VILNIAUS TECHNOLOGIJŲ IR DIZAINO KOLEGIJOS
STATYBOS fakulteto
STATYBOS KATEDRA
Alp Zengin
SP15D gr.
Taikomieji tyrimai
SAVARANKIŠKAS DARBAS
Lektorius A. Gulbinas ________ ________
TURINYS
ĮVADAS….……………………………………………………………………………………………….3
TERMOVIZIJOS TEORINIAI ASPEKTAI…………………………………………………….4
TERMOVIZORIŲ PRITAIKYMAS STATYBOSE…………………………………………….7
PRAKTINIS SKYRIUS…….……………………………………………………………………………..9
IŠORĖ………………………………………………………………………………………………..…..10
VIDUS…..……………………………………………………………………………………………….11
IŠVADOS……………………………………………………………………………………………….12
LITERATŪROS SĄRAŠAS…………………….…………..…………………………………………13
ĮVADAS
Temos aktualumas. Visų pirma, kuomet mes norime sužinoti kokia yra mūsų sveikatos būklė mes į pagalbą pasitelkiame termometrą, nes tik termometro dėka mes galime sužinoti, jog mūsų kūno temperatūra yra pakilusi. Kuomet yra nustatoma statinių tempertūra, iš to yra diagrnozuojama kokia yra to pastato būklė, kokios yra jo „ligos“, defektai arba atvirkščiai – įsitikiname kokia yra to statinio „sveikata“. Termovizinės diagnostikos pagalba visa tai galima įgyvendinti. Šios diagnostikos dėka yra nustatoma rasos taško vieta, šilumos nuostolių sukeliamos priežastys ir kitos statinio „ligos“.
Tam, kad statinio mikroklimatas būtų tinkamas yra reikalingas tam tikras atitinkamas šilumos kiekis, kuris dažniausiai yra priklausomas nuo vidinės ir laukinės temperatūros skirtumo, tai koks yra statinio tūrias, bei kokia yra atitvarų šiluminė varža. Minėtam kriterijui labai daug įtakos turi statybos darbų kokybė. Tam tikrų sąlygų pasireiškimo metu visi statybų metu padaryti defektai puikiai matosi termovizinių nuotraukų pagalba.
Termovizorius – tai tam tikras diagnostikos įrenginys, kuris yra labai plačiai naudojamas įvairiose srityse. Infraraudonųjų spindulių kameros dėka yra išplečiamas regėjimo diapozonas ir to pasekoje yra pamatoma labai daug neakivaizdžių arba sunkiai patikrinamų reiškinių, kuriuos yra galima pamatyti tik termovizoriaus dėka.
Darbo tikslas – išanalizuoti termovizorius.
Darbo uždaviniai:
Pateikti termovizoriaus sampratą.
Nurodyti kaip termovizorius yra naudojamas statybose.
1. TERMOVIZIJOS TEORINIAI ASPEKTAI
Dėl medžiagose vykstančių tam tikrų įvairių tarpanatominių ir tarpmolekulinių procesų kūnai pradeda spinduoliuoti elektromagnetinėmis bangomis. Spinduliuotės rūšys ir energijos šaltiniai gali būti skirtingi. Tačiau iš visų elektromagnetinės spinduoliutės rūšių labiausiai yra išskiriama viena rūšis, kuri yra būdinga visiems kūnams – šiluminis spinduliavimas. Būtų galima ir taip įvardyti, kad visi kūnai, kurių temperatūros lygis yra aukštesnis už absoliutų nulį, išspinduliuoja tam tikro ilgio infraraudonųjų spindulių bangas (Masaitis, 2009).
Infraraudonųjų spindulių kamera arba termovizorius – tai tam tikras prietaisas, kuris geba vizualizuoti infraraudonosios spinduliuotės intensyvumo pasiskirstymą paviršiuje (Flir, 2011). Žemiau esančiame pirmame paveiksle yra pavaizduotas vienas iš esamų termovizorių (žr. 1 pav.). Šių dienų pramonėje yra naudojami nedideli, labai patogūs ir jautrūs termovizoriai, kurių seknavimo dažins yra iki 50Hz. Šių termoviziorių matavimo diapozonas yra 400C – 20000C. Tokie termovizoriai dažniausiai sveria maždaug nuo 500 gramų iki 2 kilogramų, o jų apsaugos indeksas yra IP54. Mokslinėje literatūroje yra išskiriama viena iš pagrindinių ir svarbiausių termovizoriaus savybių – šiuose prietaisuose yra įmanomas lęšių keitimas ir pagal poreikį galima pasirinkti patį patogiausią kampą. Lęšių pasirinkimo dėka termovizoriaus naudotojas turi galimybę tyrinėti netoliese esančius pastatus, apžvelgti jų plotą (Viskas apie termoviziją…2006).
