Не отобразилась форма расчета стоимости? Переходи по ссылке

Не отобразилась форма расчета стоимости? Переходи по ссылке

Дипломная работа на тему «Тепловизионное обследование торгово-сервисного центра»

В настоящее время на территории Российской Федерации большинство зданий и сооружений имеют наружные ограждающие конструкции, не соответствующие современным нормативным требованиям по сопротивлению теплопередаче. Как следствие, это приводит к низкому уровню тепловой защиты строительных объектов, избыточным тепловым потерям и нерациональному использованию невозобновляемых топливно-энергетических ресурсов.

Содержание

Введение

. Теоретические основы исследования

.1 История открытия инфракрасного излучения

.2 Основные свойства и законы инфракрасного излучения

. Тепловизоры. Классификация, модели, технические характеристики и область применения

.1 Тепловизоры. Классификация тепловизоров

.2 Основные технические характеристики современных тепловизоров

.3 Типичные тепловые дефекты объекта контроля

. Основные требования и правила проведения тепловизионного обследования строительного объекта

.1 Общие данные по проведению тепловизионного обследования строительного объекта

.2 Основные требования и правила проведения тепловизионного обследования строительного объекта

. Тепловизионное обследование торгово-сервисного центра (г. Вологда)

Нужна помощь в написании диплома?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.

Подробнее

.1 Обработка термограмм в прикладной программной среде IRSoft

.2 Технический отчет по результатам тепловизионного обследования

. Оценка стоимости организации и проведения тепловизионного обследования

. Автоматизация тепловизионного обследования

. Безопасность жизнедеятельности при эксплуатации тепловизионного оборудования

.1 Обеспечение безопасности работы тепловизором

.2 Экологичность эксплуатации тепловизора

Заключение

Список использованных источников

В настоящее время на территории Российской Федерации большинство зданий и сооружений имеют наружные ограждающие конструкции, не соответствующие современным нормативным требованиям по сопротивлению теплопередаче. Как следствие, это приводит к низкому уровню тепловой защиты строительных объектов, избыточным тепловым потерям и нерациональному использованию невозобновляемых топливно-энергетических ресурсов. Известно, что основная доля теплоты уходит в окружающую среду через наружные ограждения здания: фасады, торцевые части, кровлю. В связи с возможными локальными нарушениями правил проектирования, строительства и эксплуатации здания распределение тепловых потерь будет неравномерным по поверхности строительной оболочки объекта, что в итоге приведет к образованию тепловых мостиков и температурных аномалий. Человек по своей природе не может с помощью имеющихся органов чувств дать оценку тепловому состоянию здания для последующего устранения таких нарушений.

В эпоху бурного развития теории инфракрасного излучения, когда наука и техника начали играть ключевую роль в жизни общества, появились первые устройства, которые, воспринимая интенсивность тепловых лучей от исследуемого тела, стали давать человеку информацию о температурной картине поверхности излучения. Такие приборы, получившие названия эвапорографы, эджеографы и др., в скором времени привели к созданию тепловизоров, позволивших превращать инфракрасные снимки объекта контроля в видимые человеческому глазу изображения. По характеру теплового изображения стали судить о тепловом состоянии объекта теплового контроля: здания, котельного агрегата, электромеханического оборудования. Последнее, в свою очередь, создало условия для обнаружения скрытых дефектов, например, осадки тепловой изоляции внутри ограждающей конструкции.

Тепловизионная диагностика здания является важным элементом теплотехнической части энергетического обследования, предназначенная для измерения и исследования фактического температурного поля поверхности излучения, к которой в данном случае можно отнести наружные ограждающие конструкции, внутренние тепловые источники и т. п. Использование точечных контактных и бесконтактных измерительных приборов не зарекомендовало себя как средство для наблюдения за тепловым состоянием ограждений, инженерных сетей и оборудования строительного объекта. Применение традиционных методов требует установки нескольких сотен или даже тысяч термодатчиков, что является с технической стороны крайне сложной задачей. Однако и ее решение с малой долей вероятности приведет к удовлетворительному результату, так как те возможные причины, которые повлекли за собой нарушение теплового режима здания, могут быть вовсе не выявлены в связи с недостатком информации о тепловом состоянии объекта. Измерения, проводимые с помощью точечных термодатчиков, носят дискретный характер, тогда как приборы тепловизионного наблюдения формируют практически сплошную тепловую картину рассматриваемого элемента здания (одновременно регистрируют более  значений температур). Данная проблема остается актуальной также для проведения теплофизических измерений, связанных с определением теплотехнических параметров неоднородных строительных материалов.

В выпускной квалификационной работе рассмотрены следующие вопросы:

) история открытия инфракрасного излучения, основные свойства и законы радиационно-лучистого теплообмена;

Нужна помощь в написании диплома?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.

Подробнее

) классификация тепловизоров и их технические характеристики;

) основные требования по организации и проведению тепловизионной диагностики объектов теплового потребления, обработка тепловых изображений в программных средах на примере IRSoft, Германия);

) тепловизионное обследование объекта контроля на примере торгово-сервисного центра и составление технического отчета-протокола о результатах термографирования строительного объекта;

) метрологическая карта средств измерений, экономические и экологические аспекты тепловизионной съемки зданий и сооружений.

1.1 История открытия инфракрасного излучения

Гипотеза о существовании невидимых «тепловых» лучей является весьма древней. Еще римский философ-материалист Тит Лукреций Кар (ок. 99-55 гг. до н. э.) в своем сочинении «О природе вещей» писал [1, 2]:

«Может быть, также небес светильник розовый — Солнце

Множеством жарких огней обладает, невидимых нами,

Что окружает его совершенно без всякого блеска,

Лишь умножая своей теплотою лучей его силу».

Тем не менее, систематическое исследование теплового излучения началось только в последней четверти XVIII в., когда широкое применение паровых машин в металлургической и химической промышленности, тесно связанных с тепловыми процессами, стимулировало развитие учения о теплоте.

Впервые понятие «тепловое излучение» было введено выдающимся шведским химиком Карлом Шееле (1742-1786), посвятившим свойствам «лучистой теплоты» отдельную главу в «Химическом трактате о воздухе и огне».

Через два года после опубликования трактата К. Шееле посмертно вышла «Пирометрия» немецкого математика и физика Иоганна Ламберта (1728-1777). И. Ламберт впервые экспериментально доказал, что тепловые лучи распространяются прямолинейно и что их интенсивность убывает обратно пропорционально квадрату расстояния. Следует отметить, что как И. Ламберт, так и

К. Шееле видели и подчеркивали сходство между тепловыми и световыми лучами (прямолинейное распространение, отражение), но о тождестве их не могло быть и речи. Лишь дальнейшее развитие теории теплового излучения и ее подтверждение экспериментальными данными привело к более глубокому пониманию взаимосвязи теплового и светового излучений.

Нужна помощь в написании диплома?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.

Подробнее

Швейцарский натуралист Марк-Август Пикте (1752-1825) при проведении знаменитого опыта с «отраженным холодом» установил, что если во взаимодействии находятся два тела неодинаковой температуры, то более теплое тело отдает теплоту и его температура понижается и наоборот. Когда температура обоих тел одинакова, никакой отдачи и поглощения теплоты не существует. Этим объяснением М.-А. Пикте устранялось понятие «лучей холода».

Профессор Женевской Академии Пьер Прево (1751-1839) в 1771 г. высказал мысль о том, что тела, имеющие одинаковую температуру, все же обмениваются излучением. Он первый показал, что энергетическое равновесное состояние носит динамический характер. Согласно П. Прево всякое нагретое тело испускает тепловые лучи, подобно тому, как всякое светящееся тело испускает световые лучи. Тепловые лучи представляют собой тепловые частицы, движущиеся в пространстве прямолинейно с большой скоростью. Все пространство пронизано этими лучами из тепловых частиц. Каждую точку на поверхности нагретого тела можно рассматривать как центр, из которого испускаются тепловые частицы во всех направлениях и к которому эти частицы притекают со всех сторон. Иными словами, каждое тело постоянно излучает теплоту и получает ее благодаря такому же тепловому излучению от окружающих тел. Отношение между этими количествами теплоты определяет температуру тела.

Английский астроном немецкого происхождения Уильям Гершель (1738-1822) в начале 1800 г. заметил, что стекла различных цветов, употребляемые как светофильтры телескопов, по-разному поглощают свет и теплоту солнечных лучей. Помещая чувствительный термометр с зачерненным шариком в каждую цветную полосу солнечного спектра (рисунок 1.1), ученый обнаружил, что показания термометра увеличиваются по мере продвижения от фиолетовой полосы к красной. Таким образом, была обнаружена зависимость между интенсивностью поглощения инфракрасных лучей телом и цветом его поверхности. Через некоторое время У. Гершель показал, что невидимые тепловые лучи отражаются и преломляется так же, как и видимый свет. Однако, противники У. Гершеля и даже он сам, сомневались в результатах экспериментальных исследований. Наиболее рьяные оппоненты, как Джон Лесли (1766-1832) и сэр Дэвид Брюстер (1781-1868), отрицали существование инфракрасных лучей и считали, что «воображаемые невидимые солнечные лучи являются ничем иным, как нагретым воздухом, окружающим светящееся тело». Дж. Лесли, повторяя научный эксперимент У. Гершеля, не обнаружил увеличение показаний ртутного термометра за пределами красной полосы. Критика Дж. Лесли и

Д. Брюстера, несмотря на ошибочное отрицание реального существования инфракрасных лучей, имела и положительное значение. Она вскрыла непоследовательность в рассуждениях У. Гершеля и явилась толчком для развязывания дискуссии, способствовавшей выяснению природы теплового излучения.

Рисунок 1.1 — Эксперимент У. Гершеля

Одним из первых, кто признал открытие У. Гершеля, был П. Прево. Идеи У. Гершеля были поддержаны также английским физиком Томасом Юнгом (1773-1829), который уже в 1802 г. высказал предположение о том, что световые лучи отличаются от тепловых лишь частотой колебаний. К 1830 г. опыты У. Гершеля были повторены в достаточном количестве для того, чтобы считать окончательно установленным факт существования невидимых лучей, расположенных за красной частью видимого солнечного спектра и вызывающих нагревание ртутного шарика термометра. Эти лучи позже были названы французским физиком Антуаном Анри Беккерелем (1852-1908) инфракрасными.

Одновременно с исследованиями инфракрасных лучей разрабатывалась теория теплового излучения. Фундаментом этой теории явился закон, установленный выдающимся немецким физиком Густавом Кирхгофом (1824-1887). Исходя из термодинамического принципа, согласно которому в системе тел, имеющих одну и ту же температуру, взаимные излучения не нарушают равновесия, Г. Кирхгоф обнаружил, что отношение излучательной способности тела к поглощательной способности одинаково для всех тел, не зависит от их природы и является универсальной функцией длины волны излучения и температуры. Немецкий ученый допустил возможность существования тела, полностью поглощающего весь падающий на него поток независимо от его температуры, которое он назвал абсолютно черным.

В 1879 г. австрийский физик Йозеф Стефан (1835-1893) сформулировал закон интегрального излучения, согласно которому суммарная энергия излучения любого тела пропорциональна разности четвертых степеней абсолютных температур тела и окружающей среды. В 1884 г. знаменитый австрийский ученый Людвиг Больцман (1844-1906) дал строгое теоретическое доказательство закона Й. Стефана и показал, что он справедлив лишь для абсолютно черного тела. В дальнейшем этот закон получил название закона Стефана-Больцмана.

