Тепловизоры и особенности определения теплопотери зданий

Сколько стоит обнаружение утечек тепла

В преддверии тепловизорного обследования дома возникает закономерный вопрос: что лучше — купить оборудование, взять его в аренду или обратиться к специализированным фирмам, предоставляющим соответствующие услуги?

Стоимость качественного тепловизора составляет несколько тысяч долларов. Хотя есть и компактные приборы, стоимость которых составляет 20–50 тысяч рублей.

В настоящее время на территории России широко проводятся обследования домов на предмет теплопотерь с применением тепловизоров. Стоимость таких услуг колеблется в зависимости от конкретного проверяемого объекта. Так, за проверку дома площадью до 150 м 2 придётся в среднем заплатить 4,5 тыс. рублей, до 350 м 2 — уже 6,5 тыс. рублей, а до 500 м 2 — 8,5 тыс. рублей. При обследовании квартиры затраты владельцев составят от 3 тыс. рублей за одну комнату до 5 тыс. рублей за пять комнат.

В любом случае, обнаружение точных мест утечек тепла позволит в дальнейшем гарантированно устранить такие проблемы и добиться существенной экономии финансов благодаря повышению (вплоть до 70%) эффективности отопления жилья. Следует учитывать и то, что устранение обнаруженных дефектов конструкции здания позволит нарастить срок его беспроблемной эксплуатации и в перспективе сократить потребности в ремонте.

Классификация систем теплоснабжения

Существует классификация систем теплоснабжения по различным признакам:

1. По мощности — различаются по дальности транспортировки тепла и количеству потребителей. Местные системы теплоснабжения находятся в одном или соседних помещениях. Нагрев и передача тепла воздуху объединены в одно устройство и располагаются в печи. В централизованных системах один источник обеспечивает обогрев нескольких помещений.
2. По источнику тепла. Выделяют районное теплоснабжение и теплофикацию. В первом случае источником отопления является котельная, а при теплофикации тепло обеспечивает ТЭЦ.
3. По виду теплоносителя выделяют водяные и паровые системы.

Теплоноситель, нагреваясь в котельной или ТЭЦ, переносит теплоту к приборам отопления и водоснабжения в зданиях и жилых домах.

Системы централизованного теплоснабжения должны соответствовать следующим требованиям:

• санитарно-гигиеническим — теплоноситель не оказывает неблагоприятного воздействия на условия помещений, обеспечивая среднюю температуру приборов нагрева в районе 70-80 градусов;
• технико-экономическим — пропорциональное соотношение цены трубопровода к расходу топлива для обогрева;
• эксплуатационным — наличие постоянного доступа для обеспечения регулировки уровня тепла в зависимости от температуры окружающей среды и времени года.

Прокладывают теплосети над и под землей, учитывая особенности местности, технические условия, температурные режимы эксплуатации, бюджет проекта.

Выбирая территорию для прокладки теплопровода, нужно учитывать безопасность, а также предусмотреть возможность быстрого доступа к сети в случае аварии или ремонта. С целью обеспечения надежности, сети теплоснабжения не прокладывают в общих каналах с газопроводами, трубами, проводящими кислород или сжатый воздух, в которых давление превышает 1,6 МПа.

Правила применения тепловизора

Главная задача тепловизионного обследования – безошибочно выявить потери тепла и дефекты в работе инженерных систем, а также обнаружить возможные слабые места жилого объекта на этапе строительства.

Тепловизионная диагностика зданий включает:

• обследование в длинноволновой ИК-области спектра в диапазоне 8-15 мкм;
• построение температурной карты исследуемых предметов и поверхностей;
• мониторинг динамики тепловых процессов;
• точный расчет тепловых потоков.

Проверку жилого объекта выполняют как снаружи, так и внутри здания. В первом случае инфракрасная съемка позволяет обнаружить грубые дефекты инфильтрации воздушных потоков через ограждающие конструкции дома и дефекты теплоизоляции. Во втором — выявить ошибки в функционировании отопительной системы и сети электроснабжения.

Проводить тепловизионную диагностику лучше в холодную пору, когда разница температурных показателей на улице и в доме составляет больше 10 градусов по шкале Цельсия

Чем выше перепад температур, тем точнее результаты проверки. Кроме того, чтобы получить корректные данные, обследуемый жилой объект должен бесперебойно отапливаться не меньше 2-х суток. В летний период обследовать здание тепловизором практически бесполезно из-за минимальной разницы температур.