1 pav. Termovizorius
Mokslinėje literatūroje termograma yra apibūdinama kaip termovizoriaus ekrane pateiktas vaizdas. Kiekvienoje termogramoje yra labai daug įvairių spalvų palečių. Šviesesnės termogramos spalvos atitinka aukštą menamą temperatūrą bei intensyvųjį infraraudonąjį spinduliavimą. Jeigu termovizorius turi tam tikras radiometrines savybes, tuomet kai yra įvertintas matuojamo paviršiaus emisijos koeficientas yra galima išmatuoti kiekvieno taško esamą temperatūrą. Reikia paminėti ir tai, kad termovizorius suteikia tokią galimybę kaip temperatūros pasiskirstymo matymas tam tikrame paviršiuje per atstumą nepadarant jokios įtakos matuojamam paviršiui, yra atveriamos plačios galimybės įvairių įrenginių techninės būklės nustatymui (Masaitis, 2009).
Nuo 1960 metų viso pasaulio pramonėje buvo pradėtas naudoti toks prietaisas, kuris yra vadinamas termovizoriumi. Termovizoriaus vartojimo srities pradininkai buvo viena Švedijos įmonė, kuri vadinosi AGA. Vėliau minėtis įmonės pavadinimas keitėsi į AGEMA, o šiuo metu ši įmonė yra pasivadinusi „FLIR Systems“. Termovizoriai (jautrūs infraraudoniesiems spinduliams), kurių diapozonai yra 3…5 mm ir 7,5…13 mm yra skirti tam tikrai pramonei. 3…5 mm diapozone naudojami termovizoriai turi tam tikrus šaldomis detektorius (to detektoriaus pagrindas yra kriogeninės temperatūros lygio). Vien dėl šios priežasties pastaruoju metu greičiausiai vystosi tik tokie termovizoriai, kurie yra labiausiai jautrūs 7,5…13 mm diapozonui. Tokie termovizoriai turi ir savitą pavadinimą – „ilgųjų bangų“ termovizoriai. Kuomet termovizoriuose buvo pradėti naudoti nešaldomi mikrobolometriniai detektoriai matricos, nuo to laiko tokie termovizoriai visame pasaulyje labai išpopuliarėjo. Minėta Švedijos įmonė AGEMA, 1997 metais pirmoji pramonei pateikė termovizorių su nešaldomu mikrobolometriniu detektoriumi 320 x 240. Vartotojai šį termovizorių žino kaip „Agema 570“ modelį. Nešaldomų detektorių dėka termovizoriai tapo patikimesni, nes buvo panaikinti viižsi judantys elementai, o taip pat sumažėjo ir jų kaina. Minėti „ilgųjų bangų“ termovizoriai yra mažiau jautresni saulei (Flir, 2011).
Termovizija yra naudojama šios pramonėse: energetikoje, statybose, šilumos ūkyje, medicinoje ir daugelyje kitų tyrimų. Kiekvienas termovizorius yra naudojamas neprisilietus prie tiriamo objekto, todėl naudojant termovizorių yra suteikiama labai daug privalumų. Kiekvienas termovizoriaus naudotojas gali laikytis reikiamo saugaus atstumo nuo tam tikrų eletros įrenginių, kurie yra pavojingi, nes jais teka elektros srovė, taipogi ir nuo kitų aplink veikiančių mechanizmų. Termovizorius padeda išmatuoti tuos objektus, kurie yra sunkiai pasiekiami (Viskas apie termoviziją…2006).
Dvimenisnio matavimo teikiami privalumai:
vienu metu galima matuoti keletą arba keliasdešimt taškų;
galima matuojamus taškus lyginti tarpusavyje;
įmanomi temperatūriniai pjūviai;
matuojama pasirinktų plotų vidutinė temperatūra;
galima išskirti tik reikiamą tempertūros intervalą.
Kuomet termovizoriaus vartotojas turi temogramą jis gali tiksliai sužinoti jį dominančią probleminę vietą. Termovizoriaus dėka per kelias sekundės yra aptinkamos probleminės vietos. Toliau belieka tik nustatyti kodėl susidarė rasta problema. Termovizoriai, kurie yra skirti pramonei gali skenuot 50 HZ dažniu.
