Развитие технологий теплоизоляции – это один из восходящих трендов строительной сферы. Он появился не на пустом месте: требования энергетической и экологической сертификации становятся все строже, что вынуждает строителей использовать материалы с максимальным КПД. Но так было не всегда, поэтому большинство зданий имеют посредственную теплоизоляцию или установленную с нарушением технологического процесса. Для того, чтобы выяснить слабые места теплоизоляционных материалов консорциум строительных компаний, по инициативе итальянской ассоциации тепловой и акустической изоляции (ANTI), осуществил исследовательский проект с помощью тепловизионных камер FLIR.
Всего в исследовании ANIT приняли участие 3 корпорации, Немецкая CAPAROL – производитель изоляционных покрытий, Tep srl – итальянская инжиниринговая компания, специализирующаяся на испытаниях энергоэффективности зданий.
Образцы для испытаний
Испытательный образец
Для испытания и определения изолирующих характеристик был создан тестовый образец. Он с трех сторон покрыт теплоизоляционными панелями ESP с графитовой присадкой. В верхней части образца была преднамеренно нарушена технология укладки теплоизоляции, в нижней части технологические условия были соблюдены.
Условия испытаний
Контроль и анализ исследуемой стены проводился во время цикла нагрева и охлаждения солнечной энергией, периодически записывались и сохранялись тепловые изображения. При попадании солнечной энергии на испытуемый образец фиксировались характеристики нагрева, а после захода солнца тепловизоры фиксировали как материал сохраняет энергию и насколько быстро остывает.
Разница температур, возникающая при некорректном монтаже теплоизоляции
1) Слишком глубоко посаженные дюбели
2) Зазоры между EPS панелями
3) Неправильно установленный дюбель
4) Клей в зазорах между панелями EPS
Теплопроводность в изменяющихся условиях
Чтобы правильно проанализировать, что произошло в различных случаях, выявленных термографическим анализом, и понять возможные ошибки при укладке, необходимо понять основы теплопередачи в изменяющихся условиях.
При теплопередаче в изменяющихся условиях (т.е. с изменяющейся температурой поверхности) теплового и теплопроводного сопротивления, а также толщины каждого материала недостаточно для определения теплового поведения отдельных слоев. Фактически, необходимо также учитывать плотность и удельную теплоемкость материалов. Параметр, характеризующий материалы в меняющихся условиях, связанных с поверхностным излучением конструкции с внешней теплоизоляцией, называется тепловой эффузией.
Температурный график, отображающий верхнюю часть образца, показывает, что изоляционный материал имеет низкую теплопроводность и ограниченную теплоемкость, а клей и дюбели из ПВХ имеют высокую теплопроводность и большую теплоемкость. С учетом запаса тепла, накопленного в результате солнечного излучения, изоляция остывает быстрее, поскольку количество накопленной энергии меньше, т.е. она имеет меньшую объемную теплоемкость.
1) Слишком глубоко посаженные дюбели
2) Зазоры между EPS панелями
3) Неправильно установленный дюбель
4) Клей в зазорах между панелями EPS
Тепловая эффузивность - это способность материала к проникновению тепловой энергии: температура поверхности внешней теплоизоляции, подвергающейся воздействию солнечного излучения, сильно зависит от того, как материал с поверхности проводит тепло в подслоях материала в сочетании со способностью материала накапливать тепло и, следовательно, нагреваться. Эффузивность в данном контексте выражает, насколько легко материал нагревается внутри под воздействием солнечного излучения: чем ниже ее значение, тем меньшее количество энергии требуется для нагрева материала.
Образец для испытаний состоит из нескольких материалов с различными значениями теплового коэффициента теплопроводности: клей (эфф.=906), EPS с графитовой добавкой (эфф.=27) и ПВХ - дюбеля (эфф.=530).
Анализ испытуемого образца
Анализ характеристик материалов показывает различное поведение с точки зрения накопления тепла под воздействием излучения и последующей отдачей тепла из-за затенения.
a) При воздействии солнечного излучения будет нагревать поверхность. ПВХ и клей имеют большую эффузивность, чем EPS, поэтому изначально они будут холоднее, чем EPS, а EPS будет нагреваться легче. Дюбели и клеевые швы будут самыми холодными точками.
b) Затем образец для испытания охлаждается в тени. ПВХ и клей имеют большую объемную теплоемкость, поэтому они накопили больше тепловой энергии и, следовательно, изначально будут горячее, чем EPS. Материал EPS будет остывать быстрее; дюбели и клеевые швы будут самыми горячими точками.
Термографический анализ при накоплении тепла внешней поверхностью стены, имеющей средний коэффициент солнечного поглощения
Температурный график, изображающий верхнюю часть образца, показывает, что имеется изоляционный материал с низкой теплопроводностью и ограниченной теплоемкостью, а также клей и дюбели из ПВХ, которые имеют высокую теплопроводность и большую теплоемкость. С учетом тепла, накопленного в результате воздействия Солнца, изоляция остывает быстрее, поскольку количество накопленной энергии меньше, т.е. она имеет меньшую объемную теплоемкость.
Термический анализ показывает, что существует два различных типа поверхностных слоев: изоляционный материал с низкой теплопроводностью и ограниченной теплоемкостью и клей, ПВХ, дюбели, которые имеют более высокую теплопроводность и большую теплоемкость. При проведении термографического анализа термографист должен знать, что идентифицируется как поверхностная аномалия: необходимо понимать систему внешней теплоизоляции и то, что, при соответствующих условиях окружающей среды, можно считать дефектом.
Тепловизор FLIR T865
Для исследования была выбрана FLIR T865 из-за целого ряда технических требований. Исследование образцов требовало возможности изучения температурных различий около 0,5 °C, а также автоматической записи и контроля изменений поверхностной температуры в течение различных временных интервалов. Камера также должна была быть способна генерировать качественные видео, которые могли бы подтвердить активное тепловое изучение теплового поверхности.
Термографический анализ при остывании поверхности внешней стены со средним коэффициентом солнечного поглощения
Камера FLIR T865 успешно прошла испытания.
FLIR T865 - это высокопроизводительная тепловизионная камера со встроенной визуальной камерой 5 Мп, сменными объективами, автофокусом и большим 4,3-дюймовым сенсорным ЖК-экраном. Она сочетает в себе отличную эргономику и превосходное качество изображения, обеспечивая максимальную четкость и точность изображения, а также широкие информационно-технические возможности.
Товары по теме
