Close

10.02.2013

Сигнализация теплоизоляции в тепловизорах FLIR

Некоторые модели тепловизоров FLIR (например, строительные тепловизоры серии b) оснащены функцией под названием Insulation Level Alarm (сигнализация уровня теплоизоляции). Эта функция может быть задействована и в программном обеспечении FLIR при обработке термограмм с любого тепловизора FLIR.

Чтобы разобраться с этой функцией предлагаю свой (местами вольный) перевод технической публикации FLIR Infrared Training Center (ITC) под названием «The Insulation Level Alarm».

FLIR сигнализация уровня теплоизоляции

Сразу хочу обратить внимание, что указанный в статье алгоритм и нормативные значения основаны на соответствующих национальных стандартах, но в отечественной нормативной документации требования к оценке теплоизоляции иные. Именно это ограничивает повсеместное применение этой функции при диагностике зданий. Однако, разобравшись базой и алгоритмом встроенной в тепловизор сигнализации теплоизоляции, вы сможете применять эту изотерму и давать обоснование полученным с ее помощью результатам.


Сигнализация теплозащиты

Что это означает? Какое значение выбрать? Почему нужно устанавливать температуру воздуха внутри и снаружи?

Давайте вернемся к основам. Инфракрасная термография используется на протяжении многих лет для обследования зданий. Скандинавские и канадские операторы были пионерами в конце 60-х и 70-х годах.

Пионеры тепловидения

С тех пор произошли некоторые изменения:

  • Качество термограмм значительно улучшилось;
  • Температурная чувствительность тепловизоров стала выше;
  • Тепловизоры теперь проще в использовании, меньше весят и имеют автономное питание;
  • Компьютерные программы помогают интерпретации данных и анализу термограмм.

 

Некоторые факты, однако, остались прежними:

  • Теплоперенос все еще осуществляется теплопроводностью, конвекцией и излучением;
  • Тепловой поток по-прежнему обусловлен температурным перепадом,
  • Вам как прежде приходится вручную определять коэффициент излучения и отраженную температуру и вводить эти значения в тепловизор;
  • Коэффициент излучения может значительно изменяться, когда угол наблюдения более 50°;
  • Вам все еще требуется разница температур между наружным и внутренним воздухом для тепловизионного обследования, в противном случае вы ничего не увидите.

 

Некоторые тепловизионные обследования являются чисто качественными. Например: Вам нужно просверлить отверстие в бетонной плите, и вы хотите заранее найти трубки теплого пола, чтобы не повредить их! В этом случае, ваше решение основано только на изображении.

Как только вы начинаете делать измерения, то переходите к количественному анализу. Например: Этот дом потребляет намного больше энергии, чем должно быть по проекту или нормативу. Есть ли проблемы с теплоизоляцией? Если да, то насколько они серьезны? Что такое серьезность ситуации? На первом этапе характерные особенности на термограммах и ваш опыт в строительстве помогут вам находить и интерпретировать проблемы. Затем значения температуры становятся необходимыми для оценки дополнительных теплопотерь. В итоге могут быть предложены технические и финансовые решения.

Уровень изоляции

Уровень изоляции (Insulation Level) является одним из количественных инструментов, который может быть использован при тепловизионном обследовании зданий. Он направлен на оценку тепловой изоляции и тепловых мостов, путем сравнения температурной аномалии дефектной зоны в с одним из правильно изолированных участков. Уровень изоляции, который в некоторых странах называется тепловой индекс (Thermal Index), определяется как:

IL = (Tsurface — To) / (Ti — To) x 100 %           (формула 1),

где

IL — уровень изоляции (%),

Tsurface — измеренная тепловизором температура стены (°C),

Ti — температура внутреннего воздуха (°С),

To — температура наружного воздуха (°С).

Из приведенного уравнения очевидно, что определение порога для уровня изоляции (IL) эквивалентно установке минимально допустимой температуры стенки в качестве критерия дефектности:

Tsurface alarm = ILthreshold (Ti — To) + To          (формула 2),

где

ILthreshold — пороговое значение уровня теплоизоляции (%),

Tsurface alarm — температура изотермы, которая ограничивает область стены, где уровень теплоизоляции ниже порогового (°С).

