Межгосударственный стандарт ГОСТ 33661-2015 "Ограждающие конструкции помещений железнодорожного подвижного состава. Методы испытаний по определению теплотехнических показателей" (введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 января 2016 г. N 3-ст)

Межгосударственный стандарт ГОСТ 33661-2015
"Ограждающие конструкции помещений железнодорожного подвижного состава. Методы испытаний по определению теплотехнических показателей"
(введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 января 2016 г. N 3-ст)

Protecting constructions of the railway rolling stock premises. Test methods for determining the thermal technical indicators

Дата введения - 1 октября 2016 г.

Взамен ГОСТ 12.2.056-81 в части метода
определения коэффициента теплопередачи
кабины локомотива (приложение 5)

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2009 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 Подготовлен Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении" (ВНИИНМАШ) и Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожной гигиены Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека" (ФГУП ВНИИЖГ Роспотребнадзора)

2 Внесен Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 524 "Железнодорожный транспорт"

3 Принят Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 10 декабря 2015 г. N 48)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97	Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97	Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Армения	AM	Минэкономики Республики Армения
Беларусь	BY	Госстандарт Республики Беларусь
Киргизия	KG	Кыргызстандарт
Россия	RU	Росстандарт
Таджикистан	TJ	Таджикстандарт

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 января 2016 г. N 3-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 33661-2015 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 октября 2016 г.

5 Настоящий стандарт подготовлен на основе применения ГОСТ Р 55527-2013

6 Взамен ГОСТ 12.2.056-81 в части метода определения коэффициента теплопередачи кабины локомотива (приложение 5)

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на ограждающие конструкции помещений железнодорожного подвижного состава и устанавливает методы испытаний по определению среднего коэффициента теплопередачи ограждений помещений и температурного коэффициента герметичности помещений.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 8.207-76*(1) Государственная система обеспечения единства измерений. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения

ГОСТ 12.0.004-90 Система стандартов безопасности труда. Организация обучения безопасности труда. Общие положения

ГОСТ 12.2.007.0-75 Система стандартов безопасности труда. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности

ГОСТ 1770-74 Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Общие технические условия

ГОСТ 7502-98 Рулетки измерительные металлические. Технические условия

ГОСТ 16504-81 Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения

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 ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. 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 16504, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 влагосодержание воздуха d, : Масса водяного пара, содержащегося во влажном воздухе, отнесенная к массе его сухой части.

3.2 влажность (абсолютная) воздуха f, : Масса водяного пара, содержащегося в 1 кубическом метре воздуха.

3.3 ограждающие конструкции (ограждения) помещений железнодорожного подвижного состава: Конструкции, отделяющие внутренние помещения железнодорожного подвижного состава (далее подвижной состав) от наружной (по отношению к подвижному составу) среды, а также разделяющие помещения с различными температурными условиями, включая стены, потолок, пол и торцевые части всего кузова или отдельных его частей, а также окна и двери.

Примечания

1 При определении коэффициента теплопередачи ограждений помещений подвижного состава с отдельными тамбурами, т.е. с тамбурами, которые от остальной части внутреннего пространства помещения изолированы теплоограждающими конструкциями, эти конструкции относят к ограждениям помещения, а при расчете площади ограждения учитывается площадь поверхности теплоограждающих конструкций без тамбуров.

2 В случае определения коэффициента теплопередачи ограждений отдельного помещения подвижного состава к ограждениям этого помещения относят те конструкции, которые отделяют его внутреннее пространство от внешней среды с отличающимися (в штатных условиях эксплуатации) значениями температуры воздуха (то есть конструкции, через которые идут потери тепла как во внутреннюю (в соседние помещения), так и в наружную по отношению к подвижному составу среду). Если в штатных условиях эксплуатации в соседних помещениях подвижного состава температурный режим соответствует температурному режиму внутри отдельного помещения, то в испытаниях по определению коэффициента теплопередачи в них обеспечивается та же температура, что и в отдельном помещении, в противном случае обеспечивается та же температура, что и снаружи подвижного состава.

3.4 коэффициент теплопередачи ограждения помещения средний , : Показатель, характеризующий совокупность теплотехнических свойств ограждений помещения, численно равный среднему количеству теплоты, передаваемому через единицу площади ограждения помещения в единицу времени при разности внутренней и наружной температур воздуха в один градус Цельсия.

3.5 тепловой поток (проходящий через ограждение помещения) Q, Вт: Количество теплоты, проходящее через ограждение помещения в единицу времени.

3.6 коэффициент герметичности температурный , 1/(ч°С): Показатель, численно равный количеству инфильтрационного воздуха, поступающего в единицу объема помещения через неплотности его ограждений в единицу времени при разности температур внутреннего и наружного воздуха, равной одному градусу Цельсия.

3.7 установившийся (стабильный) температурный режим: Состояние воздушной среды помещения, при котором средняя внутренняя температура изменяется не более чем на 0,5°С в час, при условии поддержания постоянной тепловой мощности нагревателей, установленных внутри помещения.

Примечание - В этот период отсутствует непрерывное изменение средней температуры воздуха в одном направлении (повышение или снижение).

4 Метод испытаний по определению показателя "средний коэффициент теплопередачи ограждений помещений"

4.1 Общие положения

4.1.1 Метод определения среднего коэффициента теплопередачи ограждения помещения , , основан на определении теплового потока, передаваемого через единицу площади ограждения под действием теплообмена, вызванного разностью температур воздуха внутри и снаружи помещения.

4.1.2 При определении среднего коэффициента теплопередачи осуществляют:

- определение температур наружного () и внутреннего () воздуха, °С, после прогрева помещения подвижного состава и установления стабильного температурного режима;

- определение среднего теплового потока , Вт, проходящего через ограждение помещения в период установившегося теплового режима, исходя из расхода тепловой энергии, выделяемой электронагревателями;

- определение площади ограждения F, ;

- последующий расчет среднего коэффициента теплопередачи ограждения помещения , , по формуле

.

(1)

4.1.3 Средний тепловой поток (тепловая мощность) определяется по электрической мощности, потребляемой электронагревателями (см. 4.4.3).

4.2 Объект испытаний

Объектом испытаний является железнодорожный подвижной состав, для помещений которого определяют теплотехнические характеристики ограждения. Испытаниям подлежит один образец железнодорожного подвижного состава.

4.3 Условия проведения испытаний

4.3.1 Подвижной состав (объект испытаний) неподвижно устанавливают в закрытом помещении. Влияние солнечных лучей на подвижной состав в период измерений должно быть исключено.

4.3.2 Значения температуры наружного воздуха*(2) - (15 5)°С. Температура наружного воздуха за весь период испытаний не должна изменяться более чем на 2°С. В установившемся режиме в течение часа измерений, принимаемых в расчет, температура не должна изменяться более чем на 0,5°С. Скорость движения воздуха в этот период - не более 3 м/с.

4.3.3 В процессе испытаний осуществляется нагрев воздуха в помещении подвижного состава. По состоянию внутренней среды помещения процесс нагрева разделяется на два этапа:

- прогрев воздуха до достижения (установления) стабильного температурного режима, включая двухчасовой период подтверждения реализации условия стабильности (подготовительный этап);

- поддержание в помещении подвижного состава стабильного температурного режима (основной этап испытаний по определению среднего коэффициента теплопередачи).

4.3.4 Прогрев помещений (кабина, салон для пассажиров, служебные и бытовые помещения) производят автономными электронагревательными устройствами, которые не должны быть излучающими (или должны иметь экраны инфракрасного излучения). Для обеспечения принудительной конвекции при нагреве воздуха применяют устройства вентиляции. Электронагреватели и вентиляторы или электронагревательные устройства с функцией вентиляции (тепловентиляторы) размещаются таким образом, чтобы поток теплого воздуха не был напрямую направлен на прогрев стенки, а распределение температур по объему помещения было максимально равномерным. Должна поддерживаться постоянная мощность систем нагрева и вентиляции.

4.3.5 Перепад между температурой в помещении (в установившемся режиме) и температурой наружного воздуха (25 5)°С.

4.3.6 Все окна, двери помещения подвижного состава должны быть закрыты, электрооборудование и устройство кондиционирования воздуха выключены. Отверстия для забора воздуха извне и выпуска отводимого воздуха должны быть плотно закрыты (без дополнительной теплоизоляции). Межвагонные проходы без дверей блокируются временной панелью. Панель должна быть теплоизолирована [коэффициент теплопередачи менее 0,5 ], герметизирована и надежно закреплена на подвижном составе.

4.4 Требования к средствам измерений, испытательному оборудованию

4.4.1 Применяемые средства измерения должны соответствовать требованиям национального законодательства об обеспечении единства измерений*(3).

4.4.2 Измерение температуры воздуха производят средствами измерений температуры с пределами погрешности 0,25°С. Средства измерений температуры должны обеспечивать возможность одновременного измерения температуры в точках, указанных в 4.5.4.

4.4.3 Измерение потребляемой нагревателями электрической мощности проводится ваттметром (иными средствами измерения мощности) с погрешностью не более 2%. Могут использоваться средства измерения силы электрического тока и напряжения в цепи питания электронагревателей для последующего расчета потребляемой мощности, допускается определение средней потребляемой электрической мощности по показаниям счетчиков расхода электроэнергии за период измерения при условии обеспечения требуемой точности.

4.4.4 Линейные размеры измеряют рулеткой по ГОСТ 7502 класса точности 3.

4.4.5 Для регистрации времени измерений используют секундомер (часы-секундомер, хронограф), обеспечивающие измерение времени в течение не менее 24 ч с погрешностью 1 с, а также средства измерений температуры, скорости движения воздуха с функцией фиксации времени.

4.4.6 Скорость движения воздуха измеряют термоанемометром (анемометром) с погрешностью не более 0,2 м/с.

4.4.7 Испытательное оборудование (панель, иное средство герметизации открытых проходов) должно быть аттестовано в соответствии с требованиями национальных стандартов и нормативных документов, действующих на территории государства, принявшего стандарт*(4).

4.4.8 Вспомогательное оборудование (электронагреватели, вентиляторы, тепловентиляторы) подвергают периодической проверке технического состояния в соответствии с указаниями, содержащимися в инструкциях по эксплуатации этого оборудования или в паспортах на них.

4.5 Порядок проведения испытаний на этапе прогрева до выхода на стабильный температурный режим

4.5.1 Устанавливают подвижной состав по 4.3.1.

4.5.2 Проводят измерения, необходимые для расчета площади наружной поверхности ограждения помещения подвижного состава, (стен, крыши, днища, торцевых частей).

Для отдельных специальных форм кузова методика расчета площади поверхности ограждения определяется на основе данных конструкторской документации.

4.5.3 В помещении объекта испытаний устанавливают электронагреватели, вентиляторы (тепловентиляторы) в соответствии с 4.3.4.

4.5.4 Внутри помещения подвижного состава и снаружи устанавливают средства измерений температуры воздуха (подключают термоизмерительную аппаратуру и термодатчики).

Размещение термодатчиков или иных средств измерения внутри помещения объемом до 15  осуществляется не менее чем в 9 точках, внутри помещения объемом более 15  - не менее чем в 18 точках, равномерно распределенных по объему помещения.

Термодатчики измерительной аппаратуры (иные средства измерения температуры воздуха) снаружи устанавливают с двух боковых сторон от объекта испытаний.

Расположение точек измерения температуры воздуха представлено в приложении А.

Проверяют соблюдение условий по 4.3.2. Измерение скорости движения наружного воздуха проводят с двух боковых сторон от объекта испытаний (по одной точке на расстоянии 200 мм от каждой стороны) на высоте 1,5 м от уровня пола помещения объекта испытания.

4.5.5 Подключают ваттметр или электросчетчик для измерения мощности Q, Вт, потребляемой электронагревателями (или средства измерения силы электрического тока I, А, и напряжения U, В, в цепи питания электронагревателей для последующего расчета мощности Q).

4.5.6 Закрывают все вентиляционные и технологические отверстия, окна, двери в помещении подвижного состава в соответствии с 4.3.6, включают установленные электронагреватели, вентиляторы (тепловентиляторы) и начинают прогрев помещения в соответствии с 4.3.4.

4.5.7 Продолжительность подготовительного прогрева помещения объемом до 15  составляет не менее 8 ч, а помещения объемом более 15  - не менее 12 ч.

4.5.8 В период подготовительного прогрева через равные промежутки времени продолжительностью не более 30 мин. проводят измерения следующих показателей:

- температуры воздуха в помещении объекта испытаний , °C, одновременно во всех точках, указанных в 4.5.4;

- температуры наружного воздуха , °C, одновременно во всех точках, указанных в 4.5.4.

4.5.9 Для записи результатов измерений рекомендуется использовать форму, приведенную в приложении Б.

4.6 Порядок проведения испытаний на этапе поддержания стабильного температурного режима

4.6.1 Подготовительный этап заканчивается при выполнении требований 4.5.7 и при условии установления в помещении объекта испытаний стабильного температурного режима. При этом в течение последних 2 ч подготовительного этапа отсутствует непрерывное повышение (снижение) средней температуры воздуха в помещении подвижного состава, а ее колебание не превышает 0,5°С в час. Фиксируют время установления стабильного температурного режима в помещении объекта испытаний (начало и окончание первых 2 ч стабильного температурного режима).

4.6.2 На следующем (основном) этапе испытаний в течение одного часа (то есть третьего часа от начала стабильного температурного режима) через каждые 5 мин. проводят измерения показателей, указанных в 4.5.8, через каждые 10 мин. показателей, указанных в 4.5.5, а также не менее двух раз (в начале и в конце основного этапа испытаний) проводят измерение скорости движения наружного воздуха.

4.6.3 Результаты измерений сохраняют, используя форму, приведенную в приложении Б.

4.7 Обработка результатов испытаний

4.7.1 По результатам измерений в соответствии с 4.6.2 вычисляют средние значения температуры воздуха внутри помещения подвижного состава и температуры наружного воздуха, средний перепад между температурой воздуха в помещении подвижного состава и температурой наружного воздуха, среднее значение теплового потока в установившемся (стабильном) температурном режиме.

4.7.1.1 Средняя температура воздуха в помещении , °С:

,

(2)

где j - номер точки измерения (по приложению А);

m - число точек измерения;

- температура воздуха в j-й точке помещения в i-й момент времени измерений;

i - порядковый номер измерений по времени (в m точках) с указанной в 4.6.2 периодичностью;

n - число измерений по времени (в m точках) с указанной в 4.6.2 периодичностью.

4.7.1.2 Средняя температура наружного воздуха , °С:

,

(3)

где - температура наружного воздуха в двух точках по 4.5.4 в i-й момент времени;

i - порядковый номер измерений по времени (в 2 точках) с указанной в 4.6.2 периодичностью;

n - число измерений по времени (в 2 точках) с указанной в 4.6.2 периодичностью.

4.7.1.3 Средний перепад между температурой воздуха в помещении объекта испытаний и температурой наружного воздуха ,°С, вычисляют, подставляя величины, полученные в 4.7.1.1 и 4.7.1.2:

,

(4)

4.7.1.4 Средний тепловой поток, проходящий через ограждение помещения подвижного состава в стабильном температурном режиме, Вт:

,

(5)

где - мощность нагревателей, измеренная в i-й момент времени, Вт;

i - порядковый номер измерений по времени с указанной в 4.6.2 периодичностью;

n - число измерений по времени с указанной в 4.6.2 периодичностью.

Допускается рассчитывать мощность по измеренным значениям силы тока , А, и напряжения , В, в цепи питания электронагревателей (при отсутствии реактивной составляющей нагрузки):

,

(6)

где i - порядковый номер измерений по времени с указанной в 4.6.2 периодичностью;

n - число измерений по времени с указанной в 4.6.2 периодичностью.

4.7.2 Рассчитывают средний коэффициент теплопередачи ограждения , , подставляя в формулу (7) расчетные значения наружной площади ограждения (4.5.2), среднего теплового потока (4.7.1.4) и разности внутренней и наружной температур воздуха (4.7.1.3):

.

(7)

4.7.3 Результаты расчетов сохраняют, используя форму, приведенную в приложении В.

4.8 Оценка погрешности испытаний (точность метода определения среднего коэффициента теплопередачи ограждений помещения)

Точность определения среднего коэффициента теплопередачи ограждений помещения зависит от точности результатов прямых измерений напряжения U и силы тока I (или мощности нагревателей Q), разницы (перепада) температур , площади ограждения F.

Значение погрешности косвенного измерения среднего коэффициента теплопередачи определяют по формуле

,

(8)

где - частные производные функции , вычисленные при значении переменных, соответствующих значениям , , , F, определяемые по приложению Г;

, , , , - погрешности результатов измерения величин U, I, , F, определяемые по приложению Г.

Результат косвенного измерения коэффициента теплопередачи с вероятностью 0,95 находится в пределах , где - значение, полученное при обработке результатов измерений.

5 Метод испытаний по определению показателя "температурный коэффициент герметичности помещений"

5.1 Общие положения

5.1.1 Метод определения температурного коэффициента герметичности помещения , 1/(ч°С), основан на определении количества инфильтрационного воздуха, поступающего в единицу объема этого помещения в единицу времени под действием естественного воздухообмена, вызванного разностью температур воздуха, °C, и влагосодержания снаружи и внутри помещения.

5.1.2 При определении температурного коэффициента герметичности осуществляют:

- измерение влагосодержания воздуха (или определение влагосодержания по измеренной абсолютной влажности) после прогрева помещения и установления стабильного температурного режима:

а) снаружи помещения подвижного состава , ;

б) внутри помещения подвижного состава , , и , ( и - влагосодержания до и после увлажнения воздуха);

- определение количества поступившей в помещение объекта испытаний влаги X, кг, за время увлажнения воздуха , ч;

- измерение объема помещения объекта испытаний V, , и определение плотности находящегося в нем сухого воздуха , ;

- последующий расчет коэффициента герметичности помещения по формуле

.

(9)

5.1.3 Образец для испытаний - по 4.2.

5.2 Условия проведения испытаний

5.2.1 Значения показателей состояния наружного воздуха - по 4.3.3, подготовка помещений - по 4.3.6.

5.2.2 В процессе испытаний осуществляется нагрев воздуха в помещении подвижного состава. По состоянию внутренней среды помещения процесс испытаний разделяется на два этапа:

- прогрев воздуха в помещении объекта испытаний до установления стабильного температурного режима (подготовительный этап);

- поддержание в помещении объекта испытаний стабильного температурного режима и увлажнение воздуха (основной этап испытаний по определению коэффициента герметичности).

5.2.3 Прогрев помещений - по 4.3.4 - 4.3.5.

В связи с идентичностью условий проведения испытаний в части нагрева помещения до установления стабильного температурного режима по 4.3.2 испытания по определению температурного коэффициента герметичности помещения допускается проводить сразу после испытаний по определению коэффициента теплопередачи ограждений помещений. В этом случае сразу приступают к основному этапу испытаний (увлажнение воздуха и измерение по 5.5).

5.2.4 Испытания проводятся при относительной влажности наружного воздуха не более 60%.

5.2.5 Основной этап испытаний (увлажнение воздуха) осуществляется при условии, что внутри помещения подвижного состава влагосодержание d, , не превышает значение, при котором на внутренней поверхности кузова начинается конденсация влаги.

5.3 Требования к средствам измерений и оборудованию

5.3.1 Применяемые средства измерения должны соответствовать требованиям национального законодательства об обеспечении единства измерений*(3).

5.3.2 Измерение температуры воздуха производят средствами измерений температуры с пределами погрешности 0,25°С. Средства измерения температуры должны обеспечивать возможность одновременного измерения температуры в точках, указанных в 5.4.4.

5.3.3 Измерение абсолютной влажности (влагосодержания) производят с помощью термогигрометров [иных приборов, предназначенных для измерения влажности (влагосодержания) в помещениях] с погрешностью по абсолютной влажности не более (по влагосодержанию - не более ).

5.3.4 Линейные размеры измеряют рулеткой по 4.4.4.

5.3.5 Регистрацию времени измерений производят секундомером по 4.4.5.

5.3.6 Вспомогательное оборудование [электронагреватели, вентиляторы (тепловентиляторы), увлажнители воздуха] подвергают периодической проверке технического состояния в соответствии с указаниями, содержащимися в инструкциях по эксплуатации этого оборудования или в паспортах на них.

5.3.7 Объем жидкости, используемый на увлажнение воздуха, определяют с помощью мерного цилиндра 250  по ГОСТ 1770 класса точности 2.

5.3.8 Давление воздуха измеряют барометром с погрешностью не более 500 Па.

5.3.9 Скорость движения воздуха измеряют термоанемометром (анемометром) с погрешностью не более 0,2 м/с.

5.4 Порядок проведения подготовительного этапа испытаний по определению температурного коэффициента герметичности помещения

5.4.1 Порядок установки подвижного состава - по 4.3.1.

5.4.2 Проводят измерения, необходимые для расчета объема помещения (по внешней ограждающей поверхности) V, .

5.4.3 Закрывают все вентиляционные и технологические отверстия, окна, двери испытываемого помещения.

5.4.4 Внутри помещения и снаружи устанавливают средства измерения температуры воздуха и влажности (или влагосодержания).

Измерение температуры, абсолютной влажности (влагосодержания) осуществляется:

- снаружи помещения с двух боковых сторон от объекта (по одной точке, расположенной в 200 мм от каждой стороны) на высоте 1,5 м от уровня пола помещения объекта испытания;

- в помещении объекта испытаний на уровне 1,5 м от пола (при объеме до 15  - не менее чем в 2 точках, при объеме более 15 - не менее чем в 3 точках, равномерно распределенных по объему помещен