ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ ΧΑΛΚΙ ΑΣ

Transcript

1 Ενεργειακές µετρήσεις σε κτήρια, κέλυφος Χρήση θερµοκάµερας, διαπίστωση και προσδιορισµός απωλειών από θερµογέφυρες. ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ ΧΑΛΚΙ ΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ Ενεργειακές Μετρήσεις σε κτηρία Χρήση Θερµοκάµερας ΦΑΝΗ Γ. ΛΑΥΡΕΝΤΗ

2 Τυπικά εργαλεία και χρονοδιαγράµµατα ενεργειακών επιθεωρήσεων Μια συνοπτική επιθεώρηση µπορεί να ολοκληρωθεί µέσα σε λίγες µόνο ώρες γιαµια παλή εγκατάσταση για την οποία υπάρχουν άµεσα διαθέσιµα στοιχεία. Η συνοπτική επιθεώρηση ενός µικρού κτιρίου µπορεί να ολοκληρωθεί κατά τη διαρκεια µίας ηµέρας από ένα άτοµο. Για τον καθορισµό του χρόνου που µπορεί να διαρκέσει µια επιθεώρηση δεν υπάρχουν συγκεκριµένες οδηγίες, ο χρόνος ανταποκρίνεται από την πολυπλοκότητα του χώρου.

3 ΤΥΠΙΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΑ 1. ΜΕΤΡΗΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Θερµοκρασιακοί Ανιχνευτές Αντιστάσεως: Είναι από τα πλέον εξελιγµένα τεχνολογίκα όργανα. ιαθέτουν εσωτερικά σήµατα βαθµονόµησης και µηδενισµού

4 ΤΥΠΙΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΑ 1. ΜΕΤΡΗΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Θερµοστοιχεία: Αποτελούν την πλέον συνήθη τεχνολογία και είναι χαµηλού κόστους. Καλύπτουν ένα µεγάλο ευρός θερµοκρασιών, από µερικούς βαθµούς εώς και C Το θερµοστοιχείο είναι ένα όργανο µέτρησης της θερµοκρασίας, αποτελείται από δυο ανόµοιους µεταλλικούς αγωγούς που είναι συνδεδεµένοι (συντηγµένοι) σ ένα άκρο. Όταν θερµάνουµε αυτό το κοινό άκρο, τότε εµφανίζεται διαφορά δυναµικού ανάµεσα στους δύο µεταλλικούς αγωγούς.

5 ΤΥΠΙΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΑ 1. ΜΕΤΡΗΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Θερµόµετρα υπεριώδους ακτινοβολίας Μετρούν εξ αποστάσεως τη θερµοκρασία µέσω ανίχνευσης των θερµικών ακτινοβολιών των σωµάτων. Ανιχνεύουν ζεστά σηµεία και εντοπίζουν προβλήµατα της µόνωσης. Είναι φορητά και εύκολα στη χρήση. Έχουν περιορισµένη ακρίβεια και απαιτούν τη γνώση του συντελεστή θερµοεκποµπής της επιφάνειας.

6 ΤΥΠΙΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΑ 1. ΜΕΤΡΗΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Κλασσικά απλά θερµόµετρα Τα οποία έχουν καλή σχετικά ακρίβεια και µπορούν να χρησιµοποιούνται σε περιπτώσεις που απαιτούνται µεµονωµένες µετρήσεις. Ηλεκτρικά θερµόµετρα

7 ΤΥΠΙΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΑ 1. ΜΕΤΡΗΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Θερµογραφική κάµερα Η θερµοφωτογράφηση ή θερµοδιάγνωση χρησιµοποιείται ως µέθοδος για τον ετνοπισµό των σηµείων θερµικής απώλειας στα κτίρια. Οι θερµικές απώλειες µπορούν να χωριστούµν στις εξής κατηγορίες: Απώλειες από το πρίβληµα του κτιρίου Απώλειες από ανοίγµατα που προκαλούν αερισµό Απώλειες από αποθήκες και δίκτυα µεταφοράς ρευστών (νερού, αέρα, ατµού κ.λ.π.)

8 ΤΥΠΙΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΑ 1. ΜΕΤΡΗΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Θερµογραφική κάµερα Η αρχή της θερµογραφίας στηρίζεται στο γεγονός ότι κάθε σώµα, λόγω της θερµοκρασίας του, εκπέµπει θερµική (υπέρυθρη) ακτινοβολία, η οποία εξαρτάται αποκλειστικά από τη θερµοκρασία του σώµατος και από το συντελεστή εκποµπής της επιφανείας του. Η θερµογραφική κάµερα διαθέτει υπέρυθρο ανιχνευτή, ο οποίος µετατρέπει τη θερµική ακτινοβολία σε διαφορά δυναµικού και µέσω κατάλληλου λογισµικού σε εικόνα χρώµατος αντισόίχου ακτινοβολίας. Σε κάθε χρώµα αντιστοιχεί ένα καθορισµένο πεδίο θερµοκρασιών, επιτρέποντας έτσι την απευθείας διαγνώση τους. Η ενδείξη της θερµοκρασίας του σώµατος εξαρτάται από ορισµένους συντελεστές της κάµερας, αλλά και από το συντελεστή εκποµπής της επιφάνειας του σώµατος και το χρωµατισµό του.