Apibendrinant būtų galima teigti, kad termovizija yra taikome visose pramonės šakose. Termovizinio tyrimo metu yra parodomi visi statinio šiluminės izoliacijos trūkumai, įvertinamas bendras šiluminis rėžimas, įvertinami atskirų zonų šilumos padaryt nuostoliai, aptinkami statybiniai defektai. Termovizorius yra nepakeičiamas prietaisas kuomet yra norima įvertinti medžiagų efektyvumą ir susidėvėjimą, kurios yra atsparios ugniai ir izuokiuojančios šilumą, o taip pat termovizorius gali padėti nustatyti vamzdynų pažeidimo vietas ir kodėl tos vietos yra pažeistos. Termovizinio tyrimo dėka elektros tiekimo sistemose remiantis įkaitinimais yra galima nustatyti galimus elektros sistemos sutrikimus: bloga jungiančiųjų dalių korozija, blogi kontaktai, kodėl srovės transformatoriai blogai veikia, įvertinama 0,4 kV galios kabelių įšilimo būklė. Taip pat termovizinio tyrimo pagalba yra atliekamas transformatorių, skyriklių, ribotuvų – visų šių išvardintų įrenginių tyrimas.
2. TERMOVIZORIŲ PRITAIKYMAS STATYBOSE
Vienas iš pagrindinių termovizinės diagnostikos privalumų yra tai, kad termovizinė diagnostika suteikia gamilybę objektyviai įvertinti esamą statinio būklę. Mokslinėje literatūroje yra išskiriamos šios dažniausiai pasitaikančios statybų problemos (Masaitis, 2009):
šiluminis nesandarumas;
grybeliai – pavojingi tiek sveikatai, tiek statiniams;
įvairūs pelėsiai, kurie dažniausiai atsiranda dėl statybinių medžiagų pažeidimo arba broko.
3 pav. Pastato termograma To paties pastato nuotrauka
Dar vienas labai svarbus aspektas yra tai, kad termovizinė diagnostika yra labai naudinga tiems asmenis, kurie stato tą pastatą, nes šios diagnostikos dėka patys statytojai gali objektyviai įvertinti atliktų darbų rezultatus, įvertinti pastato būklę naudojant termovizorių. Taipogi reikėtų paminėti ir tai, kad termovizinė diagnostika yra labai aktuali ir jau seniau pastatytų pastatų savininkams, įvairioms draudimo bendrovėms, nes termovizinė diagnostika padeda įvertinti esamo pastato būklę, išsiaiškinti galimas arba jau esamas to pastato problemas ir jų atsiradimo priežastis.
Termovizoriai statybos pramonėje yra labai plačiai naudojami. Kaip pavyzdį būtų galima paminėti, kad termovizoriaus dėka pastatų savininkai gali išsiaiškinti kuriose statinio vietose yra šiluomos nuotėkis ir visa tai jiems atlikti būtų greita ir pigu. Šių prietaisų dėka galima aptikti ne vien tik „šalčio tiltelius“, bet taipogi ir tas vietas, kuriose yra susikaupusi drėgmė (vieta, kurioje temperatūra yra žymiai mažesnė negu rasos taško temperatūra), o drėgmė susidaro todėl, nes ore esantys garai kondensuojasi ant šaltų paviršių. Termovizorių kameros pasižymi ypatingu jautrumu, todėl jos fiksuoja kiekvieną net ir labai mažą esantį drėgmės kiekį. Visa tai yra labai aktualu kuomet yra norima greitesniu būdu išdžiovinti patalpas, užkirti kelią kitiems neigiamiems padariniams, tokiems kaip pelėsis arba grybelis, kurie yra labai pavojingi žmonių sveikatai (Viskas apie termoviziją…2006).
Bet svarbiausia yra tai, kad termovizoriaus pateikti duomenys būtų tinkamai paaiškinami. Termovizija – labai įvairi sritis, kuri apima keletą mokslo šakų, todėl tie asmenys, kurie naudoja termovizinę įrangą privalo žinoti kaip veikia infraraudonieji spinduliai, kokie yra termodinamikos dėsniai, šilumos mainai, kokios yra bekontakčių įrenginių ypatybės, kokia yra optinė geba, fokusavimas, skyra, atpindžio atpažinimas. Tinkamam termovizoriaus gautų duomenų panaudojimui, supratimui ir paaiškinimui visų pirma reikėtų suprasti tiriamuosius procesus. Kaip pavyzdį būtų galima paimti statybas, nes statybose – yra privalu išmanyti statinių specifiką, kam tie statiniai yra skirti, koks yra šiluminis laidumas, žinoti optimalias drėgmės ir šilumos sąlygas.