Множество факторов влияют на выбор минимально допустимой температуры стенки, например:

  • Это квартира? Производственное помещение? Складское помещение? Бассейн?
  • В случае жилого помещения, в каких условиях температуры и влажности жители чувствуют себя комфортно?
  • Что можно считать нормальным изменением температуры стены, связанным с дневным/ночным циклом, нормальными климатическими изменениями?
  • Что такое «нормальные» вариации относительной влажности в комнате?
  • Есть ли определенный риск для конденсации, что такое точка росы?
  • Где искать: по центру стены, в углу потолка, вдоль примыкания стены к полу?
  • Обследование проводится в Осло, Лондоне, Мадриде, Бомбее, или Бобруйске?

 

Ниже приведены некоторые цифры (для стационарных условий теплопередачи), которые на протяжении многих лет определены экспертами по тепловизионному обследованию зданий. Эти цифры достаточно хороши для начала работы, но они не являются универсальными и должны быть использованы с пониманием ситуации на конкретном объекте.

Жилые здания:

— IL > 75%: нормальная ситуация для ровной стены;

— IL ≈70%: нормальная ситуация для углов;

— IL между 65% и 75%: очевидно, есть какие-то проблемы;

— IL между 60% и 65%: строительные конструкции должны быть проверены, потому что имеется потенциальная угроза здоровью (плесень) и риск для конструкций,

— IL < 60%: опасность для здоровья (плесень) и/или риск для конструкций здания.

Нежилое здание, например, склад:

— IL > 50%: нормальная ситуация.

Плавательный бассейн:

— IL никогда не должна быть ниже 90%.

Далее приведены некоторые численные примеры

Основной принцип — всегда следует избегать конденсата. Рассмотрим комнату с температурой воздуха 21°C и относительной влажности воздуха 45%. В этих условиях точка росы примерно 9°C.

Предположим теперь, что температура наружного воздуха 0°C, и нет ни ветра, ни дождя. Используем формулу 1 для расчета порога IL:

(9 — 0) / (21 — 0) = 9 / 21 = 42.8 %

Это соответствует крайнему пределу, после чего уже начинается конденсация. Это действительно чрезвычайная ситуация!

Если такая ситуация происходит в жилом доме или квартире, то разность температур (21 −9) = 12°C между воздухом и стенками является совершенно некомфортной. В жилых помещениях показатели ощущения хорошего комфорта в зимний период следующие:

  • Температура воздуха 20°C,
  • Относительная влажность от 40% до 60%,
  • Не более чем 8°C разница между окном и воздухом,
  • Не более чем 5°C разница между стеной и воздухом.

 

Допустим, максимальный перепад dT = 5°С при температуре воздуха 21°C, минимально допустимая температура стенки становятся (21 — 5) = 16°C. Подставив это значение в формулу 1, мы получим более подходящий для работы IL:

(16 — 0) / (21 — 0) = 16 / 21 = 76,2 %

Допустим, мы находимся в спальне того же дома, и 17°C является идеальной температурой воздуха для сна. Опять же, допуская максимальный dT = 5°C между стенами и воздухом, мы получим другое значение IL:

(12 — 0) / (17 — 0) = 12 / 17 = 70,5 %

Выводы

Действительно, эти два примера дают значения IL, которые соответствуют указанному выше интервалу от 70 до 75%. Тем не менее, это не совсем то же самое! Определить и использовать уровень изоляции (IL) в качестве сигнализации о дефектности теплозащиты могут эксперты, но не новички. Многие факторы должны быть приняты во внимание, чтобы выполнить полный количественный анализ, например (не полный список):

  • тип здания (бассейн, тренажерный зал, мастерская, больница и т.д.);
  • какое помещение в доме обследуется (гостиная, спальня, гараж, офис и т.д.);
  • условия окружающей среды во время и перед проведением тепловизионного обследования;
  • характеристики материала в отношении к испарению;
  • пористость материала;
  • солнечная нагрев;
  • и т.д.

 

*** конец перевода ***


Мои выводы

Надеюсь, вам стало понятно, как рассчитывается показатель IL (уровень теплоизоляции) и изотерма, соответствующая заданному уровню теплоизоляции в условиях обследования. Напишу своими словами. Если IL = 100%, то по формуле 1 температура стены равна температуре внутреннего воздуха, т.е. это идеальная 100% теплоизоляция. Если IL = 0%, то температура внутренней поверхности стены равна уличной температуре, т.е. никакой теплоизоляции нет. К сожалению, приведенные выше рекомендации по выбору уровня сигнализации довольно неопределенные.