Проверка зданий приемниками теплового излучения показывает распределение температурных полей по поверхностям предметов или конструкций в конкретный момент времени. Поэтому проведение съемки инфракрасной камерой сильно зависит от ряда условий, соблюдение которых критично для получения корректных результатов.

На работу прибора влияет сильный ветер, солнце и дождь. Под их воздействием дом будет охлаждаться или нагреваться, а значит проверку можно считать неэффективной. Обследуемые конструкции и поверхности не должны находиться в зоне попадания ярких прямых лучей солнца или отраженного излучения в течение 10-12 часов до старта тепловизионной диагностики.

Дверные и оконные блоки рекомендовано сохранять в фиксированном положении 12 часов перед съемкой инфракрасной камерой и в процессе проверки здания.

До начала обследования дома на устройстве необходимо выставить базовые настройки, а именно:

• установить нижний и верхний предел температуры;
• настроить диапазон тепловизионной съемки;
• выбрать уровень интенсивности.

Другие показатели регулируют в зависимости от типа теплоизоляции, материалов стен и перекрытий. Энергоаудит частного дома начинают с проверки фундамента, фасада и крыши здания.

На этом этапе очень важно провести тщательную диагностику, поскольку участки на одной плоскости значительно отличаются и приемники теплового излучения обязательно это покажут. После проверки внешней части приступают к диагностическим мероприятиям внутри жилого здания

Здесь выявляют около 85% всех строительных дефектов и неисправностей инженерных систем

После проверки внешней части приступают к диагностическим мероприятиям внутри жилого здания. Здесь выявляют около 85% всех строительных дефектов и неисправностей инженерных систем

Съемку проводят в направлении от оконных блоков к дверям, неспешно исследуя все технологические проемы и стены. При этом двери между комнатами оставляют открытыми, чтобы стабилизировать потоки нагретого воздуха и свести к минимуму вероятность погрешностей при измерениях.

Стены на время внутренней термографии здания необходимо освободить от ковров и картин, отслоившихся старых обоев и прочих предметов, которые препятствуют прямой видимости исследуемого объекта.

Дома, оснащенные радиаторами отопления, принято снимать только с внешней стороны. Диагностику фасадов проводят при благоприятных погодных условиях – отсутствии влажного тумана, задымленности, атмосферных осадков.

Настройка тепловизора до начала обследования здания

Настраиваем оборудование базовыми настройками:

1. Установка для верхнего
   и нижнего предела температуры.
2. Настройка диапазона термозахвата.
3. Выбор уровня тепловой защиты (иногда называют
   «интенсивность» и
   «отличие»).

Остальные настройки необходимо производить в соответствии
материалов
стен и типа теплоизоляции. Тепловизор позволяет произвести массу
дополнительных настроек, которые желательно все изучить. После
качественной настройки ИК-камерой легко выявить общие тепловые мосты,
такие как крепежные шпильки утеплителя или плохой теплоизоляционный
слой каркасных соединений сандвич панелей. Хорошо настроенный
тепловизор покажет все пустоты теплоизоляции. После тепловизионного
обследования внешней стороны здания, специалист термографии обычно
сразу переходит вовнутрь помещения. Здесь выявляются до 90% всех
строительных и отделочных дефектов. Как и в случае наружного осмотра,
идея заключается в сканировании дефектов поверхности. После
первоначальной проверки, большинство термографистов проветривают
помещение, чтобы сбросить внутреннее давление. Вентиляционным
сквозняком увеличивается расход воздуха и его утечки из здания через
трещины в стенах, полах и потолках. Таким образом, воздух иной
температуры скапливается в области трещин, создавая видимые перья в
тепловых изображениях.

Тепловизор и его применение

Тепловизором определяется тепловое излучение на исследуемой поверхности бесконтактным путем. Принцип функционирования сформирован на считывании инфракрасного излучения. Энергия инфракрасного света превращается в электрические импульсы, считываемые контроллером, после чего на экран поступает соответствующая информация. Эта информация представляется в виде цветового изображения, каждый цвет которого соответствует определенным значениям температур.

