О методических основах тепловизионного обследования зданий
Сообщение, сделанное кандидатом физико-математических наук Валерием Некрасовым (УП "Институт НИПТИС") на международной научно-практической конференции "Новое поколение энергоэффективного инженерного оборудования жилых зданий"
В настоящее время в Беларуси около 90% зданий и сооружений имеют наружные ограждающие конструкции, не соответствующие современным нормативным требованиям по сопротивлению теплопередаче. Поэтому очень важным является проведение массового и оперативного обследования фактического теплотехнического состояния зданий или, другими словами, фактического распределения температурных полей на поверхности наружных ограждающих конструкций зданий и сооружений.
Температура поверхностей строительных конструкций зависит от теплофизических свойств их материалов, наличия теплопроводных включений, как конструктивно обусловленных, так и случайных, являющихся технологическими или конструктивными дефектами.
Если пользоваться традиционными методами, то для определения теплофизического состояния ограждающих конструкций здания необходимо установить несколько сотен или тысяч термодатчиков.
Естественно, большая трудоемкость и высокая стоимость такой работы затрудняет осуществление необходимого контроля теплофизических свойств во время приемки зданий в эксплуатацию, и особенно, перед капитальным ремонтом или реконструкцией.
В настоящее время для обследования зданий широко используется тепловизионная техника, которая позволяет зарегистрировать на одном кадре более 65 тыс. значений температур, усредненных на площади в несколько квадратных сантиметров.
Тепловизионное обследование, в том числе осуществляемое при проведении приемо-сдаточных мероприятий, позволяет решать широкий спектр задач по выявлению дефектов зданий и сооружений.
К названным дефектам относятся конструктивные, технологические, эксплуатационные и строительные дефекты стеновых панелей, недостаточное утепление строительных конструкций, дефекты кирпичной кладки, дефекты перекрытий и покрытий, нарушения швов и стыков между сборными конструкциями, утечки тепла через окна и остекленные участки зданий в результате плохого монтажа, через конструкции и стыки цокольных этажей и чердачных конструкций, через системы вентиляции, а также участки зданий с повышенным содержанием влаги и с плохой работой системы отопления и горячего водоснабжения.
Следовательно, метод тепловизионного контроля качества теплозащиты позволяет определять места и размеры участков, подлежащих ремонту для восстановления требуемых теплозащитных качеств.
Возникает вопрос, при каких реальных условиях погрешность, с которой регистрируется температурное поле поверхности ограждающей конструкции, находится в допустимых пределах.
Методические погрешности регистрации температурного поля могут быть вызваны изменением состава регистрируемого инфракрасного излучения, отклонением характеристик температурного поля на поверхности от таковых температурного поля, определяемого установившимся режимом теплопереноса, наличием посторонних источников излучения, изменением скорости ветра и влажностью материала.
В соответствии с законами физики плотность теплового излучения пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры поверхности, следовательно, зная величину теплового потока излучения и излучающую способность поверхности, можно определить и температуру этой поверхности. Поток излучения любого тела с температурой Т и степенью черноты определяется формулой Стефана-Больцмана:
Q=esT 4 (1)
где s - постоянная Стефана-Больцмана;
e - степень черноты поверхности.
Как видно из (1), для одного и того же потока излучения прибор покажет различную температуру поверхности, если степень черноты поверхности точно не известна.
Уравнение, которое описывает величину потока инфракрасного излучения, падающего на прибор, можно записать в виде
Q=Q 0e -t +(1-e)Q фe -t (2),
где Q - поток инфракрасного излучения, падающий на приемник излучения прибора (Вт);
Q 0 - поток инфракрасного излучения, который излучает регистрируемая поверхность (Вт);
Qф - поток инфракрасного излучения, который падает на измеряемую поверхность. (Этот поток состоит обычно из двух частей: потока, обусловленного излучением неба, и потока, обусловленного излучением окружающей регистрируемую поверхность среды (зданий, деревьев);
e -t - ослабление излучения по лучу зрения прибора за счет поглощения излучения парами воды и газами СО 2 и СО.
Первый член уравнения (1) означает собственное излучение объекта, ослабленное по лучу зрения прибора.
Учет ослабления излучения необходимо учитывать при тепловизионных измерениях в горячих цехах, где производство связано с выделением большого количества тепла и газов СО, СО2, NOx, активных в инфракрасной области спектра.