Используя формулу расчета из СП 23-101-2004, я получил такую связь IL с более привычным нам значением сопротивления теплопередаче Ro ((м² °С)/Вт) и значением коэффициента внутреннего теплообмена Alfi (Вт/(м² °C)).

IL = (Ro — 1 / ALFi) / Ro                 (формула 3)

Если принять значение ALFi = 8,7 Вт/(м² °C) (хотя в каждом отдельном помещении это значение другое), получим такую связь IL с Ro:

IL 100% 95% 90% 85% 80% 75% 70% 65%
Ro 2,28 1,14 0,77 0,58 0,46 0,38 0,33

 

Как это поможет

Так как сам пока этой функцией не часто пользуюсь при тепловизионном обследовании зданий, далее только теоретические рекомендации. Если вы настроите в функции «Сигнализация изоляции» температуры внутреннего и наружного воздуха во время тепловизионной съемки, установите пороговое значение, например, IL = 80%, то изотерма на термограмме обозначит участки на поверхности стены с сопротивлением теплопередаче менее 0,58 (м² °С)/Вт.

Важно

Как сказано в статье выше, вы должны хорошо разбираться в строительной теплофизике, чтобы грамотно пользоваться этой функцией и адекватно анализировать полученный результат. Все справедливо для достаточно стационарного процесса, какую температуры наружного воздуха использовать зависит от тепловой инерции конструкции. Коэффициент внутреннего теплообмена может быть другим в вашем помещении, значения в таблице изменятся. Сигнализация уровня теплоизоляции в тепловизоре не заменяет процедуру измерения уровня теплозащиты. Сигнализация относится только к участкам стен, где снижение температуры связано с повышенной теплопроводностью, но никак не характеризует участки с понижением температуры из-за инфильтрации воздуха через щели.

Эта публикация написана по заявкам космонавтов в ответ на вопрос Александра Беседина.

Как обычно, приглашаю к обсуждению в комментариях.

10.02.2013

13 Comments on “Сигнализация теплоизоляции в тепловизорах FLIR

Андрей Васильев
17.02.2013 в 23:18

Спасибо за ответ, полезно. Иногда эта функция бывает необходима!

Ответить
Денис Лездин
18.02.2013 в 13:28

Как я сказал выше, самое важное тут выбрать пороговое значение IL. В каждом случае надо четко обосновать выбор (требования норм, тип конструкции, условия эксплуатации). Если взять и рассчитать по условиям из жизни (это один частный случай, а не СНиПовские расчетные условия), получится такой результат проверки плоской стены на выпадение конденсата:
• температура уличная -20°С
• температура внутренняя +23°С
• влажность внутреннего воздуха 30%
тогда
• температура точки росы 4,5°С
• критическое сопротивление стены ≈ 0,3 (м² °С)/Вт
• соответствующее значение IL ≈ 65%

Ответить
Александр
25.02.2013 в 17:15

Денис, подскажите, пожалуйста, какие документы регламентируют применение аэродвери при тепловизионном обследованиии зданий.

Ответить
Денис Лездин
25.02.2013 в 23:28

В отечественной нормативной базе тепловизионное обследование здания пересекается с применением аэродвери только в одном месте. Это пункт 9.10 в ГОСТ Р 54852-2011 «Метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций». Звучит этот пункт так:

9.10. При расположении дефектного участка в зоне стыкового соединения стеновых панелей или оконного блока и панели следует проверить сопротивление воздухопроницанию стыкового соединения по ГОСТ 31167.

Что в итоге — если обнаружен «дефектный участок» в указанных местах, надо обязательно использовать аэродерь и определить воздухопроницаемость конструкций.

По правде говоря, это весьма странное пожелание (впрочем, как и весь ГОСТ). Не описаны ни регламент, ни критерии оценки обнаруженной температурной аномалии как зоны фильтрации воздуха. Вы можете почитать про причины фильтрации и необходимые условия для ее выявления. В тексте норматива мы ничего этого не найдем. Таким образом, в ГОСТ Р 54852-2011 основные положения европейского регионального стандарта EN 13187 не учтены, метод поиска мест фильтрации воздуха в текст нашего норматива не попал.