Так как плотность излучения абсолютно черного тела и распределение по частотам однозначно определяются температурой тела, то ее условно можно назвать температурой излучения. Понятие «температура излучения» было введено в 1893 г. русским физиком Борисом Борисовичем Голицыным (1862-1916) в магистерской диссертации «Исследование по математической физике».

Выдающийся немецкий физик-теоретик Макс Планк (1858-1947), который после смерти Г. Кирхгофа, стал его преемником в Берлинском университете, определил универсальную зависимость излучательной способности абсолютно черного тела от длины волны и температуры. При теоретическом обосновании найденного закона М. Планк имел смелость порвать с классической физикой и ввести по необходимости идею о прерывном, квантовом обмене энергией между излучающими системами. Теория М. Планка основана на предположении, что в каждом весомом теле содержится громадное число электромагнитных вибраторов — «резонаторов», каждый из которых обладает собственным периодом. М. Планк допустил, что поглощение и отдача энергии резонаторами происходит не непрерывно, сколь угодно малыми количествами, а порциями определенной конечной величины. Рассматривая условия распределения энергии между резонаторами и их излучением, М. Планк приходит к своей формуле для определения энергии излучения абсолютно черного тела. Впоследствии голландский физик Петер Дебай (1884-1966) показал, что для вывода формулы

М. Планка не было необходимости вводить понятие о резонаторах.

В 1893 г. появилось замечательное исследование немецкого физика Вильгельма Вина (1864-1928) в работе «Некоторая новая связь излучения черных тел со вторым принципом термодинамики», в котором он установил, что длина волны, соответствующая максимальному значению энергии излучения абсолютно черного тела, обратно пропорциональна его абсолютной температуре. В речи, произнесенной им 11 декабря 1911 г. в связи с присуждением Нобелевской премии за открытия, относящиеся к теории теплового излучения, В. Вин сказал: «Я имел счастье найти на поле общей термодинамической теории лучеиспускания не всю еще жатву собранной. Пользуясь известными физическими законами, я мог вывести общий закон теории лучеиспускания, который под названием закона смещения встретил признание у всех физиков». Необходимо сказать, что при проведении теоретических исследований в области инфракрасного излучения русский физик Владимир Александрович Михельсон (1860-1927) настолько близко подошел к открытому В. Вином закону смещения, что только случайность и неточность в анализе экспериментальных данных привели его к ошибочной формулировке закона.

Научными работами М. Планка и В. Вина был подведен определенный итог исследованиям в области теплового излучения, проведенным за 100 лет со времени открытия инфракрасных лучей.

С начала XX в. усиливается интерес к применению инфракрасной техники для решения все более возрастающего числа практических проблем. Развивается инфракрасная спектроскопия — мощный инструмент исследования взаимодействия излучения с веществом и идентификации различных химических соединений, создаются приборы для радиометрического измерения температур звезд и планет. В 1941 году англичане начинают применять на средиземноморском театре военных действий приборы ночного видения на основе электронно-оптических преобразователей изображения. Немецкая армия использует инфракрасную аппаратуру для вождения танков в ночных условиях, в системах опознавания самолетов. В мирных целях инфракрасные установки стали широко использоваться в системах отопления, сушки и приготовления пищи. Применение инфракрасной техники в медицине и биологии позволило разработать приборы для изучения адаптации глаза к темноте и аппаратуру для ранней диагностики раковых заболеваний. В дерматологии благодаря хорошему проникновению инфракрасных лучей через кожу появилась возможность исследовать поражения тканей и воздействовать на подкожные системы кровообращения. Инфракрасные приборы применяются в живописи для раскрытия оригиналов, скрытых более поздними записями, в криминалистике для отличий от подделок подлинных документов и драгоценных камней, а также для прочтения стертых мест в тексте. Инфракрасное фотографирование с воздуха дает возможность оценивать состояние лесных массивов и обнаруживать очаги пожаров. Следует также упомянуть об использовании инфракрасной аппаратуры для предупреждения столкновений самолетов в воздухе и кораблей в море при их движении ночью. Инфракрасные волны получили широкое практическое применение в тепловизионной диагностике зданий, систем теплового обеспечения, электрических схем, производственных процессов и т. п.

Нужна помощь в написании диплома?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.

Подробнее

1.2 Основные свойства и законы инфракрасного излучения

Тела, нагретые до достаточно высоких температур, светятся. Свечение тел, обусловленное нагреванием, называется тепловым (температурным, инфракрасным) излучением. Тепловое излучение (рисунок 1.2), являясь самым распространенным в природе и технике, совершается за счет энергии теплового движения атомов и молекул вещества (т. е. за счет его внутренней энергии) и свойственно всем телам при абсолютной температуре выше .

Рисунок 1.2 — Тепловое излучение костра (благодаря чему человек безопасно для своего здоровья может получать теплоту от пламени с температурой ≈1000 оС)

Тепловое (инфракрасное) излучение характеризуется сплошным (непрерывным) спектром (рисунок 1.3), положение максимума которого зависит от температуры поверхности тела. При высоких температурах тела излучаются короткие (видимые и ультрафиолетовые) электромагнитные волны, при низких — преимущественно длинные (инфракрасные).

Тепловое излучение — практически единственный вид излучения, которое является равновесным. Предположим, что нагретое (излучающее) тело помещено в закрытую полость, ограниченную идеально отражающей оболочкой. С течением времени, в результате непрерывного обмена энергией между телом и излучением, наступит равновесие, при котором тело в единицу времени будет поглощать столько же энергии, сколько и излучать. Допустим, что равновесие между телом и излучением по какой-либо причине нарушено, и тело излучает энергии больше, чем поглощает. Если в единицу времени тело больше излучает, чем поглощает (или наоборот), то температура тела начнет понижаться (или повышаться). В результате будет ослабляться (или возрастать) количество излучаемой телом энергии, пока, наконец, не установиться равновесие. Все другие виды электромагнитного излучения неравновесны [3].

Рисунок 1.3 — Спектральный диапазон электромагнитного излучения

Тепловое излучение свойственно всем телам, и каждое из них излучает энергию в окружающее пространство. При попадании на другие тела эта энергия частью поглощается, частью отражается и частью проходит сквозь тело. Та, часть лучистой энергии, которая поглощается телом, снова превращается в тепловую. Та часть энергии, которая отражается, попадает на другие (окружающие) тела и ими поглощается. То же самое происходит и с той частью энергии, которая проходит сквозь тело. Таким образом, после ряда поглощений энергия излучения полностью распределяется между окружающими телами. Следовательно, каждое тело не только непрерывно излучает, но и непрерывно поглощает лучистую энергию. В результате этих явлений, связанных с двойным взаимным преобразованием форм энергии (тепловая → лучистая → тепловая), осуществляется процесс лучистого теплообмена. Количество отдаваемой или воспринимаемой теплоты определяется разностью между количествами излучаемой и поглощаемой лучистой энергии. Такая разность отлична от нуля, если температура тел, участвующих во взаимном теплообмене излучением, различна. При одинаковой температуре этих тел вся система находится в так называемом подвижном или термодинамическом равновесии. В этом случае все тела системы также излучают и поглощают инфракрасные электромагнитные волны, только для каждого из них приход лучистой энергии равен ее расходу [4].

Все нагретые материальные объекты излучают энергию в окружающее пространство в форме квантов энергии электромагнитных волн. Кванты энергии излучаются атомами или молекулами вещества, распространяются в пространстве прямолинейно и, в конце концов, захватываются (поглощаются) другими атомами или молекулами в других областях пространства.

Суммарное тепловое излучение, проходящее через произвольную поверхность , в единицу времени, называется потоком излучения .

Лучистый поток, проходящий через единицу поверхности по всем возможным направлениям в пределах полусферического телесного угла, называется поверхностной плотностью потока излучения:

. (1.1)

Поток излучения  в формуле (1.1) содержат лучи различных длин волн, поэтому эти характеристики излучения также называются интегральными. Излучение, соответствующее узкому интервалу изменения длин волн от , называется монохроматическим.

Излучаемая единицей поверхности энергия распределяется по полупространству. Отношение плотности потока излучения, взятой в бесконечно малом интервале длин или частот волн, включающем данную длину или частоту волны, к этому интервалу, называется спектральной (монохроматической) интенсивностью теплового излучения:

. (1.2)

Нужна помощь в написании диплома?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.

Подробнее

Природные источники радиации одновременно излучают электромагнитные волны различной длины. Однако нередко возникает необходимость рассмотреть лучистый поток, определяемый одной длиной волны. Излучение, соответствующее достаточно узкому интервалу длин волн (частот), которое можно охарактеризовать данным значением длины волны (частоты), называется монохроматическим (одноцветным).

Испускание энергии по длинам волн происходит неравномерно и зависит от температуры. Зависимость спектральной интенсивности излучения от длины или частоты волны устанавливается законом Планка [5, 6]:

, (1.3)

, (1.4)

где ;

— вторая константа излучения, ;

— абсолютная температура поверхности тела, ;

— коэффициент Больцмана, .

Закон Планка (1.3) и (1.4) получен теоретическим путем. Согласно этому закону каждой длине или частоте волны соответствует свое значение . На рисунке 1.4 зависимость спектральной интенсивности излучения абсолютно черного тела от длины волны (1.3) представлена в графическом виде [7].

Рисунок 1.4 — Спектральная интенсивность излучения абсолютно черного тела

Из рисунка 1.4 видно, что при  плотность потока излучения также стремится к нулю. С увеличением длины волны  (мощность излучения) и при некотором значении  достигает своего максимума, затем убывает и при  снова стремится к нулю. С повышением температуры максимум плотности потока излучения смещается в сторону более коротких волн.

Положением максимумов излучения (рисунок 1.4) можно получить из экстремального значения функции (1.3). Для этого находится производная функции по длине волны, и итоговое выражение приравнивается к нулю. Решение этого уравнения устанавливает связь между температурой тела  и максимальной длиной волны излучения  при данной температуре, получившая название закон смещения Вина [8]:

. (1.5)

Например, согласно формуле (1.5), при температурах поверхности произвольного тела ) длины волн .

Нужна помощь в написании диплома?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.

Заказать диплом

По графику на рисунке 1.4 для абсолютно черного тела с произвольной температурой можно определить поверхностную плотность потока излучения, исходя из отношения (1.2),

,

соответствующую определенному участку длины волны, который лежит в интервале от . Интенсивность излучения нагретой поверхности абсолютно черного тела для всего спектра длин волн может быть определена интегрированием закона Планка (1.3) по длине волны от . Тогда интегральная зависимость плотности потока теплового излучения от абсолютной температуры поверхности излучения, определяется законом Стефана-Больцмана [9]:

, (1.6)

где .

 

В технических расчетах этот закон применяется в более удобном виде:

, (1.7)

где .

Закон Стефана-Больцмана может быть применен к серым телам. В этом случае используется положение о том, что у серых тел, также как и у черных, собственное излучение пропорционально абсолютной температуре в четвертой степени, но энергия излучения меньше, чем энергия излучения черного тела при той же температуре. Тогда для серых тел закон (1.7) примет вид:

, (1.8)

где  — степень черноты, или относительный коэффициент излучения поверхности (приложение 2). Для серой поверхности  всегда меньше единицы.

