osoba,
kontaktní informace)
Použité zařízení (typ, přesnost senzorů, parametry)
Podmínky měření-vnější, vnitřní (provoz, počasí, ..)
Použití plánků, fotografií (nutný popis)
Tělo zprávy
Přehledný stručný popis účelu měření
Popis zvolené metody
Popis naměřených hodnot
Závěr a vyhodnocení měření (pokud je požadován)
LTZB/LATZ Laboratoře TZB, pracovní materiál pro výuku, LS 2011/2012
ČVUT v Praze
Fakulta stavební
Katedra technických zařízení budov
DĚKUJI ZA POZORNOST
Ing. Daniel Adamovský, Ph.D.
ČVUT – Fsv, katedra TZB
http://tzb.fsv.cvut.cz
email: daniel.adamovsky@
[email protected]
Download

Prezentace