Даже если мы проведем испытания на воздухопроницаемость по ГОСТ 31167, как это требуют в пункте 9.10, что это даст? Кратность воздухообмена всего помещения n50. Никаких дополнительных сведений о конкретном месте «в зоне стыкового соединения стеновых панелей или оконного блока и панели» мы не получим. Кстати, у нас не все дома панельные…

Ответить
Денис Лездин
25.02.2013 в 23:39

Добавлю, что недостатки нормативной базы никак не уменьшают эффективность комплексного контроля зданий. Там где заказчику важен результат, задача будет решена при условии грамотного применения современного оборудования и регламента обследования. Тем более, что и то и другое есть.

Ваш вопрос, Александр, лучше бы подошел к статье про совместное применение тепловизора и аэродвери.

Ответить
Александр
26.02.2013 в 00:33

Денс, спасибо за оперативный ответ.

Марина
03.02.2014 в 15:30

Здравствуйте! Подскажите, как быть. Дом новый, стена торцевая, отопление индивидуальное-топим изо всех сил. Темп. в спальне 19, на улице минус 14, стена в центре 16, а углы и пол доходят до 12 и 14 гр(заказывали экспертизу). Естественно углы и стены мокнут и начинается плесень. Застройщик изменяет середину стены и точка! Углы в расчет не берет. Разница в норме…Рекомендует проветривать…

Ответить
Денис Лездин
04.02.2014 в 12:31

Где вы таких экспертов находите. Все результаты измерений надо пересчитывать на расчетные условия эксплуатации жилых помещений в холодный период года. Пришлите мне их отчет-заключение, посмотрю. Вы дали всего несколько цифр, но выводы уже можно сделать. Будем считать, что все измерения температуры сделаны правильно.

1) Минимально допустимая температура на поверхности стены, включая углы и откосы, составляет по расчету в период обследования 11,7°С (при расчетных условиях соответствует расчетной точке росы 10,7°). Вывод: нарушения санитарно-гигиенического требования нет.

2) По представленным данным перепад температур между стеной и воздухом определить невозможно, так как надо не температуру в центре стены, а среднюю температуру всей стены брать с углами. Вместе с тем, очевидно, что этот показатель будет выше максимально допустимого перепада 4°С, так как теплозащита стены у вас довольно низкая. При нормальной теплозащите температура в центре стены в условиях обследования должна быть примерно 17,5°С. Рекомендация: измерить сопротивление теплопередаче стены.

3) Если у вас в углах появляется плесень уже при температуре поверхности 12°С и 14°С, это совершенно не естественно. Это значит, что влажность внутреннего воздуха (а они должны были ее измерить) составляет более 65%, что для зимы огромное значение (обычно 20%). Похоже, с вентиляцией проблемы. Рекомендация: измерить влажность воздуха, проверить приточную и вытяжную вентиляцию.

Ответить
Марина
05.02.2014 в 15:03

Здравствуйте, Денис!
Высылаю отчет.
Спасибо!

Денис Лездин
05.02.2014 в 15:48

Отчет получил. По сравнению с тем ужосом, который мне попадает, этот отчет еще более-менее. Только вот <название компании> съемку тепловизионную делают, а обсчитать результаты и дать нормальные выводы — ну никак.

Чуть менее чем во всех отчетах встречается эпичное заключение «наблюдаются тепловые потери в местах…» А в каких местах наружных конструкций зимой нет теплопотерь? Разве норматив запрещает наличие тепловых потерь? Нет, только нормирует.

И ещё косячок. Ну не бывает так, чтобы во всех помещениях была одинаковая температура воздуха 16,8°С и одинаковая относительная влажность 58,1%.

Денис Лездин
06.02.2014 в 00:09

Марина, ваш почтовый ящик переполнен.
account is full (quota exceeded)

Дмитрий
02.03.2017 в 23:42

Спасибо, интересно. Денис, а как усреднять внутреннюю температуру в середине стены с углами? И еще пружинным ИТП для выявления конкретного Q или Alfi пользуются?

Ответить
Денис Лездин
03.03.2017 в 13:43

Среднюю температуру подсчитывает элемент анализа «область».

ПТП на пружинке, как помню, был в щупе прибора ИПП-2 от Практик-НЦ. Можно им проводить измерения, соблюдая хороший контакт и учитывая тепловую инерцию преобразователя.

Ответить

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *