Тепловизионное обследование квартиры в жилом доме средней этажности

- 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 [15].

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

, ,(2.2)

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. В методических указаниях [13] удаленность мест установки тепловизора от поверхности объекта следует определять по формуле:

, ,(2.3)

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 (2.2) и (2.3) взаимно дополняют друг друга, обозначая в первом случае минимальное, а во втором - максимальное расстояние проведения тепловизионной съемки объекта контроля.

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.

3. ТЕПЛОВИЗИОННОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ КВАРТИРЫ В ЖИЛОМ ДОМЕ СРЕДНЕЙ ЭТАЖНОСТИ (Г. ВОЛОГДА)

Обработка результатов тепловизионного обследования при проведении качественного анализа теплового состояния объекта заключается в обработке и расшифровке термограмм. Записанные на носитель цифровой информации, которым обычно выступает карта памяти формата SD, термограммы впоследствии анализируют, на них идентифицируют зоны температурных аномалий, в итоге чего принимают решение о соответствии аномалии скрытому дефекту или конструктивным особенностям контролируемого объекта. Для наглядности представления результатов термографирования рекомендуется компьютерное совмещение видимого и теплового изображений одного и того же участка конструкции или оконтуривание дефектных зон на видимом изображении после их обнаружения на термограммах. Современные тепловизоры позволяют выполнять эти операции (например, тепловизор модели Testo 875-2 имеет встроенную цифровую камеру для одновременного получения с тепловым изображением фотокадра, а также возможности программной среды позволяют накладывать видимое изображение на термограмму при помощи технологии TwinPix).

Оценку тепловых дефектов следует проводить как по величине температурного перепада в зоне тепловой аномалии, так и методом сравнения с реперным (базовым) участком. Тепловые аномалии (рисунок 3.1) отображаются на термограммах в виде областей повышенной или пониженной температуры, которые могут соответствовать следующим факторам [16]:

1) конструктивным особенностям объекта контроля;

2) неоднородностям коэффициента излучения поверхности;

3) неоднородностям теплообмена с окружающей средой (например, в связи с неоднородностью или неравномерной толщиной тепловой изоляции);

4) строительным дефектам конструкции.

Обработку тепловых изображений производят с помощью специального программного обеспечения, разрабатываемого в составе методических документов и технологических инструкций по тепловому контролю и учитывающего особенности процесса теплопередачи в контролируемых объектах.

Рисунок 3.1 - Тепловое изображение (на рисунке отчетливо просматриваются избыточные тепловые потери под плитой перекрытия)

По результатам тепловизионного обследования составляют протокол (технический отчет) с заключением о состоянии строительного объекта. Методическими документами по техническому диагностированию (освидетельствованию) технических устройств и сооружений может быть предусмотрена необходимость оформления других документов по результатам теплового контроля, которые, как правило, оформляют в виде приложений к протоколу.

3.1 Обработка термограмм в прикладной программной среде IRSoft

Основную часть технического отчета составляют термограммы с изображением элементов объекта теплового 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 дальнейшей 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 [17].

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

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 3.2. Для быстрого доступа файла к интерфейсу программы имеется возможность открыть требуемый файл непосредственно двойным нажатием на него левой кнопкой мыши.

Большую роль в отображении и обработке термограммы играет функциональная панель, состоящая из трех элементов (рисунок 3.3): Панель инструментов(1), Рабочая область(2) и Строка состояния(3).

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 3.3): {Анализ}, {Отчет}, {Камера} и {Настройки}. Характер функций / команд обусловлен выбранной пользователем вкладкой.

