CC BY
38
Михайлова Н.Л.1, Черницов Н.С.2, Логваль Д.А.3, Трофимова А.А.4, Царева С.Г.5 ©
руководитель УЦ АНО НТЦ "ТЕХНОПРОГРЕСС"; 2инженер по обследованию ЗАО «НИЦ «ТЕХНОПРОГРЕСС»; 3инженер по обследованию ЗАО «НИЦ «ТЕХНОПРОГРЕСС»; 4эксперт ООО «ЛЕНИРОМЭКСПЕРТИЗА»; 5заместитель руководителя отдела экспертизы промышленной безопасности и лицензирования ЗАО «НИЦ «ТЕХНОПРОГРЕСС»
ПРОВЕДЕНИЕ ТЕПЛОВИЗИОННОГО КОНТРОЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ
СООРУЖЕНИЙ
Аннотация
Данная статья посвящена вопросу области применения по применению тепловизионного контроля строительных сооружений
Ключевые слова: тепловизионный контроль, неразрушающий контроль, инфракрасная диагностика, инфракрасная термография.
Keywords: Thermal testing, nondestructive testing, infrared diagnostics, infrared thermography.
Принцип организации системы ИК-диагностики в общем виде состоит из комплекса взаимосвязанных циклов, определяющих последовательность проведения операций и их информативность. Регламент проведения ИК-диагностики (1) включает в себя периодичность и объем измерений контролируемого объекта или совокупности объектов. ИК-диагностика (2) должна проводится приборами, обеспечивающими достаточную эффективность в определении дефекта на работающем оборудовании. Выявление дефекта (3) должно осуществляться по возможности на ранней стадии развития, для чего прибор должен обладать достаточной чувствительностью при воздействии ряда неблагоприятных факторов, могущих наблюдаться в эксплуатации (влияние отрицательных температур, запыленности, электромагнитных полей и т.д.) При анализе результатов ИК-диагностики (4) должна осуществляться оценка выявленного дефекта и прогнозирование возможностей его развития и сроков восстановления. После устранения выявленного дефекта (5) необходимо провести повторное диагностирование (6) для суждения о качестве выполненного ремонта.
Требования к объекту измерения.
Тепловизионные измерения производят при перепаде температур между наружным и внутренним воздухом (температурном напоре), превосходящим минимально допустимый перепад.
Метеоусловия при проведении тепловизионной съемки.
На результаты тепловизионной съемки оказывает влияние географическое расположение объекта относительно частей света. Тепловизионную съемку не производят в дождь, туман, сильный снегопад, а также при наличии снега, измороси и влаги на контролируемых поверхностях. Погрешность измерений, вносимая вышеуказанными факторами, возрастает с увеличением расстояния до объекта. Сильный ветер способен существенно увеличить теплоотдачу с поверхностей и снижать температуру. Рекомендуется проводить тепловизионную съемку при скорости ветра не более 5-7м/с.
Условия внутри помещений.
При прочих равных условиях один и тот же дефект строительства (протечка воздуха, мостик холода), как правило, лучше обнаруживается при осмотре внутри помещения, за исключением случаев, когда анализируемый феномен, например металлический вкладыш, располагается вблизи наружной поверхности. Основными мешающими факторами при таком осмотре являются:
1) наличие вентиляторов и нагревателей;
© Михайлова Н.Л., Черницов Н.С., Логваль Д.А., Трофимова А.А., Царева С.Г., 2016 г.
2) экранировка зон контроля мебелью, коврами и другими предметами;
3) отслоение обоев, штукатурки и т.п.;
4) неравномерная окраска зоны контроля.
Качественная и количественная оценка результатов.
Классификацию обнаруженных тепловых аномалий должен производить обученный оператор-термографист. Наилучшие результаты достигают при использовании цветных и черно-белых термограмм, которые оператор анализирует на основе своего опыта и критериев изложенных ниже. Черно-белые изображения имеют более естественный вид и наиболее пригодны, когда тепловую аномалию обнаруживают на фоне множества «тепловых отпечатков», носящих шумовой характер. Цветное представление термограмм эффективно, если анализируемая тепловая аномалия по температуре отличается от окружающего температурного фона незначительно. Цветовые термограммы также являются более при документировании результатов.
Применяют следующие правила качественного анализа термограмм:
• Инфракрасную съемку следует дополнять визуальным осмотром или фотографированием. Видимое и инфракрасное изображения, как правило, не совпадают по текстуре. Эффективным результатом диагностики является компьютерное совмещение видимого и теплового изображения одного и того же участка конструкции, или оконтуривание дефектных зон на видимом изображении после их обнаружения на термограммах.
• Оценку тепловых аномалий следует производить как по температурному перепаду в зоне аномалии, так и путем сравнения с эталонной зоной. Эталонная зона должна выбираться аналогично контролируемой и находится в тех же условиях теплообмена. (располагаться вблизи исследуемой зоны).
• Поверхности, визируемые под большим углом, кажутся холоднее. При съемке под большим углом удаленные зоны кажутся холоднее ближних. На больших расстояниях объекты контроля кажутся более холодными за счет поглощения в атмосфере.
• Неокрашенные металлические элементы сооружений выглядят, как правило, более холодными, чем они есть на самом деле, за исключением, когда есть интенсивная внешняя подсветка
• Изображение тепловых аномалий с резкими границами часто соответствуют поверхностным эффектам или неравномерному солнечному нагреву, что легко идентифицируются при визуальном осмотре.