Пусть два тела с одинаковой температурой находятся в термодинамическом равновесии и составляют изолированную систему. Тогда для каждого из тел собственное тепловое излучение равно поглощенному внешнему излучению. Другими словами между телами происходит равновесное тепловое излучение. В этих условиях отношение монохроматического потока излучения  к соответствующей поглощательной способности  не зависит от природы излучения и равно плотности монохроматического потока излучения абсолютно черного тела при той же температуре:

, (1.9)

Нужна помощь в написании диплома?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.

Заказать диплом

а для интегрального излучения:

. (1.10)

Соотношение (1.10) составляет содержание закона Кирхгофа. Этот закон строго справедлив только для равновесного излучения.

Энергия, излучаемая телом, распространяется с различной интенсивностью. Закон, устанавливающий зависимость потока энергии от направления, называется законом Ламберта.

Согласно закону Ламберта, количество энергии , излучаемое элементом поверхности  в направлении элемента , умноженному на величину элементарного телесного угла , образованного направлением излучения с нормалью [9]:

. (1.11)

В соответствии с уравнением (1.11) наибольшее количество теплоты поверхностью излучается в направлении нормали при ; с увеличением угла  оно становится равным нулевому значению.

Рисунок 1.5 — К выводу закона Ламберта

Рисунок 1.6 — К определению пространственного телесного угла в сферических координатах

Уравнение (1.11) является наиболее полной математической формулировкой закона Ламберта. Однако в этом уравнении пока неизвестно значение . Для его определения необходимо выражение (1.11) проинтегрировать по поверхности полусферы, лежащей над плоскостью  (рисунок 1.5) и полученный результат сопоставить с формулой (1.8).

Плоский угол  в абсолютных единицах рассчитывается через соотношение

,

где  — радиус круга, центр которого лежит в вершине угла . В бесконечно малых единицах последнее выражение будет иметь вид . Аналогичный способ применяется и для измерения телесного угла  в вершине этого угла. Тогда на поверхности этой сферы телесный угол  вырежет участок, имеющий площадь

.

Нужна помощь в написании диплома?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.

Подробнее

Если в сферических координатах  — полярное расстояние, то направления  (рисунок 1.6). Соответственно стороны этого четырехугольника равны . Следовательно, телесный угол равен:

. (1.12)

Подставляя полученное выражение (1.12) в равенство (1.11), получаем:

. (1.13)

Согласно уравнениям (1.1) и (1.18) энергия, излучаемая элементом поверхности  тела в полупространство, равна:

. (1.14)

Так как левые части уравнений (1.13) и (1.14) равны между собой, то, приравнивая друг другу их правые части, определяем неизвестную величину :

. (1.15)

Из уравнения (1.15) следует, что плотность потока излучения в направлении нормали в  раз меньше полной плотности потока излучения тела. После подстановки значения  из соотношения (1.15) в выражение (1.11) последнее примет итоговый вид:

. (1.16)

Уравнение (1.16) применяется для расчета лучистого теплообмена между поверхностями конечных размеров. Закон Ламберта строго справедлив для абсолютно черного тела. Для шероховатых тел этот закон экспериментально подтверждается лишь для .

Тепловизоры. Классификация, модели, технические характеристики и область применения 2.1 Тепловизоры. Классификация тепловизоров

Тепловизоры — это устройства, предназначенные для наблюдения нагретых объектов по их собственному тепловому излучению. Они преобразуют невидимое глазом человека инфракрасное излучение в электрические сигналы, которые после усиления и автоматической обработки вновь преобразуются в видимое изображение объектов [2, 10].

В отличие от изображений в видимой и ближней инфракрасной областях спектра, полученных за счет отраженного излучения объекта и различий в отражательной способности его элементов и отражающего фона, тепловые (инфракрасные) изображения создаются за счет собственного теплового излучения объекта и определяются различиями в температуре и излучательной способности его элементов и окружающего фона. Изменения температуры поверхности излучения объекта в определенной мере соответствуют деталям визуально наблюдаемой картины (рисунок 2.1), поэтому создаваемые тепловизором изображения в основном отвечают представлениям о форме и размерах рассматриваемых объектов и его отдельных участков.

Нужна помощь в написании диплома?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.

Цена диплома

Рисунок 2.1 — Тепловое изображение собаки

Все приборы тепловизионного наблюдения по способу получения теплового изображения можно разделить на несканирующие и сканирующие. К первым несканирующим тепловизорам относится эвапорограф (рисунок 2.2), в котором разность температур рассматриваемого объекта и окружающего его фона преобразовывается в разность толщин масляной пленки, неравномерно испаряющейся в процессе нагрева (эвапорография — регистрация испарением).

Рисунок 2.2 — Схема получения изображения в эвапорографе: 1 — объект; 2 — инфракрасный объектив; 3 — тонкая зачерненная мембрана; 4 — вакуумная камера; 5 — жидкостный рельеф

Другим прибором, относящимся к классу несканирующих тепловизоров, является эджеограф. Принцип его действия основан на температурной зависимости длинноволновой границы полосы собственного поглощения некоторых материалов (например, селена): край полосы поглощения смещается при изменении температуры. Если через пленку селена пропускать монохроматическое излучение от вспомогательного источника с длиной волны, близкой к длинноволновой границе полосы поглощения, интенсивность прошедшего через пленку излучения будет зависеть от ее температуры. Это явление положено в основу устройства прибора, с помощью которого можно было наблюдать и фотографировать теплоизлучающие объекты. Эджеограф позволял фиксировать перепады температур порядка при разрешающей способности  и постоянной времени  [1].

В 40-е годы наметились две тенденции в развитии тепловизионных приборов. К первой группе приборов относятся тепловизоры, в которых для преобразования оптического сигнала инфракрасного диапазона в электрический сигнал используется принцип оптико-механического сканирования (рисунок 2.3), а ко второй группе приборов — тепловизоры с электронным сканированием. В тепловизорах первого типа используются одноэлементные или многоэлементные инфракрасные приемники излучения мгновенного действия, а в тепловизорах второго типа в качестве приемников излучения используются инфракрасныевидиконы, пириконы, а в настоящее время еще и матричные приемники излучения, так называемые фокальные матрицы, работающие в режиме накопления зарядов и основанные на различных физических принципах [11].

Рисунок 2.3 — Обобщенная функциональная схема сканирующего тепловизора с системой оптико-механического сканирования: 1 — оптическая система; 2 — блок оптико-механического сканирования; 3 — приемник излучения; 4 — система охлаждения; 5 — электронный тракт; 6 — видеоконтрольное устройство; 7 — система синхронизации

Идея создания сканирующих оптико-механических тепловизоров, в которых используются метод развертывающего преобразования, предложена советским ученым Федором Евгеньевичем Темниковым (1906-1993 гг.). В начале этого периода еще не были доведены до необходимой кондиции телевизионные передающие трубки, чувствительные в инфракрасной области спектра, поэтому главное внимание было сосредоточено на разработке тепловизоров с оптико-механической системой сканирования. Одной из главных характеристик таких систем сканирования являлось время, необходимое для анализа теплового поля. С этой точки зрения оптико-механические системы сканирования условно классифицируют на три вида: низкоскоростные (время анализа поля более ), среднескоростные (от ) и высокоскоростные (менее ).

Вначале разрабатывались тепловизоры с низкоскоростной и среднескоростной системами сканирования. Так, в Потсдамской астрофизической обсерватории был создан сканирующий тепловизор с болометром, во Франции — тепловизор с фоторезистором, в США — авиационный тепловизор для получения тепловых карт местности. Первый отечественный тепловизор среднего быстродействия был создан в ВЭИ имени В.И. Ленина. С 1960 г. начали разрабатываться тепловизоры с быстрой кадровой разверткой для самолетных систем переднего обзора и различных наземных применений. В зарубежной литературе такие приборы получили название FLIR (от первых букв английских слов ForwardLookingInfra- — «инфракрасный прибор переднего обзора»).

Иначе выполнены тепловизоры с фотоэлектронной системой сканирования. Здесь изображение исследуемого теплового поля проецируется на фотокатод телевизионной передающей трубки, а затем «просматривается» электронным лучом, управляемым электрическим или магнитным полем. Несмотря на преимущества фотоэлектронной системы сканирования по сравнению с оптико-механической (в частности, возможность наблюдения быстро перемещающихся объектов), разработка тепловизоров с фотоэлектронной системой сканирования шла медленно. Причиной тому было отсутствие малогабаритных и высокочувствительных передающих телевизионных трубок, способных регистрировать собственное излучение низкотемпературных объектов.

Техника создания тепловизоров достигла высокой степени развития с разработкой одноэлементных и многоэлементных приемников излучения, имеющих чувствительность, близкую к теоретическому пределу, и малую инерционность. Малогабаритные криогенные устройства охлаждения приемников и постоянный прогресс в миниатюризации электроники обеспечили создание тепловизоров с небольшими габаритными размерами и малым потреблением мощности. В современных тепловизорах зарубежного производства применяют приемники излучения на основе теллурида кадмия и ртути, имеющие рабочий диапазон длин волн от . Каждый приемник содержит несколько сотен чувствительных элементов и охлаждается до температуры  адиабатическим микрохолодильником Джоуля-Томсона, работающим в замкнутом цикле рекуперации [1].

По типу исполнения тепловизионную технику принято делить на стационарную и переносную [12]. Первые предназначены для стационарной установки, наблюдения за фиксированной зоной и передачи информации по линии связи. В системах безопасности могут устанавливаться на привод наведения. В промышленности стационарные тепловизоры обычно следят за температурным режимом движущихся объектов (например, на конвейере) или поверхностей (например, вращающихся печей). Примером стационарных тепловизоров являются модели FLIR серии S (рисунок 2.4). Переносные (портативные) тепловизоры применяются для тепловизионной съемки в строительстве, энергетике, промышленности и других отраслях. Современные модели имеют моноблочный корпус, который содержит все системы тепловизора: оптику, матрицу, электронику, экран, органы управления, носитель для записи термограмм, аккумулятор. Портативные тепловизоры также оснащаются встроенными фотоаппаратами, лазерными целеуказателями, лампами подсветки, аудио-гарнитурами. Портативные тепловизоры имеют малый вес от . Автономное аккумуляторное питание обеспечивает работу до .

Рисунок 2.4 — Тепловизионная камера FLIR FC

По возможности измерения температуры существуют наблюдательные и измерительные тепловизоры. Наблюдательные тепловизоры делают тепловое излучение объектов видимым, представляя интенсивность инфракрасного излучения с помощью выбранной цветовой шкалы (палитры). Измерительные тепловизоры предназначены для визуализации температурных полей и бесконтактного измерения температуры поверхностей.

2.2 Основные технические характеристики современных тепловизоров

Современные тепловизоры, необходимые для проведения неконтактной термометрии строительных объектов, относятся к портативным оптико-механическим устройствам. Они не только воспроизводят изображение нагретых объектов, но и измеряют температурное поле исследуемого тела. Термограмма (рисунок 2.1), полученная по результатам тепловизионной съемки, может быть в дальнейшем проанализирована и обработана в оперативной памяти самого прибора или в прикладном программном обеспечении.

Рассмотрим основные технические характеристики современных приборов тепловизионного наблюдения [13, 14].

Размер детектора, , является основным техническим параметром тепловизора. Размер детектора указывает на количество тепловых точек, которые способен зарегистрировать тепловизор. Чем больше количество пикселей, тем более детально и четко представлены объекты измерения на снимках. Инновационные технологии позволяют увеличивать текущее разрешение изображения в несколько раз (например, ). Высокое качество изображения играет особенно важную роль, когда объект тепловизионного мониторинга находится в труднодоступном месте и съемка возможна только на большом расстоянии или при рассмотрении теплового состояния мельчайших деталей конструкций (при низком разрешении детектора они могут просто не попасть в поле зрение тепловизора).