Рисунок 3.2 - Выбор файла теплового изображения через меню «Открыть»

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 на тепловом изображении. Программа содержит огромное количество цветов и оттенков, которые позволяют корректировать цветовое изображение точки, прямоугольника, круга, определяющих область исследований на термограмме;

Рисунок 3.3 - Структура функциональной панели программы IRSoft 2.7

- меню {Параметр}: настройка параметров тепловизионной съемки. Данное меню предназначено для корректировки параметров окружающей среды: коэффициента излучения , температуры , , относительной влажности воздуха , , и 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 по умолчанию) температура точки росы составит ;

- 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, рисунок 3.4) 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;

Рисунок 3.4 - Тепловизор Testo 882 с функцией аудиокомментариев

- 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 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 3.5), 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;

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

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

Рисунок 3.5 - Процесс маркировки теплового и видимого изображений

В случае правильного исполнения всех указаний наложение видимого объекта на термограмму будет качественным, не смещенным. Результат позволит находить в требуемых точках видимого изображения значения температуры;

- меню {Настройки}: использование текущих настроек изображения при анализе других термограмм. К таким настройкам относятся: Палитра; Температурная шкала; Температурные границы; Изотерма; Коэффициент излучения; Отраженная температура; Окружающие условия (температура, относительная влажность, точка росы); 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}.

Функция настройки во вкладке {Камера} позволяет выполнять настройки тепловизора при помощи 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 [18].

Настройка программы может быть произведена во вкладке {Настройки}:

- меню {Макет}: определение способа размещения диалогового окна {Тепловое изображение}, служащее местом обработки термограмм в Рабочей области(2) программы (рисунок 3.3). 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 придает 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;

- меню {Единица измерения температуры}: представление значений температуры в различных физических единицах измерения. В данном случае такими единицами измерения температуры могут стать градус Цельсия, , и градус 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, Серебро 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 функцию {Краткая справка} 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;

- 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(2) предназначена для представления сведений и внесения правок. Вид представления рабочей области зависит от выбранного формата страницы. Функции рабочей области разделены на семь групп (рисунок 3.3): {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;

- создание гистограммы. Для заданной инфракрасной области изображения программа строит температурный рельеф {Гистограмма(2.3)} с указанием минимального, максимального и среднего значений температуры;

- создание температурного профиля. Для заданной инфракрасной области изображения программа строит термопрофилограмму {Профиль(2.6)} с указанием минимального, максимального и среднего значений температуры также как и для температурного рельефа и др.

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. Таким образом, неактуальные температурные диапазоны будут скрыты;

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

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

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

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

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

- величина коэффициента излучения ;

- значение отраженной температуры , ;

- примечание (оставление записей при необходимости).

В окне документа {Действительное изображение(2.5)} имеются следующие функциональные возможности:

- импортирование / экспортирование реального изображения;

- копирование / вставка реального изображения в буфер обмена;

- удаление реального изображения и др.

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

В Строке состояния(3) (рисунок 3.3) выводятся сведения о текущем тепловом изображении. Здесь приводится следующая информация: дата и время записи термограммы; минимальное, среднее и максимальное значения температур на текущем инфракрасном снимке. В данной части функциональной панели программы можно изменить вид рабочей области: {Регистровые закладки} или {Окна каскадом}, о которых подробно рассказано выше.

3.2 Результаты тепловизионного обследования жилой квартиры

Тепловизионное обследование состояния наружных ограждающих конструкций строительного объекта, расположенного на территории Вологды, выполнено в натурных условиях 09 «ноября» 2015 г. тепловизором Testo 875-2, технические характеристики которого приведены в приложении 3.

Время проведения наружной тепловизионной съемки: 09.50-10.20.

Объектом испытаний стали участки наружных ограждений здания: наружная стена, балкон, оконный блок, а также элементы системы отопления.

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

Параметры наружной тепловизионной съемки: , , ветер юго-западный, средняя скорость ветра , , (силикатный кирпич по преимуществу, приложение 1).

Параметры внутренней тепловизионной съемки: , , (бумага), (стекло) по приложению 1.

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

Основная часть выпускной квалификационной работы содержит ключевые результаты тепловизионной 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.

На термограммах более холодные участки отображаются более темным цветом по отношению к более теплым участкам. Таким образом определить, например, подсос воздуха внутрь здания или утечку теплоты из него несложно.

