Primjena IC termografije u

graditeljstvu i restauraciji umjetnina

Dr.sc. Lovre Krstulović-Opara, red. prof.

Edo Modun, dipl. oecc.

1

Edo Modun, dipl. oecc.

Katedra za konstrukcijeFakultet elektrotehnike strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u Splitu

Modun consulting

www.fesb.hr/kk

www.modun.hr

Spektar zračenja crnog tijela

vidljivoultraljubičasto infracrveno

Inte

nzi

tet z

račen

jaPlanckova spektralna raspodjela energije

Temperatura površine sunca 5780 K

2

Valna duljina

Inte

nzi

tet z

ra

Optički vidljivo - IC vidljivo ???

3

Povijest termografije

Sir William Herschel (1738-1822)-Astronom i kompozitor- otkrio IC zračenje i uran

4

Detektori – hlañeni senzori

5

Detektor s rotirajućim prizmamaAGA – FSB Zagreb

Detektori

6

Focal Point Array detektor

Pregled digitalnih kamera

7

CEDIP INFRARED – SILVER 420M

FLIR SC 5000

• radna temperature senzora: -200°C• frekvencija akvizicije slike: do 150 Hz• mjerna osjetljivost: 0.02 K• rezolucija 320×256 piksela• spektralni raspon: 3.6÷5.1 µm (srednji val MW )• 100 slika u sekundi pri punoj rezoluciji

Osnove termografije – crno tijelo

8

Literatura: M. Andrassy, I. Boras, S. Švaić, Osnove termografije s primjenom, Kigen, Zagreb, 2008

Crno tijelo - kalibracija

9

Kalibracija IC kamera

10

Kalibracija kamere

11

Mehanizmi prijenosa topline

Provoñenje (kondukcija):

12

k=λ [W/mK] – toplinska provodljivostFurierov zakon voñenja topline:

T1

T2

L

A

Toplinska provodljivost λ=k [W/mK]

bakar 385

čelik 50,2

beton 2

mineralna vuna 0,046

staklo 0,8

voda 0,6

zrak 0,025

Mehanizmi prijenosa topline

Konvekcija (miješanje, komešanje):

- prirodna

13

- prisilna

Mehanizmi prijenosa topline

Zračenje (radijacija):

14

�·I

I [W/m2]– intenzitet zračenja (snaga po pov.) α + ρ + � = 1

Kirchoffov zakon: sposobnost tijela da apsorbira energiju jednaka je sposobnosti da emitira vlastitu energiju kao zračenje

α = ε

ε + ρ + � = 1

Emisivnost

�

�

α + ρ + � = 1α = ε

ε + ρ + � = 1

15

Svjetloća površine

Tatm

τatm

a·Gp

r Ec=σ ·T4E=σ ·T4·ε

16

a·Gr

ef

Boltzmannova konstanta σ=5,667 W/(m2K4)Ec – vlastita emisija crnog tijela

Razlučivost kamere – 0,02 K

Preciznost – ??? K

E – vlastita emisija realnog tijelaε – emisijski faktor

τatm - atmosferska propusnost

Kamera “vidi” prividno zračenje površine!

Prostorna rezolucija

IFOV - instantaneous field of view – prostorna rezolucija

17

Kut leće

18

9° leća12° leća20° leća38° leća

Rezolucija - broj piksela

160x120

19

320x240

640x480FLIR i60 180x180 piksela

65.780,- knFLIR T425 320x240 piksela

159.334,- kn

Temperaturna osjetljivost kamere

Referentna slika (temp. raspon 26°C do 37°C)

Usporedba (temp. raspon 33°C do 37°C)

Osj. 0.1°C (160x120) Osj. 0.07°C (320x240) Osj. 0.05°C (640x480)

Manje šuma

Palete boja

Paleta B&W Paleta Hot metalPaleta ROYGIBV Paleta Cycle

Paleta Ironbow256

Paleta Rainbow Paleta Lockin Paleta Steel

21

Paleta Hot metal

Uz termogram obavezno treba biti i skala!!!