Нужна помощь в написании диплома?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.

Подробнее

Температурная чувствительность NETD, характеризует измерительный прибор по регистрации самых незначительных перепадов температур, отображает малейшую разницу температур между двумя соседними точками, которую может распознать тепловизор. Чем меньше значение, тем лучше разрешающая способность тепловизора и тем лучше качество снимка. Тепловизоры, имеющие высокую температурную чувствительность и разрешающую способностью детектора позволяют визуализировать малейшие перепады температурнезависимо от размеров объекта тепловизионного обследования.

Температура поверхности, , которая формирует тепловое изображение объекта контроля. Поскольку можно увидеть только распределение температуры на поверхностях объекта, термографисты должны интерпретировать и проанализировать это распределение температуры, чтобы связать их с внутренними температурами объектов и конструкций. Например, на наружной стене здания будет проявляться рисунок из различных температур, и задача термографиста в том, чтобы связать их с конструкцией и тепловыми характеристиками объекта. Для того чтобы сделать это наилучшим образом, необходимо иметь представление о том, как теплота распространяется через различные конструкции и материалы в стене. В холодную погоду тепловая энергия изнутри здания проходит через конструкцию стены на поверхность, а поверхность приходит в тепловое равновесие с окружающей средой. Именно в этот момент термографист обследует поверхность с помощью тепловизора и должен интерпретировать то, что получилось. Эти соотношения часто могут быть достаточно сложными, однако во многих случаях в них можно разобраться, исходя из здравого смысла, используя научные основы теплообмена.

Коэффициент теплового излучения . Температуры неокрашенных и неокисленных металлов трудно определить на тепловом изображении, поскольку они слабо испускают и сильно отражают излучение. Независимо от того, смотрим на тепловое изображение или производим радиометрическое измерение температуры, необходимо принимать во внимание данные факторы. Во многих тепловизорах можно произвести коррекцию как коэффициента излучения, так и температуры фона. Для многих материалов существуют таблицы значений коэффициентов теплового излучения (например, приложение 2). Хотя таблицы значений коэффициентов теплового излучения могут быть полезными для того, чтобы понять, как будет вести себя материал, в действительности при попытке учесть коэффициент излучения большинства поверхностей с низким коэффициентом излучения, ошибки могут быть недопустимо большими. Поверхности с низким коэффициентом излучения необходимо каким-то образом изменить, например, с помощью изоленты или краски, чтобы повысить их коэффициент излучения (степень черноты). Это сделает как интерпретацию, так и измерения точными и подходящими для практических задач.

Количество тепловой энергии излучаемой поверхностью, определяется тем, насколько эффективно поверхность испускает излучение. Большинство неметаллических материалов, таких как окрашенные поверхности или человеческая кожа, эффективно испускают излучение. Это означает, что с повышением температуры они испускают значительно больше энергии, как, например, горелка воздухонагревателя. Другие вещества, большинство неокрашенных и не сильно окисленных металлов, испускают тепловое излучение менее эффективно. При нагревании чистой металлической поверхности, количество тепловой энергии, испускаемой в виде излучения, возрастает незначительно, и трудно увидеть разницу между холодной и теплой металлической поверхностью, как с помощью глаз, так и с помощью тепловизионной системы. Чистые металлы обычно имеют низкий коэффициент излучения (низкая эффективность излучения). Коэффициент излучения  имеет значения от . Поверхность со значением коэффициента излучения , например, блестящая медная поверхность, испускает небольшой поток теплового излучения по сравнению с человеческой кожей, которая имеет коэффициент излучения равный .

Одна из трудностей использования тепловизоров состоит в том, что эти приборы отображают энергию, обычно невидимую человеческим глазом. Поверхности с низким коэффициентом излучения, такие, как металлы, не только плохо испускают излучение, они так же отражают излучение окружающих объектов. Если навести тепловизор на такую поверхность, то на изображении он покажет результат (рисунок 2.5), состоящий из суммы испущенного и отраженного инфракрасного излучения. Для того чтобы понять, что же отображается на приборе, термографист должен разобраться, какая часть энергии составляет собственное излучение, а какая часть — отраженное. На коэффициент излучения материала могут повлиять также другие факторы. Кроме типа материала, коэффициент излучения может изменяться в зависимости от состояния поверхности, температуры и длины волны. Значение коэффициента излучения объекта также может изменяться в зависимости от угла, под которым виден объект.

Рисунок 2.5 — Влияние коэффициент излучения на формирование термограммы

Не составляет труда узнать коэффициент излучения большинства материалов, которые не являются полированными металлами. Значения коэффициентов излучения многих веществ уже были измерены и их можно найти, как отмечено выше, в соответствующих таблицах. Значения коэффициентов излучения следует использовать только для справки. Поскольку точное значение коэффициента излучения материала может отличаться от табличных значений, опытные термографисты также должны понимать, как измерить действительное значение. Полости, впадины и отверстия испускают большее количество тепловой энергии, чем окружающие их поверхности. Это характерно также и для видимого света. Зрачок человеческого глаза является черным, поскольку он является полостью, и когда свет попадает туда, он поглощается. Если свет поглощается поверхностью, мы говорим, что она «черная». Научно установлено, что коэффициент излучения полости будет приближаться к величине , если она в глубину в семь раз больше, чем в ширину.

Диапазон измерения температур, , информирует о пределах температур, измеряемых и записываемых тепловизором.

Погрешность измерения температуры, ), говорит о точности получаемых тепловых изображений инфракрасных измерительных приборов. При осмотре поверхностей с высоким коэффициентом излучения, имеющих средние температуры, в пределах разрешающей способности системы, погрешность измерения обычно составляет  от измеренного значения (но может изменяться в зависимости от модели тепловизора). Также, поскольку инфракрасные измерительные приборы не требуют контакта с измеряемым объектом, инфракрасная технология имеет значительную ценность благодаря повышению точности измерений. Поскольку измерение температуры основано на регистрации инфракрасного излучения, погрешность измерения температуры может увеличиться под воздействием следующих факторов: значения коэффициента излучения ниже ; изменения температуры порядка ; проведение измерений за пределами разрешающей способности системы (объект слишком маленький или находится слишком далеко); поля зрения.

Частота обновления кадров, , показывает сколько раз в секунду происходит обновление теплового изображения на дисплее прибора.

Размер объектива тепловизора играет роль в определении масштабов проводимых измерений (рисунок 2.6). Широкоугольные (стандартные) объективы (например, размером ) позволяют сделать снимок большого участка и получить быстрый обзор распределения температур измеряемого объекта. Для обследования мелких деталей и предметов, находящиеся на больших расстояниях, служит сменный телеобъектив (например, размером ).

Фокусировка экрана является обязательным условием получения качественных результатов тепловизионной съемки. При измерениях с помощью тепловизоров фокусировка на объекте может осуществляться тремя способами: вручную, посредством моторизированного фокуса или автофокуса.

Рисунок 2.6 — Поля зрения объективов для тепловизоров

Влияние окружающей среды. Ценность измерения температуры поверхности, даже выполненного с достаточной точностью, может значительно снизиться, если градиент температур между измеряемой поверхностью и внутренним источником теплоты является большим, например, как для внутренних неисправных контактных соединений в заполненном маслом электрооборудовании. Термографист просто не увидит на поверхности значительных перепадов температур при изменениях на внутренних контактных соединениях. На удивление, даже такие объекты, как болтовые контактные электрические соединения, часто имеют значительные градиенты температур, даже на небольших расстояниях. Поэтому при анализе тепловых изображений всегда необходимо тщательно выяснять, какими могут быть условия внутри. Похожее снижение ценности может происходить, когда внешнее влияние на поверхностные температуры значительно или неизвестно. Например, это может наблюдаться при обследовании кровли здания с небольшим уклоном для поиска проникновения влаги, при сильном ветре. Следы наличия влаги можно и не заметить, а характерные проявления часто исчезают. Влажные поверхности также могут дать неожиданные результаты при испарении или замерзании.

2.3 Типичные тепловые дефекты объекта контроля

Нужна помощь в написании диплома?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.

Цена диплома

Одним из основных путей экономии топливно-энергетических ресурсов является уменьшение тепловых потерь объектов контроля. Поэтому крайне важно с помощью инфракрасной диагностики установить участки, через которые проходит максимальное количество теплоты в единицу времени, т. е. тепловые дефекты, с целью их последующей ликвидации. Тепловидение играет важную роль при поиске неисправностей в работе коммерческих и промышленных систем. При ненормальном состоянии или поведении оборудовании зачастую возникают вопросы о его состоянии. Очевидными признаками могут быть значительные вибрации, звуки или показания температуры. При отсутствии видимых проявлений основную причину проблемы бывает трудно или невозможно разглядеть.

Тепловизионный контроль, благодаря своему неразрушающему воздействию, оперативности, наглядности и достоверности получаемых результатов, успел зарекомендовать себя как один из основных способов диагностики объектов контроля. Согласно рекомендациям [15], теплотехническая диагностика, куда также может входить тепловизионный контроль, включает в себя: обнаружение скрытых дефектов; определение частичных и общих тепловых потерь; определение (оценку) сопротивления теплопередаче оболочки.

Приборы тепловизионного наблюдения позволяют непосредственно выполнять первый этап теплотехнической диагностики и расчетным способом реализовывать два последующих этапа. В стандартный отчет по тепловизионной съемки, как правило, входит только первый из перечисленных пунктов. По требованию Заказчика отчет может дополнительно в себя включать два последних пункта с подробным описанием методик расчета.

Рассмотрим и проанализируем наиболее характерные тепловые дефекты (таблица 2.1), обнаруженные с помощью тепловизионной техники [14].

Таблица 2.1 — Характерные тепловые дефекты объекта контроля

Основные требования и правила проведения тепловизионного обследования строительного объекта 3.1 Общие данные по проведению тепловизионного обследования строительного объекта

Тепловизионное обследование зданий любого назначения подразумевает комплекс работ, требующих наличия квалифицированного персонала в лице Исполнителя и соответствующей базы измерительных приборов. Подрядчик данного профиля работ должен обладать навыками эксплуатации тепловизионного оборудования, знанием правил проведения тепловизионной съемки, умением выполнять обработку полученной информации. Итоговой частью тепловизионного мониторинга объекта контроля должен служить отчет о проделанной работе, своевременно предоставленный Заказчику [2].

К выполнению тепловизионного обследования объекта контроля допускается персонал специализированной организации не моложе 18 лет, имеющий высшее или среднее профессиональное образование. Организация должна иметь разрешение на проведение данных работ, а ее работник обязан предварительно пройти курс обучения, соответствующий профилю деятельности предприятия. Лица, не прошедшие обучение и проверку знаний, а также не имеющие соответствующего свидетельства, к выполнению работ не допускаются. Все работы по проведению тепловизионного обследования объекта контроля проводятся на основании договора, заключенного между Заказчиком (владельцем или ответственным лицом) и Исполнителем (предприятием, выполняющим на основании имеющихся разрешений тепловизионную съемку). В процессе заключения договора Исполнитель совместно с Заказчиком составляют календарный график проведения работ, в котором оговаривают конкретные сроки начала и окончания отдельных этапов предложенного объема работ. После решения всех финансовых и организационных вопросов между Заказчиком и Исполнителем, последний формирует группу работников, оснащенных необходимым измерительным оборудованием. По прибытии на объект обследования Исполнитель совместно с Заказчиком выполняет последовательно все этапы работ, прописанные в утвержденном договоре.