Тепловизионное обследование ограждающих конструкций жилого здания (таблица 3.1) 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. При выполнении тепловизионной съемки учтены основные требования ее проведения, представленные во втором разделе выпускной квалификационной работы.

Таблица 3.1 - Некоторые результаты тепловизионного обследования жилой квартиры

№ п/п	Видимое изображение	Тепловое изображение (термограмма)
1	2	3
Наружная тепловизионная съемка
1.
Примечание: Элемент - «Приставной балкон» (2 этаж) Реперные точки - М1: -6,1 oC; М2: -5,6 oC; М3: -4,6 oC Заключение - тепловая картина балкона (коробка и остекление) практически однородна Рекомендации - наружная обшивка балкона виниловым сайдингом
2.
Примечание: Элемент - «Оконный блок» (2 этаж) Реперные точки - М1: -6,5 oC; М2: -0,9 oC; М3: -3,1 oC; М4: -2,7 oC Заключение - тепловые потери через оконный блок и нишу отопительного прибора в пределах нормы. Наблюдаются незначительные избыточные тепловые потери через вертикальный стык здания, образованный торцевым выступом стены и фасадом Рекомендации - тепловая изоляция вертикального стыка (в случае необходимости)
Внутренняя тепловизионная съемка
3.
Элемент - «Оконный блок» Реперные точки - М1: 15,9 oC; М2: 12,0 oC; М3: 11,1 oC; М4: 7,6 oC; М5: 25,4 oC; М6: 46,9 oC; М7: 50,8 oC Заключение - избыточные тепловые потери через неплотные стыки окна Рекомендации - стыки между рамой окна и створками, а также по внешнему периметру рамы забить ватой, поролоном или паклей и заклеить малярным скотчем (первый вариант). Замена установленного окна в деревянном переплете на энергосберегающий стеклопакет с качественным профилем (например, KBE 88 мм) (второй вариант)
4.
Примечание: Элемент - «Стояк системы отопления» Реперные точки - М1: 27,3 oC; М2: 21,1 oC; М3: 9,6 oC; М4: 56,1 oC; М5: 51,2 oC Заключение - тепловая картина внутренней поверхности стены в целом однородна. Засор стояков водяного отопления не обнаружен Рекомендации - нет
5.
Примечание: Элемент - «Подводка к отопительному прибору» Реперные точки - М1: 23,3 oC; М2: 15,3 oC; М3: 51,7 oC; М4: 51,3 oC; М5: 51,5 oC; М6: 50,4 oC; М7: 57,1 oC Заключение - засор трубопроводов не обнаружен Рекомендации - нет
6.
Примечание: Элемент - «Отопительный прибор» Реперные точки - М1: 21,0 oC; М2: 14,6 oC; М3: 51,7 oC; М4: 51,9 oC; М5: 49,3 oC; М6: 45,0 oC Заключение - засор секций отопительного прибора не обнаружен Рекомендации - нет
7.
Примечание: Элемент - «Балконная дверь» Реперные точки - М1: 20,5 oC; М2: 14,9 oC; М3: 11,2 oC; М4: 16,7 oC; М5: 18,4 oC; М6: 22,5 oC Заключение - избыточные тепловые потери через неплотные стыки балконной двери Рекомендации - проверка качества и замена резинового уплотнителя, регулировка или перепакечивание балконной двери
Влажностное поле
8.
Примечание: Элемент - «Оконный блок» Реперные точки - белый / зеленый: ц = 0-64 %, не критично; желтый / оранжевый: ц = 65-80 %, потенциально критично; красный: ц > 80 %, критично

4. ОЦЕНКА СТОИМОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ ТЕПЛОВИЗИОННОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ ОБЪЕКТА КОНТРОЛЯ

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.

Критерии ценообразования на услуги тепловизионного обследования:

1) вид услуги по тепловизионной съемке. Работа по тепловизионному обследованию может включать в себя как изучение теплового состояния отдельного элемента здания (фрагмента стены, светопрозрачной конструкции), так и здания в целом. Кроме того, важно, от кого идет заявка и с кем будет заключен договор на оказание данных услуг: с физическим (жильцом индивидуального дома или отдельной квартиры) или юридическим (предприятием) лицом;

2) тип и геометрические параметры объекта обследования (этажность, площадь этажа, строительный объем здания) являются первостепенными показателями стоимости услуг. Чем крупнее по габаритам здание, тем больше требуется времени на выполнение тепловизионного мониторинга его отдельных элементов. Время работы аккумулятора тепловизора составляет в среднем , куда следует включить не только сам процесс тепловизионной съемки, но и время, затрачиваемое на смену или перемещение объектива с одного элемента тепловизионного контроля на другой (например, с оконного ограждения на межпанельный стык, с фасада на торцевую часть здания). Это может вызвать потребность в дополнительных выездах на объект, а, значит, и затратах на транспортные услуги. Обычно Исполнитель формирует базовую стоимость тепловизионного обследования в зависимости от этажности и отапливаемой площади каждого этажа строительного объекта. Итоговая цена является произведением базовой цены на корректирующий многофакторный коэффициент.

Результаты тепловизионного обследования могут быть переданы Заказчику на электронном и (или) бумажном носителях. В первом случае это могут быть термограммы, конвертированные в формат изображения: .jpg, .gif, .tif, .bmp и т. п. Второй вариант предусматривает составление и печать отчета о проведении тепловизионной съемки объекта контроля. В среднем размер отчета составляет 15-25 страниц, а печать - цветная (в ином случае термограммы, приведенные в отчете, не смогут охарактеризовать объект). Стоимость отчета может широко варьироваться в зависимости от технической сложности его составления (количество термограмм, их анализ, заключение, рекомендации по устранению выявленных тепловых дефектов и т. д.) и может составлять от базовой стоимости тепловизионной съемки. К дополнительным денежным затратам, которые также должны быть включены в итоговую стоимость тепловизионного обследования, следует отнести транспортные расходы, растущие с увеличением дистанции между Исполнителем и объектом обследования (кроме того, возможны многократные поездки). Например, прейскурант цен может выглядеть следующим образом: дистанция до объекта обследования - ; - ; -

Рассмотрим некоторые методические рекомендации, а также конкретные примеры оценки стоимости проведения тепловизионной съемки.

В прейскуранте ОРГРЭС [19] в разделе «Инфракрасный контроль состояния энергетического оборудования и технологических сооружений» приводится следующая информация: «Проверка теплоизоляции технологических, административных, жилых зданий и сооружений». Работа предусматривает проверку теплоизоляции одного технологического, административного здания или сооружения объемом . В объем работы входят следующие пункты:

1) ознакомление Исполнителя с запросом Заказчика, составление сметно-договорной документации;

2) подбор и ознакомление с нормативно-технической, строительной и справочной документацией;

3) подготовка тепловизора и вспомогательных устройств к работе;

4) снятие тепловых полей контролируемого здания, регистрация в инфракрасном и видимом спектрах;

5) анализ полученных результатов. Составление протокола обследования.

В таблице 4.1 по данным видам услуг приведены расценки.

Таблица 4.1 - Стоимость работы на одно здание или сооружение

№ п/п	Краткое содержание работы	Стоимость, руб.
1	2	3
1.	Ознакомление Исполнителя с запросом Заказчика, составление сметно-договорной документации	10 260,00
2.	Ознакомление с нормативно-технической, строительной и справочной документацией	40 565,00
3.	Подготовка тепловизора и вспомогательных устройств к тепловизионной съемке	39 140,00
4.	Тепловизионное обследование	73 340,00
5.	Анализ результатов. Составление отчета-протокола	249 470,00
Итого:	412 775,00

При изменении технических условий или объема работы стоимость определяется со следующими коэффициентами:

- при определении тепловых потерь строительных конструкций;

- при обработке результатов измерений на компьютере;

- при выдаче заказчику фототермограмм;

- на каждое последующее здание при одновременном обследовании на одном объекте нескольких зданий;

- на каждые увеличения или уменьшения объема здания (сооружения) против предусмотренных .

Существенный недостаток данного варианта оценки стоимости выполнения тепловизионного обследования заключается в том, что прейскурант содержит отпускные стоимости работ, рассчитанные исходя из условия минимального уровня заработной платы, установленного законодательством РФ по состоянию на 01.04.1993 г. На момент выполнения тепловизирования объекта (четвертый квартал 2015 г.) пересчет выполнить крайне проблематично.

Теперь рассмотрим пример коммерческого предложения типовой компании (таблица 4.2), занимающейся услугами в области термографирования строительных объектов. В стоимость тепловизионного обследования входит:

1) выезд квалифицированного специалиста;

2) полное или частичное (фрагментарное) обследование объекта в зависимости от пожеланий Заказчика;

3) составления отчета-протокола;

4) комментарии и рекомендации специалистов;

5) отправка отчета в электронном виде Заказчику.

Дополнительные денежные затраты (например, за выезд на объект) на проведение тепловизионной съемки не предусмотрены. Исключение составляет выезд за пределы города по тарифу за .

После получения отчета Заказчик наглядно будет видеть все дефекты (при их наличии) объекта теплового контроля.

Стоимость тепловизионного обследования окупается, как правило, менее чем за год, в зависимости от состояния объекта, обычно в случаев устранение дефектов практически не затратное. Компания предоставляет возможность взять тепловизор в аренду, что существенно сэкономит бюджет Заказчика, особенно при проверке нескольких объектов контроля.

Таблица 4.2 - Коммерческое предложение типовой компании

№ п/п	Наименование объекта	Прочее	Цена, руб.
1	2		3
1.	Квартира	однокомнатная	3 000,00
		двухкомнатная	3 500,00
		трехкомнатная	4 000,00
2.	Коттедж, дачный дом	до 99 м2	6 000,00
		от 100 м2 до 199 м2	6 500,00
		от 200 м2 до 299 м2	8 000,00
		более 300 м2	договорная
3.	Гараж	-	от 2 500,00
4.	Здание	-	от 10 000,00
5.	Поиск замыканий, скрытой проводки и обрывов	-	от 2 500,00
6.	Определение места течи труб	-	от 2 500,00
7.	Составление отчета	-	бесплатно

Уменьшить стоимость тепловизионного обследования компания предлагает с помощью системы скидок:

1) при обследовании нескольких объектов, расположенных не далеко друг от друга, скидка составляет от до ;

2) при повторном заказе (к примеру, после устранения недочетов, для объективного определения качества выполненных работ) - скидка до .

Таким образом, первичное тепловизионное обследование трехкомнатной жилой квартиры, расположенной на территории города, с предоставлением отчета в электронном виде составит, согласно таблице 4.2,

5. АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕПЛОВИЗИОННОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ

Тепловизионное обследование зданий и сооружений проводится с целью обнаружения тепловых потерь в энергопотребляющем объекте. Картина тепловых потоков наглядно демонстрирует уровень тепловых потерь, мотивирует человека провести работы по тепловой изоляции стен, цоколя, чердака, установке стеклопакетов и т. п. Тепловизионное обследование зданий выполняется тепловизором. Полученная картинка (термограмма) тепловизионного обследования демонстрирует место и величину тепловых потерь.

Тепловизор для обследования зданий включает в себя экран, объектив, матрицу, фотоприемник, чип памяти (рисунок 5.1). Отражение исследуемого предмета проходит через систему линз объектива и ложится на фотоприемник, где вызывают изменение электрических свойств. Это изменение фиксируется электронной схемой, и она дает сигнал, сигнал перерабатывается в цифровой и передается на блок изображения. В блоке каждому цифровому сигналу соответствует определенный цвет, появляющийся на экране.