• Изображения солнечных бликов перемещаются при перемещении оператора относительно объекта контроля, тогда как температурные эффекты не изменяют существенного вида теплового поля при изменении ракурса съемки
• Тепловые аномалии отображаются на термограммах в виде областей повышенной или пониженной температуры и соответствуют:
- архитектурным деталям;
- неоднородностям коэффициента излучения поверхности;
- неоднородностям теплообмена с окружающей средой;
- различного рода дефектам.
Количественную оценку тепловых аномалий производят с целью оценить степень их опасности для нормального функционирования объекта.
Проведение измерений.
Тепловизор устанавливают на выбранном месте, включают, настраивают и проводят съемку в соответствии с настоящей методикой и инструкцией по его эксплуатации. Тепловое изображение поверхности объекта просматривают, снимают обзорные термограммы и выбирают базовый участок. Участки с нарушенными теплозащитными свойствами подвергают детальному термографированию.
ИК-диагностика административных, производственных и жилых зданий.
Тепловизионная диагностика строительных сооружений включает в себя:
1. определение частичных и общих теплопотерь;
2. обнаружение скрытых дефектов строительства;
3. определение (оценку) сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций.
Определение теплопотерь.
Нормативными характеристиками жилых зданий являются: расчетная температура
наружного (своя для каждой географической местности) и внутреннего воздуха (18 21°С),
его относительная влажность (50....60 %), перепад между температурой воздуха в
помещении и на внутренней поверхности наружной стены (4.6°С), температура на внутренней поверхности стены, которая должна превышать точку росы. Главной эксплуатационной характеристикой зданий являются удельные энергозатраты на отапливаемой площади за один отопительный период в годовом цикле, выраженные в кВт • ч/(м • год).
Наибольшая доля тепло потерь (до 50%) приходится на инфильтрацию холодного воздуха, основная часть которого поступает через притворы и неплотности окон и балконных дверей. Практическое определение теплопотерь производится следующим образом. На основе проектной документации или, используя метод прямых измерений. Определяют площадь ограждающей конструкции здания S (возможно косвенное определение размеров здания по термограмме с использованием маркера известных размеров, в качестве которого может служить любой предмете хорошим излучательным контрастом, например металлическая метровая линейка).Определяют среднюю температуру Тсш ограждающих конструкций путем усреднения температуры на отдельных термограммах с учетом весовых вкладов отдельных зон, которые зависят от расстояния до объекта съемки при фиксации каждой термограммы, наличии в поле зрения посторонних объектов, например неба. В дальнейшем, тепловые потери могут рассчитываться для боковых ограждающих поверхностей, крыши и фундамента отдельно, а затем суммироваться. При определении полных теплопотерь здания за некоторый период времени, например за год, следует исходить из приведенной мощности теплопотерь Qпривед, которую рассчитывают исходя из мощности теплопотерь и температурного напора При анализе теплопотерь зданий особое внимание следует уделить термографированию окон, поскольку именно через них теряется большая часть тепловой энергии.
Обнаружение скрытых дефектов
Основными видами строительных дефектов, обнаруживаемых с помощью ИК термографии, являются:
• места протечек воздуха и воды;
• мостики холода и тепла; ухудшение сопротивления;
• дефектные панели ограждающих конструкций;
• отслоение штукатурки, облицовки и других покрытий.
Обнаружение скрытых дефектов основано на использовании принципа сравнения текущей зоны контроля с эталонной (бездефектной) зоной. Обнаруживать скрытые дефекты строительства тепловизионным методом можно внутри и снаружи помещений. Наружный осмотр более пригоден для оценки общих теплопотерь зданий и сопротивления теплопередаче, включая анализ эффективности архитектурных решений, а также для выявления существенных дефектов, которые значительно искажают поверхностное температурное поле. Качество строительства большинства производственных зданий, в частности, главных корпусов тепловых станций, энергообъектов, возведенных в 60-70 - е годы, было невысоким, поэтому по мере их эксплуатации интенсивно ржавеют металлические соединения стеновых панелей, что может привести к выпадению отдельных фрагментов стен наружу или внутрь помещений. Интенсивность коррозии связана с промаканием панелей, что хорошо идентифицируется с помощью тепловидения.
Контроль за влажностью кровли крыш
Невидимые глазу скопления воды в кровле плоских крыш производственных зданий являются серьезным дефектом, приводящим к преждевременному разрушению кровли и
протечками внутрь помещений. Аномальная поверхностная влажность может быть обнаружена в стационарном режиме за счет испарения воды и соответствующего понижения температуры, однако вода, скрытая внутри многослойной крыши, может быть обнаружена, как правило, только в динамическом. В настоящее время используют тепловизионную съемку плоских крыш с воздуха (с борта вертолета или самолета).
Литература
1. Диагностика и определение теплотехнических характеристик наружных ограждающих конструкций строительных сооружений тепловизионным методом. — Свид. об аттестации МВИ № 1305/442 от 10.01.2001, Госстандарт России.
2. ГОСТ 26629-85. Метод тепловизионного контроля качества. Теплоизоляция ограждающих конструкций.
3. ГОСТ 26254-84. Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций.
4. СНиП 23-02-2003 "Тепловая Защита Зданий" Актуализированная редакци.
5. ГОСТ 25380-2014 "Здания и сооружения. метод измерения плотности тепловых потоков, проходящих через ограждающие конструкции"
6. Ведомственные строительные нормы по теплотехническим обследованиям наружных ограждающих конструкций зданий с применением малогабаритного тепловизора (ВСН 43-96). — Утв. Департаментом строительства г. Москвы 30.07.96.
7. Вавилов В. П. Диагностика строительных конструкций методом инфракрасной термографии //В мире неразрушающего контроля. 2000. Июнь. № 2. С. 8 - 11.
8. Фокин К. Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий. М.: Стройиздат, 1973.