В договор на оказание услуг, заключенный между Исполнителем и Заказчиком, должны входить следующие разделы и пункты:

сведения об объекте обследования. Здесь могут быть указаны наименование и местоположение объекта обследования, конструкция элементов здания (наружных и внутренних стен, пола, перекрытий, покрытия и т. п.), его геометрические параметры (строительный объем, общая площадь, этажность и т. п.). Данный пункт важен тем, что с его помощью можно вычислить базовую стоимость тепловизионного обследования, оценить транспортные расходы, составить план проведения термографирования объекта контроля;

обязанности Исполнителя перед Заказчиком в случае заключения договора между сторонами. В данном пункте прописываются основные этапы проведения тепловизионного обследования здания; конкретизируются элементы строительного объекта, которые должны быть обследованы прибором тепловизионного контроля (наружная стена, стыки стен, система отопления, оконные блоки и т. п.). Обязательной частью данного пункта является форма и содержание отчета о проделанной Исполнителем работе.

3.2 Основные требования и правила проведения тепловизионного обследования строительного объекта

Одним из ключевых факторов получения достоверных сведений о теплотехническом состоянии объекта контроля является соблюдение правил выполнения тепловизионной съемки строительного объекта. Тепловизирование здания с исполнением существующих предписаний позволит сократить трудовые и временные затраты и при этом получить качественные тепловые изображения, характеризующие тепловое состояние всей строительной системы. Рассмотрим некоторые нюансы организации и проведения тепловизирования объектов.

При обследованиях гражданских и производственных зданий в зависимости от рассматриваемых задач производятся измерения температур газовых и жидкостных сред, сыпучих и твердых тел. Диапазон измерения температур варьируется от . Для измерения температуры используются контактные и бесконтактные термометры. К контактным относятся жидкостные и биметаллические термометры, электрические и полупроводниковые термометры сопротивления, термопары. К бесконтактным термометрам относятся инфракрасные термометры (пирометры), пиранометры, а также тепловизоры. Измерение температурного поля ограждающих конструкций производится тепловизорами различных модификаций [16].

Нужна помощь в написании диплома?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.

Подробнее

При подготовке к тепловизионной диагностике должна быть изучена информация по объекту контроля (объемно-планировочные и конструктивные особенности здания, длительность и условия эксплуатации объекта, объем и характер проведенных ремонтных работ и т. п.). По итогам анализа технической документации должен быть составлен план тепловизионного обследования строительного объекта. Кроме того, важно предварительно получить сведения о погодных условиях (температуре и относительной влажности наружного воздуха, скорости и направлении ветра, интенсивности солнечной радиации) на момент проведения тепловизионной съемки здания.

Тепловизионные измерения производят при перепаде температур между наружным и внутренним воздухом (температурном напоре), превосходящим минимально допустимый перепад, определяемый по формуле [17]:

, (3.1)

где ;

— проектное сопротивление теплопередаче, ;

— коэффициент теплоотдачи (конвективного теплообмена), принимаемый равным: для внутренней поверхности стен по нормативно-технической документации; для наружной поверхности стен при скоростях ветра  соответственно ;

— относительное сопротивление теплопередаче подлежащего выявлению дефектного участка ограждающей конструкции, не более .

Сильный ветер способен существенно увеличивать теплоотдачу с поверхностей и снижать температуру. Поэтому рекомендуется проводить тепловизионную съемку при скорости ветра не более .

Методика определения относительного сопротивления теплопередаче  изложена в документе [18].

При необходимости следует учитывать изменение коэффициента теплоотдачи от скорости движения потоков воздуха. Для этого разработана теория подобия, которая позволяет по эмпирическим данным вычислять коэффициент конвективного теплообмена между поверхностью твердого тела и подвижной средой в зависимости от скорости последней. Для приблизительного учета влияния скорости ветра рекомендуется значения температурных перепадов умножать на поправочные коэффициенты, представленные в брошюре [15].

В любом случае температурный напор  контролируемого объекта должен быть не менее  в течение последних  (требования международного стандарта ISO 6781-83). Во время съемки изменение температурного напора не должно превышать  действительного начального значения. Температура воздуха внутри помещения должна колебаться в пределах , а измеряемые объекты не должны подвергаться воздействию солнечной радиации в течение предшествующих . Минимальное допустимое приближение пользователя тепловизора к обследуемой поверхности составляет , а к электрическим лампам накаливания — . Идентификацию объектов на термограмме рекомендуется производить путем сравнения термограмм с видимым изображением той же зоны осмотра, которое получают с помощью цифрового фотоаппарата или встроенной цифровой камеры [17].

Наружную тепловизионную съемку строительного объекта желательно проводить в отопительный сезон, так как при этом перепад температур будет максимально возможным, что позволит выдержать условие (3.1). Также необходимо отсутствие атмосферных осадков, поверхность обследуемых зданий должна быть свободна от инея. Оптимальным вариантов термографирования объекта контроля является проведение тепловизионных измерений утром, в пасмурную (облачную) и безветренную погоду.

Ввиду значительных габаритов строительного здания тепловизионную съемку обычно производят по кадрам. Масштаб термографирования объекта контроля зависит от размеров объектива прибора, а также от дистанции между объективом тепловизора и поверхностью здания. Современные технологии обработки термограмм (например, технология Panorama) позволяет создавать панорамные снимки, сохраняя при этом четкость теплового изображения. При получении очередного кадра пользователь тепловизора перемещает измерительное устройство таким образом, чтобы объект измерения находился под углом наблюдения не менее . В этом случае излучательная способность от угла наблюдения практически не зависит. В диапазоне от  излучательная способность при приближении к  будет стремительно падать, а коэффициент отражения соответственно возрастать. Поэтому надо стремиться, чтобы тепловизор был направлен по нормали к объекту съемки. Если высота такого объекта превышает , то для работы рекомендуется использовать монтажную вышку [19].

Удаленность тепловизионной камеры от объекта при наружной тепловизионной съемке нужно выбирать в следующем диапазоне:

Нужна помощь в написании диплома?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.

Цена диплома

, (3.2)

где  — угол обзора объектива;

— расстояние, на котором тепловизор теряет требуемую точность в соответствии с техническими характеристиками и поглощением инфракрасного излучения атмосферным воздухом, .

Приближение к объекту на расстояние  неоправданно увеличит время съемки. При термографии внутренней поверхности объекта следует исходить из размеров участка с повышенными тепловыми потерями. Рекомендуется использовать объективы с углом обзора не менее .

С увеличением расстояния до объекта контроля возрастает поле обзора, ухудшается детальность осмотра и искажаются значения истинной температуры за счет поглощения инфракрасных лучей в атмосфере. Последний эффект несущественен при расстояниях менее , на которых обычно проводят тепловизионную съемку. При значительных расстояниях следует применять соответствующие поправочные формулы, учитывающие поглощение излучения в атмосфере. По методическим указаниям [17] удаленность мест установки тепловизора от поверхности объекта следует определять по формуле:

, (3.3)

где  — линейный размер подлежащего выявлению участка ограждающей конструкции с нарушенными теплозащитными свойствами, принимаемый при контроле внутренней поверхности от , а при контроле наружной поверхности — от ;

— число строк развертки в кадре тепловизора;

— угловой вертикальный размер поля обзора тепловизора, .

Таким образом, уравнения (3.2) и (3.3) взаимно дополняют друг друга, обозначая в первом случае минимальное, а во втором максимальное расстояние проведения тепловизионной съемки объекта контроля.

Тепловизионное обследование торгово-сервисного центра (г. Вологда) 4.1 Обработка термограмм в прикладной программной среде IRSoft

Основную часть технического отчета составляют термограммы с изображением элементов объекта контроля. В настоящее время к тепловизору, как правило, поставляется прикладное программное обеспечение. Тепловые изображения, полученные в ходе проведения тепловизионной съемки, сохраняются на карте памяти устройства формата SD и более термограмм [2].

Изображения, сохраненные на карте памяти, могут быть скопированы в память компьютера для последующей их обработки. Для этого карта памяти может быть извлечена из тепловизора и вставлена в компьютер. Другим способом передачи информации на компьютер служит соединительный кабель, который подключается к измерительному устройству через порт mini-USB. После включения тепловизора и подключения соединительного кабеля к компьютеру в операционной системе последнего появляется папка с файлами (например, формата.bmt), которые соответствуют полученным в ходе тепловизионной съемки термограммам. После копирования или перемещения файлов с карты памяти прибора на физическую память компьютера они могут быть обработаны в программной среде тепловизора.

Рассмотрим некоторые возможности и особенности обработки термограмм в программной среде на примере программного обеспечения IRSoft ver. 2.7, поставляемого к тепловизорам марки Testo [20].

Нужна помощь в написании диплома?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.

Заказать диплом

Программный продукт IRSoft — это профессиональный инфракрасный анализ изображения. Программа IRSoft позволяет создавать профессиональные термографические отчеты для инженеров, занимающихся оценкой температурного состояния любых теплоэнергетических объектов.

Системные требования к программе: операционные системы Windows XPServicePack 3 Windows 7) и последующие версии. Для нормальной работы программного обеспечения необходимо наличие интерфейса USB 2.0 или USB и доступа к сети Интернет.

Программный продукт устанавливают на компьютер обычным путем, вставляя компакт-диск с программой в устройство CD-ROM компьютера. Если программа установки не запускается автоматически, запускают файл Setup.exe.

Для того чтобы провести анализ термограммы необходимо загрузить соответствующий файл через меню: {Анализ(1)Открыть(2)}. В диалоговом окне {Открыть(3)} (с логотипом компании Testo) в заданной директории выбирают требуемый для анализа файл термограммы, например IV_00998 в соответствии с рисунком 4.1. Для быстрого доступа файла к интерфейсу программы имеется возможность открыть требуемый файл непосредственно двойным нажатием на него левой кнопкой мыши.

Рисунок 4.1 — Выбор файла теплового изображения через меню «Открыть»

Большую роль в отображении и обработке термограммы играет функциональная панель, состоящая из трех элементов (рисунок 4.2): Панель инструментов, Рабочая область.

Рисунок 4.2 — Структура функциональной панели программы IRSoft

 

Панель инструментов служит для внесения изменений, выполнения настроек, а также для быстрого нахождения нужных функций и команд. Функции панели инструментов разделены на четыре группы (рисунок 4.2): {Анализ}, {Отчет}, {Камера} и {Настройки}. Характер функций / команд обусловлен выбранной вкладкой. Под вкладкой {Анализ} имеются функции / команды, предназначенные для следующих операций обработки данных:

меню {Файл}: открытие и сохранения инфракрасных изображений. При этом имеется возможность сохранить как текущий файл, так и группу открытых файлов тепловых изображений;

—       меню {Цвета}: изменение палитры термограммы (Сталь и т. п.). Здесь можно изменить цвет точек измерения температур, поменять цвет текущих горячих или холодных точек в тепловом изображении. Программа содержит огромное количество цветов и оттенков, которые позволяют корректировать цветовое изображение точки, прямоугольника, круга, определяющих область исследований, и самой термограммы (рисунок 4.3);

—       меню {Параметр}: настройка параметров тепловизионной съемки. Данное меню предназначено для корректировки параметров окружающей среды: коэффициента излучения , отраженной температуры . Во многих областях применения тепловизионной техники отраженная температура соответствует температуре окружающей среды . Значение температуры  можно найти с помощью воздушного термометра (например, двухканальным прибором Testo 810). На основе введенных значений  программа автоматически вычисляет температуру точки росы  (установлены в программе по умолчанию) температура точки росы составит ;

Рисунок 4.3 — Варианты цветовой палитры теплового изображения

— —    меню {Аудио}: прослушивание / сохранение аудиокомментариев. Данная функция доступна лишь в том случае, когда выбранная термограмма снабжена аудиокомментарием. Во время проведения тепловизионной съемки на некоторых моделях тепловизоров (например, Testo 882) можно проводить записи голосовых сообщений, т. е. создавать комментарии к тепловым изображениям в случае выявления проблемных участков. Аудиокомментарии не подлежат повторной записи, изменению или удалению;

Нужна помощь в написании диплома?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.