Рисунок 5.1 - Общая конструкция тепловизора на примере Fluke Ti25

Диагностика тепловизором производится в любых отапливаемых зданиях: жилых (дома и дачи, квартиры многоэтажных зданий), общественных (концертные залы, развлекательные центры, кафе) и производственных (цеха, мастерские). В целом, тепловизионное обследование светопрозрачных конструкций показывает, что максимальные утечки теплоты (до от общего количества тепловых потерь) происходят через неутепленные окна. Замена старых окон стеклопакетами значительно сокращает размер тепловых потерь.

Тепловизионное обследование зданий и сооружений является неразрушающим высокоточным методом контроля тепловых потерь.

Для повышения точности проводимых измерений и получения дополнительной информации о тепловом состоянии объекта контроля, как правило, одного прибора тепловизионного наблюдения недостаточно. В таблице 5.1 представлена метрологическая карта средств измерения, которые необходимы для автоматизации тепловизионного обследования.

Таблица 5.1 - Метрологическая карта средств измерения - все приборы электронно-вычислительные

№ п/п	Наименование оборудования	Пределы измерений	Диапазон показания шкалы прибора	Длина шкалы	Цена деления прибора	Чувствительность прибора	Класс точности	Погрешность измерения
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1.	Тепловизор Testo 875-2 - для проведения тепловизионной съемки объекта контроля	от -20 єC до 100 єС / от 0 єС до 280 єC (переключаемый)	-	-	-	< 0,05 оС при 30 єC	-	±2 єC или ±2 % от измер. знач.
2.	Инфракрасный термометр (пирометр) Testo 830-T1 - для проверки показаний тепловизора (бесконтактным методом)	от -30 оС до 400 оС	-	-	-	0,1 оС	-	±1,5 оC / ±1,5 % (от 0,1 оС до 400 оС), ±2,0 оС / ±2 % (от -30 оС до 0 оС)
3.	Поверхностный стик температуры Testo 905-T2 - для проверки показаний тепловизора (контактным методом) и определения фактического коэффициента теплового излучения поверхности объекта контроля (требуется для корректировки тепловых изображений)	от -50 оС до 350 оС / до 500 оС при краткосрочных измерениях (1-2 минуты)	-	-	-	0,1 оС	-	±1 оC / ±1 % от изм. знач.
4.	Термогигрометр Testo 610 - для определения температуры и относительной влажности окружающей среды (требуется для корректировки тепловых изображений)	от -10 оС до 50 оС / от 0 % до 100 %	-	-	-	0,1 оС / 0,1 %	-	±0,5 оC / ±2,5 % (от 5 % до 95 %)
5.	Лазерный дальномер Bosch GLM 40 Professional - для определения точного расстояния между объективом измерительного прибора и поверхностью объекта контроля (требуется для корректировки тепловых изображений)	от 0,15 м до 40 м	-	-	-	0,001 м	-	±1,5 мм

6. ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

6.1 Особенности инфракрасного излучения

Инфракрасный нагрев - это нагрев материалов электромагнитным излучением с длиной волны (инфракрасное излучение). Инфракрасный нагрев основан на свойстве материалов поглощать излучение в данном диапазоне длин волн. При соответствующем подборе спектра испускания инфракрасного излучателя достигается глубинный или поверхностный нагрев облучаемого тела, а также его локальная сушка без нагрева всего объекта. Впервые инфракрасный нагрев в промышленном масштабе был применен в 30-х гг. XX века в США на заводах Форда для обжига эмали на кузовах автомобилей [1].