Важно обратить внимание! Главным узлом тепловизоров является матрица, которая бывает 2 видов исполнения: охлаждаемая и неохлаждаемая

Приборы с охлаждаемой матрицей очень дорогие, поэтому неохлаждаемые пользуются популярностью. Область применения прибора довольно широка, так как только в строительстве его используют для обнаружения теплопотерь жилых зданий и сооружений. Когда определяется место теплопотерь здания, принимаются соответствующие меры по их устранению, сокращая расходы на отоплении.

Внешний вид тепловизора

Помимо строительства, рассматриваемое устройство применяется в следующих сферах:

1. Военная техника. Применяют при проведении боевых действий
2. Морская техника. Используются для повышения безопасности морских и прибрежных объектов
3. Медицина. Применяются для выявления заболеваний
4. Охота. Ускоряется процесс выслеживания добычи

Интересно знать! Главным параметром рассматриваемых приборов является их чувствительность. Стандартные приборы имеют показатель чувствительности, равняющийся 0,1 градусу. Такой параметр чувствительности вполне подходит для выявления теплопотерь частных домов.

На чувствительность тепловизора влияет размер используемой матрицы поэтому, чем больше ее размер, тем выше значение чувствительных элементов. Чем выше чувствительность прибора, тем лучше он реагирует на температурные показатели, а значит, и картинка на дисплее будет более качественной.

Автоматизированные системы контроля и учета энергоресурсов (АСКУЭ)

Автоматизированная система контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ) представляет собой совокупность программно-аппаратного комплекса с первичными преобразователями информации (рис. 27).

В настоящее время такие системы строят по трехуровневому принципу (рис. 28). Как видно из рисунка на первом уровне находятся измерительные датчики, на втором – контроллеры сбора и обработки первичной информации, на третьем – компьютер для комплексной обработки и отображения информации.

АСКУЭ объединяет в себе:

• измерительные трансформаторы тока и напряжения;
• первичные приборы (счетчики электроэнергии различных типов от различных производителей);
• устройство сбора и передачи данных (УСПД);
• сервер БД, АРМы пользователей;
• развитые средства сбора и доставки данных – система поддерживает сбор данных по различным системам связи, в том числе, сеть Интернет, мобильные сети (GSM/GPRS) (рис. 29).

Рис. 27. Структурная схема АСКУЭ

Рис. 28. Трехуровневая схема построения АСКУЭ

К задачам АСКУЭ на предприятии относятся:

• автоматизированный коммерческий и технический учет электроэнергии, технической, теплофикационной, питьевой воды, пара, сжатого воздуха, природного и технического газов, нефтепродуктов, всех видов вторичных энергоресурсов по предприятию в целом, элементам его инфра- и интраструктуры;
• контроль энергопотребления относительно установленных норм расхода и ограничений по безопасности энергоснабжения;
• фиксация и сигнализация отклонений контролируемых параметров энергоучета;
• прогнозирование параметров энергоучета для планирования энергопотребления и автоматическое управление им, в том числе посредством потребителей-регуляторов;
• обеспечение внутреннего хозрасчета по энергоресурсам между цехами и подразделениями предприятия.

Рис. 29. Применение современных средств связи в АСКУЭ

Функционирование АСКУЭ происходит в реальном масштабе времени в рамках производственно-организационных структур предприятия (объединение – завод – цех – участок – установка), принадлежащих ему энергопроизводящих объектов (заводская ТЭЦ, подстанция, котельная), объектов непроизводственной сферы (поликлиники, детские сады, общежития и т. п.), а также коммерчески самостоятельных структур (субабонентов), связанных с данным предприятием по энергопотреблению (рис. 30).

Рис. 30. Организационная структура АСКУЭ предприятий

По организации работы различают централизованные и децентрализованные АСКУЭ. Централизованная АСКУЭ, обеспечивая всю полноту информации на уровне главного энергетика и руководства предприятия, ограничивает получение информации, возможности управления энергопотоками на низших уровнях, а также организацию обратных связей в контурах управления.

При децентрализованной структуре АСКУЭ используются контроллеры учета со встроенными табло и клавиатурой, подключенные через среду связи к ПЭВМ главного энергетика, местные ПЭВМ, что позволяет в реальном времени решать задачи учета, контроля управления энергопотреблением на уровне отдельных цехов, производств и объектов предприятия.