Подробнее

—       меню {Наложение снимков}: так называемая технология TwinPix. Наложенное изображение может быть выполнено из термограммы и прикрепленного реального изображения (сделанного при помощи тепловизора) либо импортированного реального изображения (сделанного другим фотоаппаратом). Оба изображения могут быть показаны вместе в одном диалоговом окне. Изображения выравниваются установкой точек маркировки. Для того чтобы произвести наложения теплового и видимого изображений необходимо нажать на панель с надписью TwinPix. При первом использовании данной функции появится диалоговое окно {Ассистент для TwinPix. Вкладка {Первые шаги} включает в себя объяснение функции наложения изображений. Данную вкладку впоследствии можно скрыть, убрав отметку напротив надписи {Не показывать эту страницу снова}. После нажатия клавиши {Дальше} во вкладке {Маркировка снимка} расставляют точки маркировки на термограмме и реальном изображении (рисунок 4.4), соблюдая следующие правила:

1. количество точек маркировки должно быть не меньше четырех;

2.       точки маркировки должны быть расположены на одних и тех же позициях как на термограмме, так и на реальном снимке;

.        устанавливать точки маркировки следует по всему изображению, уделяя внимание тем участкам, которые имеют особое значение;

.        точки маркировки должны быть установлены в одном и том же порядке на обоих изображениях.

Точки маркировки нумеруются автоматически. Перемещение точек маркировки осуществляют, зажав на них левую кнопку мыши. В случае неправильно установленной точки маркировки ее можно удалить, выделив данную точку в списке под изображением и нажав клавишу {Удалить}. Соответствующая точка с тем же номером на другом изображении будет автоматически удалена.

Рисунок 4.4 — Процесс маркировки теплового и видимого изображений

Важно установить с помощью точек маркировки границы теплового и видимых изображений, а также отметить характерные (специфические) области термограммы. Чем больше будет использовано точек маркировки, тем качественней будет наложение обоих изображений. В ином случае нельзя получить удовлетворительного результата, так как тепловое изображение не соотнесется полностью с реальным снимком (рисунок 4.5). Если итоговое изображение вышло неудовлетворительным, то всегда имеется возможность возвратиться на вкладку {Маркировка снимка} и оптимизировать точки маркировки, т. е. переместить существующие и установить дополнительные точки маркировки.

По завершению наложения изображений во вкладке {Настройка снимка} можно отрегулировать уровень прозрачности, т. е. установить пропорции термограммы и реального снимка в наложенном изображении. Данные термограммы будут доступны даже в том случае, если в настройках выставлено  видимого изображения (термограмму не видно). Область наложения изображений может быть ограничена предельными значениями термограммы. В этом случае в виде термограммы будут показаны только области, находящиеся либо выше максимального значения, либо ниже минимального значения. Остальные области, находящиеся вне заданного температурного диапазона, будут показаны в виде реального изображения;

Рисунок 4.5 — Результаты использования технологии TwinPix

меню {Настройки}: использование текущих настроек изображения при анализе других термограмм. К таким настройкам относятся: ПалитраТемпературные границыОтраженная температура; Цвета выделений на тепловом изображении. Настройки могут быть скопированы только на изображения, сделанные при помощи тепловизора, имеющего тот же размер детектора (матрицы).

Вкладка {Отчет} предназначена для создания отчетов с приложением одной или более термограмм. Для выполнения данного процесса имеется {Ассистент по составлению отчета}. Отчет о тепловизионном обследовании может быть создан с помощью следующих шаблонов:

1. тепловые мостики в оболочках здания в соответствии со стандартом

2.       EN 13187 (подробный);

Нужна помощь в написании диплома?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.

Заказать диплом

.        тепловые мостики в оболочках здания в соответствии со стандартом

.        EN 13187 (упрощенный);

.        промышленная термография;

.        краткий отчет;

.        стандартный отчет.

Функция настройки во вкладке {Камера} позволяет выполнять настройки тепловизора с использованием программного обеспечения IRSoft. Данная панель становится активной только после подключения и распознания тепловизора компьютером. Далее нажимают во вкладке {Тепловизионная камера} панель {Конфигурация}, после чего будет открыто диалоговое окно, в котором можно выполнить следующие основные функции:

выбор температурной шкалы;

—       настройка палитры, единиц измерения температуры, яркости жидкокристаллического индикатора, диапазонов измерений;

—       передача материалов;

—       изменение коэффициента излучения.

Все возможные настройки прибора, как правило, приводятся в руководстве по эксплуатации. В данном случае таким документом является [21].

Настройка программы может быть произведена во вкладке {Настройки}:

меню {Макет}: определение способа размещения диалогового окна {Тепловое изображение}, служащее местом обработки термограмм в Рабочей области программы (рисунок 4.2). По умолчанию в программе установлена схема расположения элементов {Регистровые закладки}. С целью сравнения нескольких инфракрасных изображений рекомендовано использование варианта {Окна каскадом}. Тогда диалоговые окна {Тепловое изображение} разместятся параллельно друг над другом с небольшим отклонением в правую сторону. В любом случае всегда можно вернуть исходное положение диалоговых окон путем повторного нажатия панели {Регистровые закладки};

—       меню {Воспроизведение изображения}: оптимизация теплового изображения. Во вкладке {Сглаживание изображения} оптимизация представления изображения выполняется с использованием алгоритма. Желательно, чтобы данная функция находилась в активном состоянии, так как она предает четкость термограмме. В ином случае инфракрасное изображение выглядит расплывчатым, особенно в местах относительно высоких температур. Вкладка {Коррекция радиального искажения} предназначена для компенсации оптического искажения теплового изображения, полученного с использованием в ходе термографирования объектов контроля широкоугольного объектива;

Нужна помощь в написании диплома?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.

Цена диплома

—       меню {Единица измерения температуры}: представление значений температуры в различных физических единицах измерения. В данном случае такими единицами измерения температуры могут стать градус Цельсияградус Фаренгейта. Изменение единицы измерения температуры вступает в силу только со следующим запуском программы;

—       меню {Схема цветов}: изменение цветового фона рабочего окна программы. Такими цветовыми схемами программного интерфейса являются следующие: Синий и Черный;

—       меню {Краткая справка}: использование краткой подсказки при анализе тепловых изображений. Все функции и команды данного программного обеспечения могут быть кратко описаны в подсказках. Данная опция полезна для новых пользователей программного обеспечения. В случае получения достаточного опыта работы с программным продуктом IRSoft можно отключить путем установки функции Скрыть;

—       меню {Актуализация программы}: система обновления программного обеспечения. Программа обновляется автоматически. Для этого необходим доступ в Интернет. В случае появления нового обновления программная среда доводит информацию до сведения пользователя автоматически;

—       меню {Настройки}: применение видимого изображения для предпросмотра в Web-браузере. Вместо термограммы, прикрепленный реальный снимок (при его наличии) можно просматривать через Web-обозреватель;

—       меню {Шаблоны}: создание пользовательских шаблонов для составления технических отчетов о результатах проведения тепловизионной съемки.

Рабочая область предназначена для представления сведений и внесения правок. Вид представления рабочей области зависит от выбранного формата страницы. Функции рабочей области разделены на семь групп (рисунок 4.2): {Тепловое изображение(2.1)}, {Температурная шкала(2.2)}, {Гистограмма(2.3)}, {Выделения теплового изображения(2.4)}, {Действительное изображение(2.5)}, {Профиль(2.6)} и {Примечание(2.7)}.

В окне документа {Тепловое изображение(2.1)} имеются функции:

сохранение / экспортирование термограммы;

—       копирование термограммы в буфер обмена;

—       вращение изображения против / по часовой стрелке на ;

—       показание температуры в положении курсора мыши. После включения данной функции курсор мыши на тепловом изображении примет вид перекрестия с индикатором показаний температур;

—       температурная коррекция. С помощью данной функции очерчивают в виде прямоугольника, круга, эллипса или свободной формы участок термограммы, требующий корректировки параметров тепловизионной съемки. После выделения заданной области теплового изображения в таблице {Выделения теплового изображения(2.4)} (рисунок 4.2) можно откорректировать коэффициент излучения ;

—       определение горячей / холодной точки для области термограммы. В области геометрической фигуры: прямоугольника, круга, эллипса или свободной формы, установленной в определенной области инфракрасного снимка, осуществляется поиск максимального / минимального значения температуры;

Нужна помощь в написании диплома?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.

Цена диплома

—       создание гистограммы (рисунок 4.6). Для заданной инфракрасной области изображения программа строит температурный рельеф с указанием минимального, максимального и среднего значений температуры;

—       создание температурного профиля (рисунок 4.6). Для заданной инфракрасной области изображения программа строит термопрофилограмму {Профиль(2.6)} с указанием минимального, максимального и среднего значений температур также как и для температурного рельефа;

—       выделение участков термограммы с целью последующего удаления выделений на тепловом изображении;

—       экспорт изображения со стандартным разрешением из изображения, выполненного при помощи функции SuperResolution. Изображение со стандартным разрешением (разрешением детектора) может быть экспортировано из термограммы с SuperResolution. Данная функция доступна только, если выбранное изображение сделано при поддержке технологии SuperResolution.

Рисунок 4.6 — Результаты построения температурного рельефа и термопрофилограммы выделенной области термограммы

Вкладка {Температурная шкала(2.2)} включает в себя следующие функциональные возможности:

установка шкалы. Можно выбрать как автоматическое масштабирование шкалы (настройка по минимальным / максимальным значениям видимого диапазона), так и вручную. Пределы масштабирования могут устанавливаться в диапазоне измерений, применимом к текущему инфракрасному снимку. Все температуры заданного диапазона температурных значений будут показаны в соответствующих цветах в зависимости от выбранной цветовой палитры (рисунок 4.7). Таким образом, неактуальные температурные диапазоны будут скрыты;

—       установка граничных (предельных) значений. Имеется возможность установить нижнее и верхнее предельные значения. Температурные значения ниже или выше предельного значения выделяются одним цветом. Также можно установить прозрачность цвета предельного значения (рисунок 4.7);

—       установка изотермической области (изотерма). Данная опция позволяет определить нижнее и верхнее предельные значения области. Температурные значения между нижним и верхним предельными значениями области выделяются одним цветом (рисунок 4.7).