Источником энергии при инфракрасном нагреве служат инфракрасные излучатели, состоящие из источника энергии (нагретого тела) и отражателя. В зависимости от степени нагрева источников их условно подразделяют на низкотемпературные, нагреваемые до температур менее ; среднетемпературные - от до ; высокотемпературные - выше . В качестве источников теплового излучения применяют: трубчатые электрические нагреватели; зеркальные сушильные лампы; электрические нагреватели, состоящие из вольфрамовой спирали, которая помещена в герметическую кварцевую трубку, наполненную инертным газом и парами йода и др. Установки инфракрасного нагрева представляют собой камеры, туннели или колпаки, размеры и формы которых соответствуют размерам и форме обрабатываемых изделий. Излучатели укрепляют на внутренней стороне установки; расстояние между ними и поверхностью нагреваемых предметов обычно составляет . В промышленности инфракрасный нагрев широко применяют для нагрева до сравнительно небольших температур низкими тепловыми потоками (сушка лакокрасочных материалов, овощей, фруктов; нагрев термопластических материалов перед формованием; вулканизация каучука и др.).

Инфракрасное излучение генерируется любым нагретым телом. Тела, имеющие температуру выше , являются источником коротковолнового инфракрасного излучения.

Одной из количественных характеристик излучения является интенсивность теплового облучения , или , которую можно определить как энергию, излучаемую с единицы площади в единицу времени.

В зависимости от длины волны изменяется проникающая способность инфракрасного излучения. Наибольшую проникающую способность имеет коротковолновое инфракрасное излучение (), которое проникает в ткани человека на глубину в несколько сантиметров. Инфракрасные лучи длинноволнового диапазона () задерживаются в поверхностных слоях кожи.

6.2 Воздействие инфракрасного излучения на человека

Воздействие инфракрасного излучения может быть общим и локальным. При длинноволновом излучении повышается температура поверхности тела, а при коротковолновом - изменяется температура легких, головного мозга, почек и некоторых других органов человека. Значительное изменение общей температуры тела (на ) происходит при облучении инфракрасными лучами большой интенсивности. Воздействуя на мозговую ткань, коротковолновое излучение вызывает «солнечный удар». Человек при этом ощущает головную боль, головокружение, учащение пульса и дыхания, нарушение координации движений, возможна потеря сознания [20].

6.3 Воздействие инфракрасного излучения на окружающую среду

Тепловая радиация повышает температуру окружающей среды, ухудшает ее микроклимат, что может привести к перегреву организма.

В производственных условиях тепловая энергия выделяется [20]:

- от плавильных, нагревательных печей и других термических устройств;

- от остывания нагретых или расплавленных металлов и др.

Около тепловой энергии распространяется в окружающей среде путем инфракрасного излучения. Лучистая энергия, проходя почти без потерь энергии пространство, снова превращается в тепловую энергию.

Тепловое излучение не оказывает непосредственного воздействия на окружающий воздух, свободно пронизывая его.

Производственные источники лучистой теплоты по характеру излучения можно разделить на четыре группы:

1) с температурой излучающей поверхности до (наружная поверхность термических печей и др.). Их спектр содержит инфракрасные лучи с длиной волны ;

2) с температурой поверхности от до (открытое пламя, расплавленный чугун и др.). Их спектр содержит преимущественно инфракрасные лучи с длиной волны ;

3) с температурой от до (расплавленная сталь и др.). Их спектр содержит как инфракрасные лучи вплоть до коротких с длиной волны , так и видимые большой яркости;

4) с температурой выше (пламя электродуговых печей, сварочных аппаратов и др.). Их спектр излучения содержит, наряду с инфракрасными и видимыми лучами, ультрафиолетовые лучи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В выпускной квалификационной работе решены следующие задачи:

1) рассмотрена история открытия инфракрасного излучения, представлены основы теории радиационно-лучистого теплообмена, куда входят законы Планка, Вина, Кирхгофа, Стефана-Больцмана и Ламберта. Кроме того, изучен закон излучения между двумя телами на расстоянии;

2) раскрыты особенности и область применения тепловизоров в строительстве и энергетике, приведена их классификация, дано описание принципа работы, изучены технические характеристики современных устройств;

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

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

5) представлены в виде отчета результаты термографирования квартиры в жилом доме, куда вошли видимые изображения, термограммы и их анализ, реперные точки, заключения. По результатам тепловизирования строительного объекта сделаны соответствующие выводы и рекомендации;

6) проанализированы прейскуранты различных компаний, работающих в сфере услуг по термографированию строительных объектов;

7) рассмотрены вопросы автоматизации тепловизионного обследования;

8) раскрыты экологические аспекты инфракрасного излучения.

