Primjena IC termografije u graditeljstvu i restauraciji umjetnina

Primjena IC termografije u graditeljstvu i restauraciji umjetnina Dr.sc. Lovre Krstulović-Opara, red. prof. Edo Modun, dipl. oecc. Katedra za konstrukcije Fakultet elektrotehnike strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u Splitu Modun consulting www.fesb.hr/kk www.modun.hr 1

Spektar zračenja crnog tijela Planckova spektralna raspodjela energije ultraljubičasto vidljivo infracrveno Intenz zitet zračenja Temperatura površine sunca 5780 K Valna duljina 2

Optički vidljivo - IC vidljivo??? 3

Povijest termografije Sir William Herschel (1738-1822) -Astronom i kompozitor - otkrio IC zračenje i uran 4

Detektori hlañeni senzori Detektor s rotirajućim prizmama AGA FSB Zagreb 5

Detektori Focal Point Array detektor 6

Pregled digitalnih kamera 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 7

Osnove termografije crno tijelo Literatura: M. Andrassy, I. Boras, S. Švaić, Osnove termografije s primjenom, Kigen, Zagreb, 2008 8

Crno tijelo - kalibracija 9

Kalibracija IC kamera 10

Kalibracija kamere 11

Mehanizmi prijenosa topline Provoñenje (kondukcija): Furierov zakon voñenja topline: k=λ [W/mK] toplinska provodljivost Toplinska provodljivost λ=k [W/mK] bakar 385 T 1 čelik 50,2 beton 2 mineralna vuna 0,046 T 2 L A staklo 0,8 voda 0,6 zrak 0,025 12

Mehanizmi prijenosa topline Konvekcija (miješanje, komešanje): - prirodna - prisilna 13

Mehanizmi prijenosa topline Zračenje (radijacija): I [W/m 2 ] 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 I ε + ρ + = 1 14

Emisivnost α + ρ + = 1 α = ε ε + ρ + = 1 15

Svjetloća površine a Gpr Ec=σ E=σ T 4 ε 4 Tatm τatm a Gref Boltzmannova konstanta σ=5,667 W/(m 2 K 4 ) Ec vlastita emisija crnog tijela E vlastita emisija realnog tijela ε emisijski faktor τatm - atmosferska propusnost Kamera vidi prividno zračenje površine! Razlučivost kamere 0,02 K Preciznost??? K 16

Prostorna rezolucija IFOV - instantaneous field of view prostorna rezolucija 17

Kut leće 38 leća 20 leća 12 leća 9 leća 18

Rezolucija - broj piksela 160x120 320x240 640x480 FLIR i60 180x180 piksela 65.780,- kn FLIR T425 320x240 piksela 159.334,- kn 19

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 metal Paleta ROYGIBV Paleta Cycle Paleta Iron bow 256 Paleta Rainbow Paleta Lockin Paleta Steel Uz termogram obavezno treba biti i skala!!! Paleta Hot metal Za velike temperaturne gradijente koristi palete s manje boja i obrnuto 21

Prijelaz s toplovodnog (klasičnog) na niskotemperaturni kotao SumpornakiselinaH 2 SO 4 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!!! 22

Detekcija lokacije dimnjaka 23

Sanacijski radovi 24

Rezultat sanacije Temperatura u d.p. na izlazu iz ložišta 180 C Rosišted.p.založulje:47 C (57 CzaLNG) 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 Ciklično opterečenje > 3 Hz! 31

Primjena IC termografije u graditeljstvu Prof. dr. sc. Lovre Krstulović-Opara Katedra za konstrukcije Fakultet elektrotehnike strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u Splitu www.fesb.hr/kk 32

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 Specifični toplinski kapacitet c p [J/kgK] pri 25 C Zrak 1012 Aluminij 897 Bakar 385 Voda 4181 prije zagrijavanja: nakon zagrijavanja: nakon hlañenja: zagrijavanje pothlañenog: Termogrami se rade noću!!! 39

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 npr. 22 C i 40% vlage rosište na 8 C 80% vlage je dovoljno za plijesan! 13 C rosište 8 C 13 C 46

Kondenzacija Furierov zakon voñenja topline: k=λ [W/mK] toplinska provodljivost p se T 2 p e L Toplinska provodljivost λ=k [W/mK] bakar 385 čelik 50,2 T 1 beton 2 p si Q mineralna vuna 0,046 pi staklo 0,8 A voda 0,6 zrak 0,025 p si p si p i p se Q p i Q p e p se p e 47

Pulsna termografija Prof. dr. sc. Lovre Krstulović-Opara Katedra za konstrukcije Fakultet elektrotehnike strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u Splitu www.fesb.hr/kk 48

Primjena termografije Restauracija slika (otkrivanje skrivenih slojeva boje) Bez IC grijanja IC zagrijano 49 IC grijanje iza slike

Primjena termografije 50

Pulsna termografija 51

Bezrazarajuća metoda Refleksije okoline! 52

Bezrazarajuća metoda 53

Konstrukcija zrakoplova 54

Restauracija umjetnina 55

Restauracija umjetnina 56

Restauracija umjetnina Termogram bez pulsnog zagrijavanja Pulsna termografija 57

www.fesb.hr/kk 58