Рисунок 4.7 — Результаты использования вкладки {Температурная шкала(2.2)}

В таблице {Выделения теплового изображения(2.4)} после установки маркера или выделенной области термограммы приводится информация (рисунок 4.8):

—       наименование и номер маркера или выделенной области термограммы (например, );

—       значение температуры в точке измерения или максимальная / минимальная температура в выделенной области термограммы;

—       величина коэффициента излучения ;

—       значение отраженной температуры ;

Нужна помощь в написании диплома?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.

Заказать диплом

—       примечание (оставление записей в случае необходимости).

В рассматриваемом окне документа также возможно сохранение результатов измерений в файл формата., копирование информации в буфер обмена и удаление выбранного места проведения замера. Данные теплового изображения, экспортированные в программу MS, могут быть использованы для выполнения теплотехнических расчетов, определения тепловых потерь через участки ограждающих конструкций здания, построения графиков, гистограмм и т. п. Последние могут войти в содержание технического отчета об итогах тепловизионного обследования, стать результатом количественной оценки термограмм.

Рисунок 4.8 — Результаты использования вкладки {Выделение теплового изображения(2.4)}

В окне документа {Действительное изображение(2.5)} имеются следующие функции (рисунок 4.9):

импортирование / экспортирование реального изображения;

—       копирование / вставка реального изображения в буфер обмена;

—       удаление реального изображения;

—       вращение реального изображения против / по часовой стрелке на ;

—       изменение яркости реального изображения по схеме темный / яркий;

—       изменение размера реального изображения.

Рисунок 4.9 — Результаты использования вкладки {Действительное изображение(2.5)}

Выполнение данной функции возможно только при наличии цифровой камеры в приборе тепловизионного наблюдения. Например, тепловизор модели Testo{Действительное изображение(2.5)}.

Всегда возможен экспорт термограммы, видимого изображения, гистограммы и температурного профиля в известные форматы. и др. При этом для теплового изображения будет экспортирован не только инфракрасный снимок, но и его температурная шкала (рисунки 4.6-4.9). При необходимости создания таблицы температур для термограммы последняя должна быть сохранена в формате. (.xlsx.

В строке {Примечание(2.7)} с помощью клавиатуры вводятся комментарии к текущей выбранной термограмме.

Нужна помощь в написании диплома?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.

Заказать диплом

В Строке состояния (рисунок 4.2) выводятся сведения о текущем тепловом изображении. Здесь приводится следующая информация: наличие или отсутствие прикрепленных голосовых комментариев; тип тепловизора; количество пикселей; тип изображения (только в случае изображений с функциями SuperResolution и панорамных изображений); дата и время записи термограммы; минимальное, среднее и максимальное значения температуры на текущем инфракрасном снимке. В данной части функциональной панели программы можно изменить вид рабочей области: {Регистровые закладки} или {Окна каскадом}, о которых подробно сказано выше.

Тепловые мостики являются причиной утечек тепловой энергии в окружающую среду. Они приводят к конденсации влаги из внутреннего воздуха помещения, вызванного понижением его температуры на границе теплового дефекта. Используя данные по температуре и относительной влажности окружающей среды, а также показания поверхностной температуры, тепловизоры Testo могут рассчитывать относительную поверхностную влажность для каждой отдельной точки теплового изображения (рисунок 4.10). Области повышенного риска выделены на термограмме красным цветом, а неповрежденные участки отображены в зеленой гамме. Таким образом, это позволяет определить и своевременно предотвратить рост плесневого грибка в углах и нишах здания.

Рисунок 4.10 — Влажностное поле объекта контроля при = 20 oC и φ = 0-64 %, не критично; желтый / оранжевый: φ > 80 %, критично)

4.2 Технический отчет по результатам тепловизионного обследования

Наружное тепловизионное обследование ограждающих конструкций торгово-сервисного центра «Ниссан» по адресу г. Вологда, Окружное шоссе, д. 8а, стр. 2 выполнено в натурных условиях 11 «декабря» 2015 г. (пятница) тепловизором T (технические характеристики приведены в приложении 3).

Время проведения наружной тепловизионной съемки: 10.15-10.45.

Объект обследования: наружные ограждающие конструкции.

Натурные обследования проводились при отрицательной температуре наружного воздуха и положительной температуре внутреннего воздуха (в отопительный сезон), при отсутствии атмосферных осадков, тумана, солнечных бликов и других подобных природных явлений. Погодные условия удовлетворяли требованиям проведения тепловизионного обследования.

Параметры наружной тепловизионной съемки:  (стеклопакет, полимерный материал).

Термографирование наружных ограждений проводилось в перпендикулярном направлении к поверхности объекта контроля либо при отклонении от этого направления, не превышающем  угла наклона к горизонтальной плоскости. Инфракрасная диагностика осуществлялась последовательно по намеченным участкам с покадровой записью термограмм в энергонезависимую память измерительного устройства. Тепловизионная съемка общественного здания выполнялась общим панорамным снимком, охватывающим все ограждение с вертикальными и горизонтальными стыками.

Основная часть выпускной квалификационной работы содержит ключевые результаты инфракрасной диагностики строительного объекта. Ниже приведена следующая информация: коллекция термограмм и соответствующих им видимых изображений (фотографий); краткое описание реперных точек и тепловых аномалий на тепловых изображениях с указанием значений температур и рекомендаций по устранению тепловых дефектов. тепловизор дефект строительный термограмма

На термограммах более холодные участки отображаются более темным цветом по отношению к более теплым участкам. Таким образом, определить области максимальных потерь теплоты нетрудно.

Тепловизионное обследование ограждающих конструкций торгово-сервисного центра выполнено с целью выявления неплотностей и мест с пониженным термическим сопротивлением. На основании данных съемки можно будет реализовать комплекс мероприятий или отдельные узконаправленные проекты, позволяющие повысить тепловую защиту здания.

Таблица 4.1 — Результаты тепловизионного обследования торгово-сервисного центра

 

Нужна помощь в написании диплома?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.

Подробнее

Результаты тепловизионного обследования ограждающих конструкций объекта контроля позволяют констатировать об отсутствии существенных тепловых дефектов. Ограждающие стеновые конструкции, оконные блоки и кровля объекта обследования существенных тепловых дефектов не имеют.

Наблюдаются тепловые дефекты в области стыка несветопрозрачных ограждающих конструкций с фундаментом, а также избыточные тепловые потери через производственные ворота и наружные дверные проемы.

Для устранения тепловых дефектов через стыки несветопрозрачных ограждающих конструкций с фундаментом рекомендуется внутренняя тепловая изоляция (например, пенополиуретаном). С целью снижения избыточных тепловых потерь через производственные ворота и наружные дверные проемы рекомендуется наружная и (или) внутренняя теплоизоляционная отделка (например, фольгированным НПЭ-утеплителем, рисунок 4.11).

Рисунок 4.11 — Газовспененный пенополиэтилен (НПЭ)

Для утепления стыков и откосов светопрозрачных конструкций рекомендуется использовать следующие варианты: силиконовый герметик и строительный пистолет с целью заполнения силиконом трещин между штапиками и стеклами; уплотнительную ленту (уплотнитель пенополиэтиленовый); теплосберегающую прозрачную пленку; монтажную пену с последующей отделкой откосов; пенопласт, экструдированный пенопласт или минераловатные утеплители.

Оценка стоимости организации и проведения тепловизионного обследования

Проблема формирования цен на оказание услуг по проведению тепловизионного обследования зданий и сооружений до сих пор остается нерешенной. К сожалению, не существует государственной нормативной методики, по которой можно осуществить расчет стоимости тепловизионной съемки. Как правило, цена является результатом обоюдной договоренности между Исполнителем и Заказчиком. Организация, выполняющая данный тип работ, предлагает Заказчику заполнить заявку, куда обычно входят следующие пункты [2]:

контактная информация Заказчика (фамилия, имя, отчество, адрес, контактный телефон, электронная почта и т. п.);

—       адрес местоположения объекта тепловизионного обследования;

—       тип объекта (квартира, индивидуальный или многоквартирный жилой дом, общественное или производственное здание, склад и т. д.);

—       количество этажей и общая площадь здания;

—       способ обогрева здания (постоянное или прерывистое отопление);

—       дополнительные сведения (при их наличии).

Стоимость выполнения тепловизионного обследования здания является многофакторным показателем, так как он должен включать в себя не только характеристики объекта обследования, но и учитывать стоимость оборудования (иначе коммерческое предложение не сможет быть рентабельным), качество и количество термограмм, уровень квалификации персонала, транспортные расходы, составление и печать итогового отчета и т. д.

Нужна помощь в написании диплома?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.

Заказать диплом

В качестве примера рассмотрим сборник базовых цен на работы по обследованию и мониторингу технического состояния строительных конструкций и инженерного оборудования зданий и сооружений [22]. Согласно данному документу, в определение теплотехнических показателей наружных ограждающих конструкций входит тепловизионная съемка наружных стен с целью выявления мест с низкими теплозащитными показателями. Расчетная стоимость работ на текущий момент по обследованию и мониторингу зданий, сооружений, конструктивных элементов и инженерного оборудования определяется по формуле:

, (5.1)

где  — базовая цена работ в ценах на 2000 г. (таблица 5.1), ;

— произведение корректирующих коэффициентов, учитывающих усложняющие (упрощающие) факторы, влияющие на трудоемкость выполнения работ (таблица 5.2);

— коэффициент пересчета базовой стоимости в текущий уровень цен, разрабатывается Департаментом экономической политики и развития города.

Таблица 5.1 — Базовые цены для обследования теплотехнических показателей наружных ограждающих конструкций

Коэффициент полноты выполнения работы  из выражения (5.1) учитывает возможные отклонения от нормативных объемов работ по тому или иному разделу, уточняемые техническим заданием на обследование. Увеличение объема работ по разделу влечет изменение удельного веса по смежным разделам. Доля увеличения объема работ по разделу и влияние на смежные разделы определяется экспертным путем по согласованию с Заказчиком.

Алгоритм расчета  может быть представлен следующим образом:

, (5.2)

где  — доля раздела в общем объеме работ до корректировки;

— коэффициенты, учитывающие изменения объема работ раздела;

— доля раздела в общем объеме работ после корректировки.

Таблица 5.2 — Поправочные коэффициенты для базовых цен по обследованию теплотехнических показателей наружных ограждающих конструкций (к таблице 5.1)

Рассмотрим конкретный пример определения стоимости тепловизионного обследования здания. Торгово-сервисный центр объемом  расположен на территории г. Вологды. Техническое задание поступило от Заказчика в декабре 2015 г. (I квартал 2016 г.). Перед Исполнителем в соответствии с договором на оказание услуг поставлены следующие задачи: наружная тепловизионная съемка ограждающих конструкций здания (фасадов и торцевых частей). Тепловизионная съемка проводилась 11 «декабря» 2015 г. (пятница), утром, с 10.15 до 10.45. Итоговая работа представлена в виде стандартного отчета-протокола с термограммами элементов здания и техническим заключением.

Нужна помощь в написании диплома?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.

Подробнее

Таким образом, с учетом данных таблиц 5.1 и 5.2 итоговая стоимость проведения тепловизионной съемки объекта контроля по формуле (5.1) (на I квартал 2016 г. к базисному уровню цен 2000 г. в сфере строительства коэффициент пересчета базовой стоимости составит ) составит:

Автоматизация тепловизионного обследования

В настоящее время существует большое количество всевозможных портативных устройств, позволяющих проводить разнообразные теплотехнические измерения. Показания такого оборудования могут быть использованы при составлении энергетического паспорта здания или могут стать исходными данными при проведении различных видов расчетов (например, для определения потенциала энергосбережения).