В жилищно-коммунальном хозяйстве внедрение здесь АСКУЭ дает возможность автоматизировать сбор данных с приборов учета в жилых домах, организовать учетно-управленческую деятельность городских коммунальных служб, упорядочить коммерческие отношения между поставщиками и коммунальными потребителями на основе реальных энергозатрат, наладить технический учет и регулирование потребления всех видов энергоресурсов, и прежде всего тепловой энергии, превалирующей в общих затратах энергии (рис. 31).

Рис. 31. АСКУЭ жилищно-коммунального сектора

Основная проблема в практической реализации АСКУЭ в ЖКХ – оснащение каждой квартиры индивидуальными счетчиками тепловой энергии, воды и электричества.

Как правильно пользоваться тепловизором

Позволить себе стать владельцем такого устройства, как тепловизор, может не каждый строитель. Покупают такие устройства организации, занимающиеся оценкой качества выполненных работ по строительству зданий или сооружений. Проверка тепловых потерь тепловизором может быть выполнена как самостоятельно, так и при помощи соответствующих организаций.

Если обратиться в соответствующую организацию, то стоимость исследовательских мероприятий будет зависеть от объема работ и затраченного времени. Определение теплопотерь проводится снаружи зданий и внутри. Проводит определение опытный специалист, используя при этом аппарат определитель потерь тепла. Результаты исследования фиксируются в виде фотоснимков, что способно делать большинство современных приборов. На основании исследований делается заключение с последующим предоставлением отчета.

Важно знать! Для определения теплопотерь зданий подходит не каждый день, что указывается в руководстве к прибору. Для выполнения правильного исследования нужно работы проводить весной или зимой

Причем в день исследования не должно быть солнца, так как солнечный свет значительно искажает показания. Отличия температурных значений внутри и снаружи зданий должны отличаться на значения не менее 15-20 градусов. Если процедура проводится внутри помещения, то лишние предметы удаляются

Для выполнения правильного исследования нужно работы проводить весной или зимой. Причем в день исследования не должно быть солнца, так как солнечный свет значительно искажает показания. Отличия температурных значений внутри и снаружи зданий должны отличаться на значения не менее 15-20 градусов. Если процедура проводится внутри помещения, то лишние предметы удаляются.

Применение тепловизора: что видно на экране прибора

При проведении выявления тепловых потерь опытным специалистом, заказчику не зачем тревожиться о качестве проводимых мероприятий. На основании результатов исследования можно приступить к устранению обнаруженных тепловых потерь.

Зачем это нужно

Обследование помещения или дома при помощи тепловизора нужно для обнаружения «слабых мест», через которые происходят теплопотери. Полученная в итоге общая картина демонстрирует такие участки для последующего проведения на них комплекса работ по утеплению площадей и элементов конструкций.

Данный способ выявляет некачественно проведенные строительные работы, и послужить доказательной базой при предъявлении претензий подрядчикам в судебном порядке. Застройщику также полезно проверить уровень монтажных работ, где видны несовершенства крыши, ограждений, или отопительных систем.

Все преимущества метода особенно ценны до начала эксплуатации площадей, но основная потребность в его проведении возникает только после обнаружения проблемы. Тепловизорная съемка выявит:

• Скрытые изъяны в строительных конструкциях (полости, щели, намокшие участки);
• Дефекты теплоизоляции, либо ее отсутствие;
• Дефекты монтажа дверей и оконных блоков;
• Участки с плохой гидроизоляцией (с высокой влажностью конструкций);
• Локализацию образования конденсата с высокой вероятностью поражения плесенью;
• Мостики холода;
• Неправильную работу вентиляционной системы (незначительный или чрезмерный воздухообмен);
• Нарушения системы отопления (воздушные пробки, утечка теплоносителя, забитые шлаком участки, нарушения циркуляции);
• Состояние электрической проводки (места перегрева);
• Аварии систем подачи воды и канализации (не герметичность стыков, порывы).

Некоторые заказчики с целью минимизации расходов просят обследовать объект без составления отчета. При этом будет выдана только термограмма требуемых поверхностей без выводов и формулировки проблем. Без должного опыта не все могут правильно разобраться в полученных данных.