Apibendrinant būtų galima teigti, kad termovizija tai vienas iš lengviausių ir patikimiausių būdų konstrukcinio broko nustatymui, kuris yra lemiamas dėl esamo per didelio drėgnumo, oro tarpų susidarymo bei taipogi ir šilumos nuotėkio. Termovizijos technologija yra labai patogi naudojimui, kuomet būsimų/esamų pastatų savininkai nori patogiai atlikti langų, sotųg, durų, statinio kampų vietinę inspekciją tiek išorinėje, tiek ir viduje. Kuomet yra tiriamas statinio stogas didžiulis dėmesys yra skiriamas į tas vietas, kuriose labiausiai kaupiasi drėgmė, nes vanduo turi didesnę šiluminę talpą, todėl kiekvieną rytą yra ieškoma šaltų taškų, o kiekvieną vakarą yra ieškoma šiltų taškų, kurie gali nurodyti vandens susikaupimo vietas. Termovizoriaus dėka galima pamatyti tikrinamo lango deformaciją, išsiaiškinti kokias problemas kelia pats langas ir kodėl jis yra netinkamai įstatytas. Termovizinis tyrimas yra naudingas tuomet kai pastatui dar nėra atlikta renovacija. Termovizoriai tiksliai nurodo kokie yra pastato pažeidimai.
PRAKTINIS SKYRIUS
Kad atlikti šį termovizorinį tyrimą buvo panaudotas „EasIR-4“ termovizorius. Tyriamajam objektui buvo parinkta Vilniaus technologijų ir dizaino kolegijos mažoji sporto salė esanti Vilniuje, adresu Antakalnio g. 54. Pastate buvo nagrinėjamos vietos, kur yra didžiausi šilumos nuostoliai.
IŠORĖ
Šioje nuotraukoje matomas mūsų Kolegijos sporto salės langas. Pro šio lango rėmus veržiasi šiluma į lauką. Per šio lango šalčio tiltelius prarandama šilumos maždaug apie 5.8° C. Didžiausia temperatūra užfiksuota viršutinėje kairėje lango pusėje.
VIDUS
Šioje nuotraukoje matome tą patį langą iš vidinės pusės. Situacija identiška. Šalčio tilteliai yra lango rėmuose pro kuriuos yra prarandama šiluma. Temperatūrų skirtumas 4.2 ° C. Daugiausia šilumos prarandama toje pačioje lango zonoje. Čia žemiausia temperatūra yra 11.3 ° C., o aukščiausia 16.6 ° C.
IŠVADOS
Mokslinės literatūros analizės metu paaiškėjo, kad termovizorius – tai tam tikras prietaisas, kuris fiksuoja infraraudonuosius spindulius, juos performuoja į tam tikrus elektrinius signalus ir tuos elektrinius signalus lygina su turimos temperatūros etalonu, o proceso pabaigoje yra sudaromos termo nuotraukos arba dar kitaip vadinamos termogramos.
Atlikus mokslinės literatūros analizę išsiaiškinta, kad termovizorius statybose yra naudoajamas labai plačiai. Visų pirma termovizorius statybose dažniausiai yra naudojamas pastatų izoliaciniam tyrimui. Šilumos kameros dėka yra parodomos visos vietos, kuriuose iš statinio vidaus šiluma patenka į išorę. Reikia paminėti ir tai, kad visiškai tikslių šilumos praradimų išmatuoti yra neįmanoma, tačiau termovizoriaus dėka jau iš pat pirmo žvilgsnio yra įmanoma pastebėti, kurie pastato elementai reikalauja labai daug dėmesio.
LITERATŪROS SĄRAŠAS
Masaitis, S. (2009). Termovizijos taikymas, pastatų termovizinė analizė. Kaunas: Lietuvos energetikos institutas.
Viskas apie termoviziją (2006). Prieiga per internetą: http://www.termovizija.lt/?page=staticpage&id=1&pageId=1 (žiūrėta 2016-12-08).
FLIR (2011). Thermal imaging guidebook for industrial applications. Prieiga per internetą: http://www.flirmedia.com/MMC/THG/Brochures/T820264/T820264_EN.pdf (žiūrėta 2016-12-08).