Пассивная и активная термография

В пассивной термографии особый интерес представляет повышение или понижение температурного уровня по сравнению с температурой окружающей среды. Пассивный метод термоконтроля (ПМТ) не нуждается во внешнем источнике теплового воздействия. Тепловой контроль с использованием пассивного метода является наиболее распространенным методом контроля и широко применяется практически во всех отраслях современной промышленности. Основное преимущество метода — контроль объектов без вывода из эксплуатации и отсутствие необходимости дополнительных манипуляций связанных с нагревом объекта. Типичные объекты пассивного теплового контроля это строительные конструкции, работающие электроприборы, контакты под напряжением и другие промышленные объекты. Приборы теплового неразрушающего контроля, наиболее часто применяемые при пассивном методе это тепловизоры, пирометры, инфракрасные термометры, измерители тепловых потоков и логгеры данных.

В активной термографии источник энергии должен создавать температурный контраст между интересующим объектом и фоном.

Активный метод теплового контроля применяется, когда во время эксплуатации объект самостоятельно не выделяет тепловое излучение достаточное для проведения ТК. При активном методе теплового контроля, объект нагревается различными внешними источниками. Типичные объекты контролируемые данным методом это многослойные композитные материалы, объекты искусства и другие объекты требующие внешней тепловой нагрузки.

Активный подход необходим во многих случаях, когда исследуемые части находятся в температурном равновесии с окружающей средой.

Значение термографии в строительстве

В настоящее время результаты тепловизионного обследования представляют собой едва ли не самый достоверный источник информации о состоянии строительного объекта. Термографический анализ зарекомендовал себя как надежный способ обнаружения доказательств производственного брака или некачественного проектирования. Термограмма позволяет обнаружить потенциально слабые участки в, казалось бы, надежных стенах, полах и потолках. Тепловизионное обследование помогает не только увидеть проблему, но и установить ее причину, тем самым, указывая на способ решения.

Так, например, благодаря способности металлических конструкций удерживать тепло, тепловизионное обследование позволяет легко обнаружить местонахождение опорных балок, труб, электрических кабелей, дымоходов и определить их состояние.

Наиболее распространенным дефектом в строительстве, является нарушение термоизоляции монтажных швов. Подобные недостатки становятся причиной промерзания стен, а это негативно отражается на уровне комфорта проживания. Но самое неприятное, что такие дефекты тяжело обнаружить визуально. И только с использованием тепловизионного обследования становится ясно, как и где тепло уходит из здания. Поэтому, проведение диагностических работ позволяет своевременно устранить такие неприятные моменты.

Тепловизионный метод – идеальный способ диагностики нарушений теплоизоляции. Подобный принцип обнаружения скрытых недостатков применяется и для других ограждающих конструкций: цокольных этажей, подвалов, кровли и окон.

Среди изъянов в ограждающих конструкциях, увеличивающих теплопотери, основными являются проблемы с окнами.

Их можно подразделить на 2 вида: дефекты стеклопакета и нарушения технологии, допущенные при установке.

Оба вида нарушений диагностируются при помощи термографических камер (рис 6). Термограмма отлично иллюстрирует места утечек тепла в области окон и остекленных участков зданий, возникающих по причине некачественного монтажа или производственных дефектов. Утечки тепла через вентиляционные системы также могу быть локализованы при помощи тепловизионного метода.

Рис.6. Термография энергопотерь здания через окна

Обнаружение влаги. Влага часто попадает в здания и вызывает разрушение строительных материалов. Обычно влага проникает в здание через негерметичные стыки конструкций или швы. Влага так же может появиться в результате конденсации. Конденсация обычно возникает, когда влажный теплый воздух из здания попадает в более холодные полости в здании. Другими источниками влаги могут быть наводнения, подземные воды, а так же течи из водопровода и систем пожаротушения.

В таких случаях поверхность будет выглядеть более холодной. Влажные строительные материалы так же имеют более высокую теплопроводность, и в случае нестационарного теплообмена, имеют большую теплоемкость по сравнению с сухими. В таком случае тепловые следы могут быть не всегда четкими. Необходимо убедиться в том, что условия позволяют увидеть наличие влаги. Например, рекомендуется произвести дополнительные измерения с помощью измерителя влажности, чтобы в случае обнаружения подозрительных областей, произвести подтверждение.

Немаловажно, что тепловизионное обследование позволяет документально зафиксировать наличие проблем, а также при необходимости подтвердить правильность установки оконной конструкции.

Кроме того, подобная диагностика позволяет получить результаты почти мгновенно, без необходимости вмешательства во внутреннюю структуру объектов.

Диагностический осмотр здания с использованием тепловизионной камеры помогает:

• визуализировать потери энергии;

• обнаружить дефекты изоляции;

• найти источники утечки воздуха;

• обнаружить влажность в изоляции, на крыше и стенах как во внутренних, так и в наружных конструкциях;

• обнаружить плесень и плохо изолированные участки;

• обнаружить тепловые мосты;

• обнаружить места просачивания воды в плоских перекрытиях;

• обнаружить прорывы в трубопроводах горячей воды;

• обнаружить повреждения конструкций;

• контролировать сушку зданий;

• обнаружить дефекты гидромагистралей и линий центрального отопления;

• обнаружить неисправности электрооборудования.

Пример: Тепловое пятно от наличия влаги всегда бывает четким (рис.7), особенно когда условия подходят для испарения с влажной поверхности.

а)

б)

в)

Рис. 7. а) фотография здания; б) термограмма в кровле здания;

в) термограмма на полу здания

Другим направлением строительной термографии является энергоаудит – анализ энергоэффективности зданий и сооружений с целью оптимизации расходов на энергию. Проведение инспекции здания с последующим анализом его особенностей и фактических данных о расходе энергии позволяет определять оптимальные методы по снижению энергопотерь.

Тепловизионное обследование проводится как на внешних, так и на внутренних поверхностях ограждающих конструкций. Определение проблемных участков теплозащиты помогает локализовать источник энергопотерь (рис.8 и 9).

Рис. 8. Нарушение циркуляции теплоносителя

Рис. 9. Энергоаудит дома - утечка тепла на чердаке

Еще одним важным типом исследования конструкций является инспекция внутреннего пространства. Данный способ диагностики применяют для выявления мостиков холода, которые возникают из-за недостатков в теплоизоляции и участков, имеющих температуру ниже точки росы. В таких местах конденсируется влага, что негативно сказывается на эксплуатационных свойствах здания и может стать причиной разрушения строительного материала.