Методика расчета минимально допустимой толщины тепловой изоляции

Формула расчета минимально допустимой толщины тепловой изоляции.

Минимально допустимая толщина теплоизоляции трубопроводов определяется максимально допустимыми значениями потерь теплоэнергии для единицы длины трубопровода. Эти нормы регламентированы СНиП 41-03-2003.

Многих интересует, что будет, если пренебречь нормами СНиП и допустить большие тепловые потери. Если оставить в стороне административно-правовой аспект этого вопроса и рассмотреть исключительно экономические последствия, то дело будет обстоять следующим образом.

В последние годы имеет место планомерное ужесточение подхода надзорных органов к рассмотрению и утверждению показателей технологически обусловленных тепловых потерь при транспортировке энергии. То есть с каждым годом теплоснабжающие организации могут включать в тариф (и тем самым перекладывать на плечи потребителей) все меньшие тепловые потери.

В соответствии с действующими нормативными документами потери, которые включаются в тариф, не могут быть больше установленных СНиП значений более, чем на определенную величину, которая жестко регламентируется. Как правило, эта величина ограничивается дополнительными теплопотерями через опоры трубопроводов и составляет порядка 15-20% от нормативных потерь.

Таблица расчета минимально допустимой толщины тепловой изоляции.

Нормативы тепловых потерь СНиПа от 2003 года примерно на 26% меньше, чем нормативы СНиПа от 1988 года, и практически в 2,5 раза меньше значений, установленных нормами 1959 года. Становится ясно, что альбомы проектных решений и прочая проектная документация, составленная до 2003 года, в основном не способны обеспечить соответствия теплопотерь современным требованиям.

Таким образом, применение устаревших (конкретно в этом случае – разработанных до 2003 года) проектных решений или же использование готовых теплоизоляционных изделий без выполнения расчетов на соответствие их требованиям СНиП способно обернуться ежегодными сверхнормативными потерями тепловой энергии.

ПРИМЕР ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ТЕПЛОПЕРЕДАЧЕ ОГРАЖДАЮЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ

Выполним контроль теплозащитных свойств ограждающей конструкции здания (наружной стены) в реальных климатических условиях.

По технической документации определяется характерная точка наружной стены (реперная точка), в которой измеряют температуру и тепловые потоки. Кроме этого, измеряют температуру наружного и внутреннего воздуха. Все измерения выполнены в течение шести суток с помощью регистраторов «Терем-3», «Терем-4». Регистрация измеренных величин произведена с интервалом 30 мин.

На представленном графике (рис. ) приведены результаты натурных измерений.

Рис. 3.Графики регистрируемых величин, по оси абсцисс отложены точки измерения с интервалом 30 мин, по оси ординат — температура (°С), плотность теплового потока (Вт/м2), сопротивление теплопередаче (м2´ °С/Вт)

— температура внутреннего воздуха; 2 — температура внутренней поверхности; 3 — температура наружного воздуха; 4 — температура наружной поверхности; 5 — плотность теплового потока на внутренней поверхности; 6 — сопротивление теплопередаче реперного участка

За расчетный период принят временной участок продолжительностью 2 сут (на графике — точки 97 — 192).

Среднее значение термического сопротивления реперного участка вычислено по формуле и составляет 3,03 м2´ °С/Вт.

После отбраковки получено = 2,75 м2´ °С/Вт.

Основная относительная погрешность измерений составляет:

для температуры………………………………….. 1 %,

для плотности теплового потока………….. 5 %.

Относительная методическая погрешность (рис. приложения ) составляет 8 %.

Суммарная относительная погрешность определения сопротивления теплопередаче в реперной точке составляет .

Абсолютная погрешность определения сопротивления теплопередаче в реперной точке составляет s_R= 0,24 м2´ °С/Вт.

Температура наружной поверхности исследуемых участков определяется по полученным термограммам (рис. ). Термическое сопротивление на глади стены, вычисленное по (6), составляет = 2,75 м ´ °С/Вт, а в зоне перекрытия — = 0,5 м ´ °С/Вт.

Рис. 4.Составление термограммы

Тепловизионная съемка проводилась 11.02.05 с 22 по 24 ч, когда средняя температура наружного воздуха составляла минус 9,5 °С.