Za velike temperaturne gradijente koristi palete s manje boja i obrnuto

Prijelaz s toplovodnog (klasičnog) na niskotemperaturni kotao

22

Sumporna kiselina H2SO4

Temperatura dimnih plinova

na izlazu iz ložišta 180°C

Rosište d.p. za lož ulje: 47°C

(57°C za LNG)

Temperatura dimnih plinova

na izlazu iz dimnjaka 25°C!!!

Detekcija lokacije dimnjaka

23

Sanacijski radovi

24

Rezultat sanacije

Temperatura u d.p. na izlazu iz ložišta 180°C

Rosište d.p. za lož ulje: 47°C (57°C za LNG)

Temperatura na izlazu iz dimnjaka:

-prije sanacije 25°C

-nakon sanacije 98°C

25

Primjena termografije

26

Detekcija protočnosti sustava grijanja

27

Primjena termografije - elekroenergetika

28

Primjena termografije - elekroenergetika

29

Primjena termografije – nadzor

30

Princip Lockin termografije – toplinska analiza naprezanja

Lockin

31

Ciklično opterečenje > 3 Hz!

Primjena IC termografije u

graditeljstvu

Prof. dr. sc. Lovre Krstulović-Opara

32

Katedra za konstrukcijeFakultet elektrotehnike strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u Splitu

www.fesb.hr/kk

Grañevinarstvo – detekcija konstrukcijskih elemenata ispod žbuke

33

Restauracija povijesnih grañevina – detekcija konstrukcijskih elemenata ispod žbuke

34

Primjena u grañevinarstvu – toplinski mostovi

35

Primjena u grañevinarstvu – toplinski mostovi

36

Primjena u grañevinarstvu – toplinski mostovi

37

Grañevinarstvo – evaluacija gubitaka topline zgrade

38

Primjer utjecaja toplinskog kapaciteta

prije zagrijavanja: nakon hlañenja: zagrijavanje pothlañenog:nakon zagrijavanja:

Specifični toplinski kapacitet

cp [J/kgK] pri 25°C

Zrak 1012

Aluminij 897

Bakar 385

Voda 4181

39

prije zagrijavanja: nakon hlañenja: zagrijavanje pothlañenog:nakon zagrijavanja:

Termogrami se rade noću!!!

Detekcija vlage i prokišnjavanja

40

Detekcija vlage – povijesne zgrade

41

Detekcija vlage – povijesne zgrade

42

Detekcija vlage – povijesne zgrade

43

Poroznost kamena

44

Poroznost kamena

45

Kondenzacija i orošavanje

46

80% vlage je dovoljno za plijesan!

npr. 22°C i 40%vlage

rosište na 8°C

rosište

8°C

13°C

13°C

Kondenzacija

k=λ [W/mK] – toplinska provodljivostFurierov zakon voñenja topline:

T1

T2A

Toplinska provodljivost λ=k [W/mK]

bakar 385

čelik 50,2

beton 2

mineralna vuna 0,046

staklo 0,8

voda 0,6

Qpsipse pi

47

L

Azrak 0,025

QQ

pe

pe

pse

psi

pi

psi

pi

pe

pse

Pulsna termografija

Prof. dr. sc. Lovre Krstulović-Opara

48

Katedra za konstrukcijeFakultet elektrotehnike strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u Splitu

www.fesb.hr/kk

Primjena termografije

• Restauracija slika (otkrivanje skrivenih slojeva boje)

49

Bez IC grijanja

IC zagrijanoIC zagrijano

IC grijanje iza slike

Primjena termografije

50

Pulsna termografija

51

Bezrazarajuća metoda

52

Refleksije okoline!

Bezrazarajuća metoda

53

Konstrukcija zrakoplova

54

Restauracija umjetnina

55

Restauracija umjetnina

56

Restauracija umjetnina

Termogram bez pulsnog zagrijavanja Pulsna termografija

57

58

www.fesb.hr/kk