Дипломная (вкр): Тепловизионное обследование торгово-сервисного центра

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  до . 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].

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  - предел температурной чувствительности тепловизора, ;

 - проектное сопротивление теплопередаче, ;

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

 - 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 в тепловизорах марки Testo) 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  до  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:

, , (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  до , а при контроле наружной поверхности - от  до ;

 - 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.

4. 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. Современные тепловизоры способны сохранять на карте памяти  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, а к компьютеру - через порт 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].

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 XP ServicePack 3 (32 bit), Windows Vista (32 bit / 64 bit) и Windows 7 (32 bit / 64 bit) и последующие версии. Для нормальной работы программного обеспечения необходимо наличие интерфейса USB 2.0 или USB 3.0 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.BMT⁽⁴⁾, и нажимают клавишу {Открыть⁽⁵⁾} 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⁽¹⁾, Рабочая область⁽²⁾ и Строка состояния⁽³⁾.

Рисунок 4.2 - Структура функциональной панели программы IRSoft

Панель инструментов⁽¹⁾ 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, Радуга, Сепия 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 , температуры , , и относительной влажности воздуха , , 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  и  программа автоматически вычисляет температуру точки росы , . Например, при условии  и  (установлены в программе по умолчанию) температура точки росы составит ;