X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

В настоящее время при проектировании, строительстве и реконструкции жилых и нежилых объектов обязательно предусматривают комплекс мероприятий, направленных на повышение уровня тепловой защиты зданий и уменьшение расходов на отопление, горячее водоснабжение. Сложной проблемой является проверка выполнения и оценка эффекта от данных мероприятий, поскольку визуально точно это оценить нельзя.

Термографический метод как один из методов неразрушающего контроля закреплен в ГОСТ Р 54852-2011 «Тепловой неразрушающий контроль с использованием метода термографии».

Первые модели тепловизоров были построены на фоторезистивных приемниках излучения. В течение 1940-1950-х гг. развитие тепловизионной технологии было связано с возрастающим применением для военных целей [1]. Хотя ранние тепловизионные системы были громоздкими, медленными, имели низкую разрешающую способность, их использовали в промышленности для обследования систем передачи и распределения электроэнергии. В 1970-х гг. достижения в области военных применений привели к появлению первых переносных систем, которые можно было использовать для диагностики зданий и неразрушающего контроля.

В 1970-х гг. тепловизионные системы были прочными и надежными, однако качество изображений было низким по сравнению с современными тепловизорами. К началу 1980-х гг. тепловидение широко применялось в медицине, в основных отраслях промышленности, а также для обследования зданий [1].

Развитие технологии матриц в фокальной плоскости, использующих различные типы приемников излучения, далеко шагнуло, начиная с 2000 г. [2]. За прошедшее десятилетие стоимость таких систем снизилась больше чем в десять раз, а качество значительно повысилось. Кроме того, значительно возросло использование программного обеспечения для обработки изображений. Практически все современные инфракрасные системы используют программное обеспечение для облегчения анализа и подготовки отчетов.

В то же время не полностью изученными остаются дополнительные направления практического использования тепловизора, что обусловило выбор темы исследования и ее актуальность. Поэтому актуальным становится освоение и внедрение энергетического обследования зданий с приборным замером фактических теплопотерь, проводимое с помощью специального прибора – тепловизора.

Тепловизионная съемка основана на методе термографии – изображения объекта в инфракрасном спектре, показывающего картину распределения температурных полей. Тепловизоры обнаруживают излучение в инфракрасном диапазоне электромагнитного спектра (900-14000 нм). Прибор позволяет видеть тепловое излучение окружающих объектов, независимо от освещенности, и измерять температуру в любой точке поверхности объекта с точностью до 0,1 °С [2]. Распределение температуры отображается на дисплее (или в памяти) тепловизора как цветовое поле, где определённой температуре соответствует определённый цвет.

В строительстве одним из основных направлений теплового контроля является общий энергоаудит зданий и сооружений с целью оптимизации расходов на энергию. Проведение инспекции здания с последующим анализом его особенностей и данных о расходе энергии позволяет определять оптимальные способы снижения энергопотерь. Использование тепловизора для контроля строительных объектов имеет ряд преимуществ, одним из которых является возможность распознать причины потерь тепла, оценить их масштабы, и предпринять меры по их сокращению [3].

На объектах строительства тепловизор позволяет обнаружить различные дефекты кирпичной кладки и ограждающих конструкций, являющихся причиной утечки тепла. Термически слабые участки конструкций проявляют себя через так называемые тепловые мостики, которые тепловизор четко регистрирует. Полученная в результате контроля термограмма может служить доказательством производственного брака или некачественного проектирования.

Среди дефектов ограждающих конструкций, увеличивающих теплопотери, одними из самых распространенных является проблема с окнами. Дефекты оконных конструкций могут стать причиной повышенного шума, сквозняков, запотевания и сырости. Высокая чувствительность современных тепловизоров позволяет выявить даже минимальные перепады температуры, определяя места имеющихся дефектов для их последующего ремонта.

Причинами энергопотерь могут быть ошибки проекта, нарушение правил эксплуатации, складирования и перевозки, участки с аномальным распределением температуры позволяют судить о правильности монтажа и наладке инженерных коммуникаций.

Помимо разницы температур на тепловизор могут оказывать влияние ветер, дождь или солнце, под воздействием которых здание может нагреваться либо остывать, а это влияет на точность результата. Поэтому временной интервал для измерения тепловизором строго ограничен: это либо раннее утро, либо поздний вечер в безветренную сухую погоду. Наряду с внутренними заданными или созданными условиями определяются условия, при которых проводятся термографические исследования.

Достоверные результаты можно получить при следующих условиях:

измерения проводятся рано утром или поздно вечером.

разница внутренней температуры помещения и температуры окружающей среды составляет 10-20 градусов.

погода сухая и скорость ветра не превышает 2 м/с.

во внутренних помещениях поддерживается равномерная температура (внутри здания двери открыты, окна закрыты).

возможен учет изменения интенсивности работы системы отопления, если это заложено опытами.

Для выбора оптимального расположения тепловизора для снятия показаний учитываются конструкция здания и условия окружающей среды. Так, например, дома, оснащенные радиаторами, принято снимать с наружной стороны здания. Как правило, термография проводится для быстрого и наглядного определения тепловых мостиков и вреда, нанесенного внешнему фасаду влажностью, таким образом исследуют всю внешнюю поверхность здания. Позиция для максимально точного замера в этом случае варьируется и может быть скорректирована специальной теле- или широкоугольной оптикой. Однако в этом случае полученные данные могут содержать искажения. Также надо учитывать холодное излучение, которое может отражаться от крыш и окон здания. В этом случае термограмма может быть заметно холоднее, чем состояние здания на самом деле [4].

Наружная съемка стен по возможности должна проводиться вертикально поверхности стены, чтобы минимизировать искажения и сразу получить представление о состоянии большого процента поверхности. При этом надо учитывать угол обзора тепловизором фасада, плоскость отражения и интенсивность воздействия солнечного излучения. Определение температурного масштаба (цветовой гаммы) тепловизора должно производиться при съемке каждого объекта.

Для лучшего сравнения термограмм нескольких объектов рекомендуется проводить съемку в одинаковых температурных условиях с использованием одной цветовой гаммы тепловизора. Для того чтобы правильно произвести расчеты помимо съемок объекта необходимо указать время проведения замера и условия окружающей среды, при которых производился замер. Учет условий проведения съемок, оптимальное расположение тепловизора позволяет правильно учитывать компенсации фонового излучения и влияния геометрией объекта.

Таким образом, современная тепловизионная техника позволяет сэкономить время, необходимое на выявление мест расположения, участков ограждающих конструкций с повышенными теплопотерями; оценить качество монтажа и проектирования новых зданий; определить целесообразность, объёмы и сроки профилактического или капитального ремонтов зданий путём оценки степени дефектности и состояния отдельных его элементов; осуществлять контроль, за уровнем тепловых потерь через отдельные элементы ограждающих конструкций зданий и сооружений.

Список использованных источников

Госсорг Ж. Инфракрасная термография. Основы, техника, применение. М.: Мир, 1988.

Будадин О.Н., Вавилов В.П., Абрамова Е.В. Тепловой контроль М.: ИД Спектр, 2011.

Петров Д.С., Василевская Э.С. Оценка фактической теплозащиты зданий методом тепловизионного контроля //В мире неразрушающего контроля, №4(30), 2005, с.29-31.

Вавилов В.П. Диагностика строительных конструкций методом инфракрасной термографии //В мире неразрушающего контроля, №2(8), 2000, с.8-11.

Код для цитирования: Скопировать