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 жилого 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.

3. 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.

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

5. Гребер, Г. Основы учения о теплообмене: перевод с нем. / Г. Гребер,
С. Эрк, У. Григулль; под ред. А.А. Гухмана. - М.: Изд-во иностранной литературы, 1958. - 567 с.

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

7. Криксунов, Л.З. Тепловизоры: справочник / Л.З. Криксунов, Г.А. Падалко. - К.: Технiка, 1987. - 166 с.

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

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

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

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

12. 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.

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

14. Строительные нормы и правила. Тепловая защита зданий: СНиП 23-02-2003 / Госстрой России. - Введ. 01.10.2003. - М., 2003. - 29 с.

15. 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.

16. Методические рекомендации о порядке проведения теплового контроля технических устройств и сооружений, применяемых и эксплуатируемых на опасных производственных объектах: РД 13-04-2006 / под общ. ред. К.Б. Пуликовского. - М.: Открытое акционерное общество «Научно-технический центр по безопасности в промышленности», 2007. - 32 с.

17. Программное обеспечение IRSoft. Руководство пользователя. - М.: ООО «Тэсто Рус», 2011. - 46 с.

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

19. Прейскурант на экспериментально-наладочные работы и работы по совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей: утв. Минэнерго СССР 11.09.1991. - Введ. 08.12.1992. - М.: СПО ОРГРЭС, 1992. - 106 с.

20. Зеркалов, Д.В. Экологическая безопасность: учебное пособие / Д.В. Зеркалов. - К.: Основа, 2009. - 513 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

(справочное)

Коэффициенты теплового излучения и поглощения различных строительных материалов (проводников и диэлектриков)

Таблица П2.1 - Значения относительного коэффициента теплового излучения е (при температурах 0-150 оC) и относительного коэффициента поглощения солнечной радиации p (при температуре около 6000 оС) поверхностями различных строительных материалов

№ п/п	Наименование материала и состояние поверхности	е	p
1	2	3	4
1.	Мрамор шлифованный:
	серый	0,93	0,30
	темный	0,93	0,65
2.	Гранит серый светлый полированный	0,42	0,80
3.	Известняк шлифованный:
	светлый	0,40	0,35
	темный	0,40	0,50
4.	Песчаник шлифованный:
	желто-коричневый	-	0,54
	светлый	-	0,62
	красный	0,57	0,73
5.	Кирпич обыкновенный:
	красный / силикатный	0,93	0,70/0,60
	светло-коричневый	-	0,55
	глазурованный белый	-	0,26
6.	Бетон, гладкая поверхность	0,62	0,54-0,65
7.	Штукатурка:
	светлая	0,91	0,42
	темная	0,94	0,73
8.	Дерево:
	неокрашенное	0,7-0,9	0,59
	окрашенное светло-желтое	-	0,60
9.	Асбест белый	0,96	0,42
10.	Рубероид	0,93	0,76-0,94
11.	Толь черный	0,91	0,86-0,88
12.	Железо:
	полированное	0,128	0,45
	оцинкованное	0,28	0,64
13.	Асбоцемент белый	0,96	0,61
14.	Алюминий:
	матовый	0,055	0,52
	полированный	0,039-0,057	0,26
15.	Краски масляные:
	кармин светлый, красный	0,81	0,52
	ультрамарин (светлый)		0,64
	кобальт зеленый светлый		0,58
	марс коричневый		0,65
	кобальт фиолетовый		0,83
	зелень изумрудная		0,61
	охра золотистая		0,44
	охра красная		0,63
16.	Стекло оконное, д = 4,5 мм	0,94	0,04
17.	То же, д = 7,0 мм	0,94	0,076
18.	Бумага	0,97	-

Размещено на Allbest.ru