Учет потока излучения, отраженного от объекта (второй член в уравнении (2)) важен при измерениях в замкнутых помещениях с высокотемпературными источниками. При съемке ограждающих конструкций зданий также необходимо учитывать атмосферные условия в момент измерения, особенно положение Солнца на небосводе.Материалы подготовил Сергей ЗОЛОТОВ
В настоящее время в Беларуси около 90% зданий и сооружений имеют наружные ограждающие конструкции, не соответствующие современным нормативным требованиям по сопротивлению теплопередаче. Поэтому очень важным является проведение массового и оперативного обследования фактического теплотехнического состояния зданий или, другими словами, фактического распределения температурных полей на поверхности наружных ограждающих конструкций зданий и сооружений.
Температура поверхностей строительных конструкций зависит от теплофизических свойств их материалов, наличия теплопроводных включений, как конструктивно обусловленных, так и случайных, являющихся технологическими или конструктивными дефектами.
Если пользоваться традиционными методами, то для определения теплофизического состояния ограждающих конструкций здания необходимо установить несколько сотен или тысяч термодатчиков.
Естественно, большая трудоемкость и высокая стоимость такой работы затрудняет осуществление необходимого контроля теплофизических свойств во время приемки зданий в эксплуатацию, и особенно, перед капитальным ремонтом или реконструкцией.
В настоящее время для обследования зданий широко используется тепловизионная техника, которая позволяет зарегистрировать на одном кадре более 65 тыс. значений температур, усредненных на площади в несколько квадратных сантиметров.
Тепловизионное обследование, в том числе осуществляемое при проведении приемо-сдаточных мероприятий, позволяет решать широкий спектр задач по выявлению дефектов зданий и сооружений.
К названным дефектам относятся конструктивные, технологические, эксплуатационные и строительные дефекты стеновых панелей, недостаточное утепление строительных конструкций, дефекты кирпичной кладки, дефекты перекрытий и покрытий, нарушения швов и стыков между сборными конструкциями, утечки тепла через окна и остекленные участки зданий в результате плохого монтажа, через конструкции и стыки цокольных этажей и чердачных конструкций, через системы вентиляции, а также участки зданий с повышенным содержанием влаги и с плохой работой системы отопления и горячего водоснабжения.
Следовательно, метод тепловизионного контроля качества теплозащиты позволяет определять места и размеры участков, подлежащих ремонту для восстановления требуемых теплозащитных качеств.
Возникает вопрос, при каких реальных условиях погрешность, с которой регистрируется температурное поле поверхности ограждающей конструкции, находится в допустимых пределах.
Методические погрешности регистрации температурного поля могут быть вызваны изменением состава регистрируемого инфракрасного излучения, отклонением характеристик температурного поля на поверхности от таковых температурного поля, определяемого установившимся режимом теплопереноса, наличием посторонних источников излучения, изменением скорости ветра и влажностью материала.
В соответствии с законами физики плотность теплового излучения пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры поверхности, следовательно, зная величину теплового потока излучения и излучающую способность поверхности, можно определить и температуру этой поверхности. Поток излучения любого тела с температурой Т и степенью черноты определяется формулой Стефана-Больцмана:
Q=esT 4 (1)
где s - постоянная Стефана-Больцмана;
e - степень черноты поверхности.
Как видно из (1), для одного и того же потока излучения прибор покажет различную температуру поверхности, если степень черноты поверхности точно не известна.
Уравнение, которое описывает величину потока инфракрасного излучения, падающего на прибор, можно записать в виде
Q=Q 0e -t +(1-e)Q фe -t (2),
где Q - поток инфракрасного излучения, падающий на приемник излучения прибора (Вт);
Q 0 - поток инфракрасного излучения, который излучает регистрируемая поверхность (Вт);
Qф - поток инфракрасного излучения, который падает на измеряемую поверхность. (Этот поток состоит обычно из двух частей: потока, обусловленного излучением неба, и потока, обусловленного излучением окружающей регистрируемую поверхность среды (зданий, деревьев);
e -t - ослабление излучения по лучу зрения прибора за счет поглощения излучения парами воды и газами СО 2 и СО.
Первый член уравнения (1) означает собственное излучение объекта, ослабленное по лучу зрения прибора.
Учет ослабления излучения необходимо учитывать при тепловизионных измерениях в горячих цехах, где производство связано с выделением большого количества тепла и газов СО, СО2, NOx, активных в инфракрасной области спектра.
Учет потока излучения, отраженного от объекта (второй член в уравнении (2)) важен при измерениях в замкнутых помещениях с высокотемпературными источниками. При съемке ограждающих конструкций зданий также необходимо учитывать атмосферные условия в момент измерения, особенно положение Солнца на небосводе.Материалы подготовил Сергей ЗОЛОТОВ
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 48 за 2001 год в рубрике энергетика