9 ΒΑΣΙΚΑ ΣΗΜΕΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ 1. Βαθµονόµηση: τα θερµόµετρα πρέπει να βαθµονοµούνται πάντοτε πριν χρησιµοποιηθούν για πρώτη φορά, αλλά και σε τακτά χρονικά διαστήµατα. 2. Μέτρηση της επιφανειακής θερµοκρασίας: ο αισθητήρας πρέπει να προστατεύεται από την επαφή µε τον αέρα µε ένα µονωτικό κάλυµµα. Ο αισθητήρας δεν πρέπει να έρχεται σε επαφή µε πηγές ακτινοβολίας,να αποφευγέται η τοποθέτηση του κόντα σε ειισόδους ή εξόδους αέρα και σε ρευµάτα. Εάν απαιτείται µια αντιπροσωπευτική ή µέση θερµοκρασία, πρέπει να αποφευχθεί η τοποθέτηση του αισθητήρα σε µη αντιπροσωπευτικάέρη, όπως πάνω από θερµογέφυρες. 3. Μέτρηση της θερµοκρασίας του αέρα: όπως και στις µετρήσεις της επιφανειακής θερµοκρασίας, το αισθητήριο πρέπει να προστατευέται από πηγες ακτινοβολίας, θερµαντικά σώµατα, κλπ. Οι µετρήσεις σε ένα χώρο πρέπει να γίνονται σε τρία τουλάχιστον ύψη και στο κέντρο του χώρου.

10 ΒΑΣΙΚΑ ΣΗΜΕΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Κάµερα υπέρυθρης ακτινοβολίας ή Θερµοκάµερα Η Θερµοκάµερα χρησιµοποιεί φακούς για να συγκεντρώσει και να εστιάσει την ακτινοβολούµενη θερµική ενέργεια, επάνω σε ένα αισθητήριο. Το αισθητήριο αυτό είναι ευαίσθητο σε ενέργεια της υπέρυθρης περιοχής του ηλεκτροµαγνητικού φάσµατος και µετατρέπει την ανιχνευόµενη ενέργεια σε ηλεκτρικό σήµα που ανιχνεύεται, επεξεργάζεται και παρουσιάζεται σε µια έγχρωµη συνήθως εικόνα όπου οι διάφορες θερµοκρασίες αντιστοιχούνται σε µια χρωµατική παλέτα και κάνουν ευδιάκριτη την θερµική κατάσταση του στόχου

11 ΒΑΣΙΚΑ ΣΗΜΕΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ

12 ΒΑΣΙΚΑ ΣΗΜΕΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Παράµετροι που επηρεάζουν µια ποσοτική µέτρηση µε θερµοκάµερα Εστιακή απόσταση από το σηµείο µέτρησης Οπτικό πεδίο (FOV, Field Of View) είναι το σχήµα και οι γωνιακές διαστάσεις του κώνου ή της πυραµίδας που ορίζουν τον πραγµατικό χώρο που απεικονίζεται από το σύστηµα. Ανακλώµενη θερµοκρασία στην µετρούµενη επιφάνεια Το µέγεθος ανακλώµενη θερµοκρασία (reflected temperature) είναι η θερµοκρασία που αντιστοιχεί στην ενέργεια που προσπίπτει πάνω στην µετρούµενη επιφάνεια του δοκιµίου και ανακλάται από αυτήν. Συντελεστής εκποµπής επιφανειακού υλικού Ο συντελεστής εκποµπής ε (emissivity) ενός σώµατος είναι το πηλίκο της εκπεµπόµενης ακτινοβολίας από αυτό σε δεδοµένη θερµοκρασία προς την αντίστοιχη εκποµπή ενός µέλανος σώµατος που βρίσκεται στην ίδια θερµοκρασία.

13 Παράδειγµα/1 Έγιναν µετρήσεις µε την θερµογραφική κάµερα στο δίκτυο µεταφοράς ατµού (λέβητας - «κάσα» - ατµοστρόβιλοι - παραγωγή) και στις µονάδες παραγωγής. Οι µετρήσεις είχαν στόχο µία ενδεικτική αποτύπωση της παρούσας κατάστασης του δικτύου µεταφοράς ατµού. Τα θερµογραφήµατα προσφέρουν την πληροφορία µε την οποία µπορεί κανείς στην συνέχεια να αποφασίσει για τυχόν επεµβάσεις εξοικονόµησης ενέργειας µε την αντικατάσταση των υπαρχουσών µονώσεων.

14 Παράδειγµα/2 Αν πάρουµε το Θερµογράφηµα 1 σαν παράδειγµα µε τα ακόλουθα δεδοµένα: Εσωτερική διάµετρος σωλήνα di = 130 mm Εξωτερική διάµετρος µόνωσης (πάχος 120 mm) da=380 mm Μήκος συγκεκριµένου σωλήνα l = 0,8 m Συντελεστής θερµικής αγωγιµότητας µόνωσης λ = 0,12 W/mK Θερµοκρασία επιφανείας µόνωσης (µέτρηση µέσης τιµής θερµοκρασίας µε την κάµερα) θο = 65 0C Θερµοκρασία ατµού θf = 450 0C

15 Παράδειγµα/3 Οι απώλειες του συγκεκριµένου τµήµατος µε ετήσια διάρκεια λειτουργίας του εργοστασίου 2500 h είναι 542,5 kwh. Με θερµογόνο δύναµη του µαζούτ 3500, 9600 kcal/kg οι απώλειες σε καύσιµο είναι 49 kg µαζούτ ετησίως για το συγκεκριµένο τµήµα σωλήνα