В таблице 6.1 представлены варианты портативных измерительных приборов, которые необходимы для проведения тепловизионного обследования объекта контроля.

Все перечисленное в таблице 6.1 электронно-измерительное оборудование, включая тепловизор, должно иметь действующее свидетельство о поверке (приложение 4). Для нового средства измерения, как правило, выдается свидетельство о первичной поверке на один год. В дальнейшем по истечению данного срока эксплуатации необходимо выполнять периодическую поверку.

Возможности применения в технических и научных целях данного портативного измерительного оборудования, а также расширенный спектр характеристик приборов широко представлены в [2, 23, 24].

Таблица 6.1 — Портативное измерительное оборудование для тепловизионного обследования

Безопасность жизнедеятельности при эксплуатации тепловизионного оборудования 7.1 Обеспечение безопасности работы тепловизором

Перед началом применения тепловизора на практике необходимо внимательно прочитать руководство по его эксплуатации, например [21], и ознакомиться с конструкцией самого устройства и правилами его использования. Во избежание травм и повреждения дорогостоящего высокотехнологичного продукта особое внимание следует уделять технике безопасности и предупреждениям, которые сигнализирует тепловизор на дисплее.

Следует хранить руководство по эксплуатации тепловизора в доступном месте, чтобы к нему можно было обратиться при возникновении необходимости. В случае продажи или передаче тепловизора другим пользователям документацию к прибору необходимо также приложить.

Работать с измерительным прибором следует аккуратно, и использовать устройство необходимо исключительно по назначению и исключительно в пределах параметров, приведенных в таблице технических даннях.

При работе с тепловизором не требуется применять усилия. Прибор не стоит использовать при наличии признаков повреждения корпуса, блока питания или проводов. В ходе работы тепловизор нельзя направлять на Солнце и прочие источники интенсивного излучения (например, на объекты, температура которых превышает ). Это может привести к серьезному повреждению детектора. К тому же производитель не несет ответственности и не предоставляет услуг по гарантийному ремонту за данный тип повреждений детектора. Для некоторых тепловизоров компании Testo предусмотрены солнцезащитная бленда и защитный фильтр (рисунок 7.1), предупреждающие попадание прямых солнечных лучей, пыли и влаги на чувствительный объектив прибора.

Измеряемые объекты или среда измерений также могут представлять определенный риск. При проведении измерений следует руководствоваться правилами безопасности, установленными в соответствующей отрасли применения. Также прибор тепловизионного контроля не следует хранить в непосредственной близости от растворителей.

Рисунок 7.1 — Механизмы безопасности для тепловизоров марки Testo

Нужна помощь в написании диплома?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.

Подробнее

Техническое обслуживание и ремонт тепловизора следует выполнять в строгом соответствии с инструкциями, приведенными в рабочей документации. Необходимо строго следовать установленным процедурам.

При ремонте тепловизора обязательно нужно использовать только оригинальные запасные части фирмы-производителя.

Ненадлежащее использование аккумуляторов может привести к порче измерительного прибора или причинению увечий в результате скачков напряжения, возгорания или вытекания химических веществ. Во избежание такого рода опасности необходимо соблюдать следующие инструкции:

) использовать прибор исключительно по предназначению и в соответствии с инструкцией пользователя;

) не замыкать контакты прибора, не разбирать прибор и не вносить в прибор конструктивных изменений;

3) не подвергать тепловизор высоким нагрузкам, воздействию воды, пламени, а также температурам свыше ;

) не хранить измерительный прибор в непосредственной близости от металлических объектов;

) не использовать негерметичные или поврежденные аккумуляторы. При попадании кислоты аккумулятора на кожу следует тщательно промыть пораженный участок водой и при необходимости обратиться к врачу;

) для зарядки прибора применять только рекомендованное настольное зарядное устройство (рисунок 7.2);

Рисунок 7.2 — Зарядное устройство и аккумуляторы к тепловизорам марки Testo

7) немедленно прекратить процесс зарядки, если зарядка не завершена в установленное время;

) в случае ненадлежащей работы устройства или при появлении признаков перегрева немедленно извлечь аккумулятор из измерительного прибора или зарядного устройства. Аккумулятор может быть горячим!

7.2 Экологичность эксплуатации тепловизора

Аккумуляторы или отработавшие батареи (рисунок 7.2) необходимо утилизировать в соответствии с официально установленными требованиями. По окончании срока службы продукт необходимо отправить в компанию по утилизации электрических и электронных устройств (в соответствии с требованиями страны эксплуатации) или в ближайшее отделение компании Testo .

Нужна помощь в написании диплома?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.

Цена диплома

 

В выпускной квалификационной работе решены следующие задачи:

) рассмотрена история открытия инфракрасного излучения, представлены основы теории радиационно-лучистого теплообмена, куда входят законы Планка, Вина, Кирхгофа, Стефана-Больцмана и Ламберта. Раскрыты такие важные понятия, как плотность потока излучения, спектральная интенсивность теплового излучения, абсолютно черное тело и др.;

) приведена классификация тепловизоров, дано описание принципа их работы, изучены их технические характеристики, область применения, перечислены типичные тепловые дефекты, встречающиеся на практике;

) перечислены основные требования и правила по организации и проведению инфракрасной диагностики теплопотребляющих объектов;

) проиллюстрированы возможности обработки тепловых изображений на примере работы программы IRSoft компании Testo (Германия);

) представлены в виде отчета результаты термографирования торгово-сервисного центра, куда вошли видимые изображения, термограммы и их анализ, реперные точки, заключения. По результатам тепловизирования строительного объекта сделаны соответствующие выводы и рекомендации;

) рассмотрена нормативная методика оценки стоимости услуг по проведению тепловизионного обследования зданий и сооружений с ее конкретным примером применения;

) рассмотрены вопросы автоматизации тепловизионного обследования и безопасности эксплуатации тепловизионного оборудования.

Практическая ценность результатов работы заключается в том, что применение современной тепловизионной техники позволило быстро и точно выявить дефектные участки. На базе результатов термографирования объекта контроля разработаны рекомендации по устранению тепловых дефектов. Повышение тепловой защиты общественного здания позволит сократить до минимума расходы тепловой энергии на создание в нем требуемого теплового режима.

Список использованных источников

1.   Криксунов, Л.З. Справочник по основам инфракрасной техники: справочник / Л.З. Криксунов. — М.: Советское радио, 1978. — 400 с.

2.       Основы тепловизионной диагностики теплопотребляющих объектов строительства: учебное пособие / А.А. Синицын, Д.Ф. Карпов, М.В. Павлов. — Вологда: ВоГТУ, 2013. — 156 с.

.        Трофимова, Т.И. Курс физики: учебное пособие для вузов / Т.И. Трофимова. — М.: Академия, 2010. — 560 с.

Нужна помощь в написании диплома?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.

Цена диплома

.        Исаченко, В.П. Теплопередача: учебник для вузов / В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел. — М.: Энергоиздат, 1981. — 416 с.

.        Михеев, М.А. Основы теплопередачи: учебное пособие / М.А. Михеев, И.М. Михеева. — М.: Энергия, 1977. — 344 с.

.        Теория тепломассообмена: учебник для вузов / С.И. Исаев, И.А. Кожинов, В.И. Кофанов [и др.]; под ред. А.И. Леонтьева. — М.: Высшая школа, 1979. — 495 с.

.        Богословский, В.Н. Строительная теплофизика: учебник для вузов / В.Н. Богословский. — СПб.: АВОК Северо-Запад, 2006. — 400 с.

.        Лариков, Н.Н. Теплотехника: учебник для вузов / Н.Н. Лариков. — М.: Стройиздат, 1985. — 432 с.

.        Юдаев, Б.Н. Теплопередача: учебник для вузов / Б.Н. Юдаев. — М.: Высшая школа, 1973. — 360 с.

.        Классификация тепловизоров и получение ими изображения [Электронный ресурс]: статья. — Режим доступа: http://www.teplovizor.ru.

.        Тепловизор [Электронный ресурс]: статья. — Режим доступа: http://ru.wikipedia.org.

.        Классификация тепловизоров [Электронный ресурс]: статья. — Режим доступа: http://teplonadzor.ru.

.        Строительная термография с тепловизорами Testo [Электронный ресурс]: каталог измерительных приборов фирмы Testo. — М.: ООО «Тэсто Рус», 2011. — 36 с.

.        Введение в термографию [Электронный ресурс]: пособие по проведению тепловизионной съемки с помощью измерительных приборов фирмы Fluke. — Fluke Corporation, 2009. — 68 с.

.        Вавилов, В.П. Инфракрасная термографическая диагностика в строительстве и энергетике: брошюра / В.П. Вавилов, А.Н. Александров. — М.: НТФ «Энергопрогресс», 2003. — 76 с.

.        МДС 13-20.2004. Пособие по проектированию. Комплексная методика по обследованию и энергоаудиту реконструируемых зданий / Центральный научно-исследовательский и проектно-экспериментальный институт промышленных зданий и сооружений ОАО «ЦНИИПромзданий». — М., 2004. — 178 с.

.        Методические указания по проведению инфракрасной диагностики тепловых энергоустановок / сост.: ООО «Энергосервисная компания 3Э-С». — Смоленск, 2006. — 18 с.

Нужна помощь в написании диплома?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.

Цена диплома

.        ГОСТ 26629-85. Метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающей конструкции. — Утв. и введ. в действие 05.10.1985. —

.        М.: Научно-исследовательский институт строительной физики (HИИСФ) [Госстрой СССР], 1986. — 9 с.

.        Методика инфракрасной диагностики тепломеханического оборудования: РД 153-34.0-20.364-00 / Производственная Лаборатория ИК-техники ОАО «Фирма ОРГРЭС». — Введ. 01.05.2000. — М., 2000. — 50 с.

.        Программное обеспечение IRSoft. Руководство пользователя. —

.        М.: ООО «Тэсто Рус», 2011. — 46 с.

.        Тепловизор Testo 875. Руководство по эксплуатации. — М.: ООО «Тэсто Рус», 2011. — 38 с.

.        МРР-3.2.05.04-07. Сборник базовых цен на работы по обследованию и мониторингу технического состояния строительных конструкций и инженерного оборудования зданий и сооружений. — Разраб. 14.11.2006. — М., 2008. — 55 с.

.        Теория и практика теплообмена: учебное наглядное пособие / А.А. Синицын, Д.Ф. Карпов, М.В. Павлов. — Вологда: ВоГТУ, 2013. — 71 с.

.        Исследование теплопроводности и температуропроводности твердого тела при стационарном и нестационарном тепловых режимах: учебное пособие / А.А. Синицын, Д.Ф. Карпов, М.В. Павлов, Ю.А. Калягин, Н.В. Мнушкин. — Вологда: ВоГУ, 2014. — 176 с.

Приложение 1. Коэффициенты теплового излучения распространенных материалов

Таблица — Коэффициенты теплового излучения различных материалов

Приложение 2. Спецификация приборно-измерительной базы

Таблица — Спецификация лабораторно-экспериментальной базы

 

Нужна помощь в написании диплома?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.

Цена диплома

Средняя оценка 0 / 5. Количество оценок: 0

Поставьте оценку первым.

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

771

Закажите такую же работу

Не отобразилась форма расчета стоимости? Переходи по ссылке

Не отобразилась форма расчета стоимости? Переходи по ссылке