Сопротивления теплопередаче отдельных участков наружной стены определены по формулам () и ().

Калориметрическое определение коэффициента теплопередачи

Суть метода: Метод определения приведенного коэффициента теплопередачи (или сопротивления) ограждающей конструкции заключается в измерении по площади испытываемого участка температур, °C, внутреннего и наружного воздуха (не менее чем в 100 мм от поверхности конструкции), средней по участку плотности теплового потока q, Вт/м2, измеренного по расходу тепловой энергии, выделенной электронагревателем, который размещен в специальном теплоизолированном ящике (далее по тексту — приборе), прижатом к поверхности испытываемого в условиях стационарной (квазистационарной) теплопередачи ограждения, с последующим расчетом термических характеристик.

Коэффициент теплопередачи (или сопротивления) в натурных условиях определяют на наружных ограждающих конструкциях эксплуатируемых или полностью подготовленных к сдаче в эксплуатацию зданий и сооружений. Выявление теплотехнически неоднородных участков, предназначенных для проведения измерений, рекомендуется проводить методом термографии.

Измерения в натурных условиях выполняют в период работы системы отопления и при разности температур воздуха снаружи и внутри не менее 12°C.

Порядок проведения испытаний регламентируется ГОСТ 31166-2003 «Метод калориметрического определения коэффициента теплопередачи».

Достоинства:

• имеется ГОСТ для выполнения данных испытаний;
• высокая точность определения показателя коэффициента теплопередачи.

Недостатки:

• большая длительность и трудоемкость испытаний;
• результаты испытаний дают коэффициент теплопередачи только на конкретном участке стены, и никак не характеризуют объект в целом;
• требуется специализированное оборудование;
• требуется математическая обработка результатов испытаний;
• испытания проводятся на эксплуатируемых или полностью подготовленных к сдаче в эксплуатацию объектах;
• инерционность измерений, так как при измерениях температуры используются стеклянные термометры.

Fluke Ti32 (США)

Съёмка

Прибор использует технологию IR-Fusion («Картинка в картинке»): она объединяет ИК-изображения со снимками в видимом диапазоне. Это поможет специалисту быстрее найти отклонения в конструкции и сделать отчёты более информативными.

Чтобы получить качественные снимки, используйте сменные объективы: широкоугольный для съёмки элементов здания крупным планом с близкого расстояния и телескопический — с дальнего.

Обработка результатов

Чтобы получить не просто изображение в формате JPG, PNG или BMP, а интерактивную картинку с радиометрическими данными, речевыми комментариями и другими полезными параметрами для отчётов, производители придумали формат IS2: он открывается в SmartView. Это будет полезно для тех, кто привык формировать отчёт на ПК.

В каком виде выдается заключение тепловизионного обследования

От правильности оформления отчётной документации напрямую зависит эффективность затрат на тепловизионное обследование. Можно привести десятки ситуаций, когда после правильно выполненных измерений предприятия получали крупные штрафы из-за неопытности сотрудника, заполнявшего отчётную документацию.

Этот факт является ещё одной из причин, по которой данные работы следует поручать только аккредитованным в соответствующих СРО измерительным лабораториям.

Точный перечень информации, которая должны быть отражена в отчёте о термографическом обследовании, приведен в приложениях А, Б и В стандарта ГОСТ Р 54852-2011.

Здесь же отметим, что в нём обязательно должны присутствовать следующие данные:

1. Полный перечень данных по используемому оборудованию (модель, серийный номер, дата метрологической поверки).
2. Подробное описание внешних погодных условий, зафиксированных на начало проведения измерений.
3. Термограммы и результаты расчётов.
4. Описание дополнительных измерений (если таковые производились).

В тех случаях, когда термографирование проводилось рамках электроизмерительных проверок в сетях передачи электроэнергии, результаты обследования подшиваются к общему отчёту электролаборатории.

Компания «Мега.ру» принимает заказы на проведение тепловизионного контроля строительных и производственных объектов, включая термографическое обследование устройств контактной сети в сетях до 1000 В и выше. Уточнить условия сотрудничества и рассчитать точную стоимость работ можно, связавшись с нами по координатам, опубликованным на странице «Контакты».