vdgtuВестник Дагестанского государственного технического университета. Технические наукиHerald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences2073-61852542-095XDaghestan State Technical University10.21822/2073-6185-2021-48-4-147-158vdgtu-1008Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРАBUILDING AND ARCHITECTUREСпецифика комплексного тепловизионного мониторинга современных гражданских зданий и теплофизических свойств ограждающих конструкций из строительных материалов массового производстваSpecifics of integrated thermal imaging monitoring modern civil buildings and thermophysical properties of enclosing structures made of building materials of mass productionКарповД. Ф.KarpovD. F.

Карпов Денис Федорович, старший преподаватель

160000, г. Вологда, ул. Ленина, д. 15

Denis F. Karpov, Senior Lecturer 

15 Lenin Str., Vologda 160000

karpovdf@vogu35.ruПавловМ. В.PavlovM. V.

Павлов Михаил Васильевич, кандидат технических наук

160000, г. Вологда, ул. Ленина, д. 15

Mikhail V. Pavlov, Cand. Sci. (Eng) 

15 Lenin Str., Vologda 160000

pavlovmv@vogu35.ruГудковА. Г.GudkovA. G.

Гудков Александр Геннадьевич, доцент, кандидат технических наук

160000, г. Вологда, ул. Ленина, д. 15

Alexander G. Gudkov, Cand. Sci. (Eng), Assoc. Prof. 

15 Lenin Str., Vologda 160000

gudkovag@vogu35.ruВологодский государственный университетРоссияVologda State UniversityRussian Federation202111022022484147158Copyright © Карпов Д.Ф., Павлов М.В., Гудков А.Г., 20222022Карпов Д.Ф., Павлов М.В., Гудков А.Г.Karpov D.F., Pavlov M.V., Gudkov A.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.dgtu.ru/jour/article/view/1008

Цель. Цель работы состоит в повышении точности определения ключевых теплофизических характеристик строительных материалов и изделий при стационарном тепловом режиме, а также расширении возможностей применения комплексного тепловизионного мониторинга при оценке теплопроводных качеств неоднородных однослойных строительных конструкций, находящихся, в том числе и в нестационарных температурных условиях. Метод. Методологической основой служат положения теорий теплопередачи, теплового контроля и инфракрасной диагностики, методы качественного и количественного анализа термограмм. Результат. Предложена схема комплексной неразрушающей диагностики теплотехнического состояния теплозащитных оболочек объектов капитального и завершенного строительства, инженерно-технических систем и подсистем жизнеобеспечения различного назначения по результатам термографирования и качественно-количественной оценки тепловых изображений. Обобщена практика применения тепловизионной техники и вспомогательного контрольноизмерительного оборудования в натурном обследовании светопрозрачных конструкций и несветопрозрачных вентилируемых фасадных систем реального здания гражданского назначения. Представлены итоги тепловизионной идентификации основных теплофизических свойств фрагмента ограждающей строительной конструкции в виде стенки из силикатного кирпича.Вывод. Представленный метод активного теплового неразрушающего определения основных теплофизических свойств конструкционных строительных материалов и изделий, также экспериментальная установка для его реализации, позволяют в различных условиях и режимах исследовать весь комплекс теплотехнических характеристик.

Objective. The purpose of the study is to improve the technical procedure and increase the accuracy of determining the key thermophysical characteristics of building materials and products in a stationary thermal regime, as well as expanding the possibilities of using integrated thermal imaging monitoring in assessing the heat-conducting qualities of heterogeneous single-layer building structures, which are, including in non-stationary temperature conditions. Method. The methodological basis of the study is the fundamental provisions of the theories of heat transfer, thermal control and infrared diagnostics, methods of qualitative and quantitative analysis of thermograms.Result. The scheme of complex non-destructive diagnostics of the thermal and technical condition of heat-protective shells of capital and completed construction facilities, engineering and technical systems and subsystems of life support for various functional, technological, operational purposes based on the results of thermography and qualitative and quantitative assessment of thermal images is presented. Examples of the use of thermal imaging equipment and other auxiliary control and measuring equipment in the field examination of translucent structures and non-translucent ventilated facade systems of a real civil building are given, as well as the results of thermal imaging identification of the main thermal properties of a fragment of an enclosing building structure in the form of a wall of silicate brick. Conclusion. The presented method of active thermal non-destructive determination of the main thermophysical properties of structural building materials and products, as well as an experimental setup for its implementation, make it possible to study the entire range of thermal characteristics under various conditions and modes using a thermal imager and related instrumentation.

тепловой контрольтепловизионный мониторинг и диагностикатепловизионная съемкатермографированиетепловизортермограмматепловое изображениеобъекты строительстваинженерная системастроительный материал и изделиекоэффициенты теплопроводности и теплопередачитермическое сопротивлениеthermal controlthermal imaging monitoringthermal imaging diagnosticsthermal imagingthermographythermal imagerthermogramthermal imageconstruction objectsengineering systembuilding material and productthermal conductivity coefficientthermal resistanceheat transfer coefficientReferencesРазвитие и особенности диагностики строительных конструкций с применением тепловизионной съемки / А. И. Бедов, А. И. Габитов, А. С. Салов [и др.] // Строительство и реконструкция. – 2020. – № 1(87). – С. 59-70. – DOI 10.33979/2073-7416-2020-87-1-59-70.A. I. Bedov, A. I. Gabitov, A. S. Salov Development and features of diagnostics of building structures using thermal imaging. [Stroitel'stvo i rekonstrukciya.] Construction and reconstruction. 2020; 1(87): 59-70. – DOI 10.33979/2073-7416-2020-87-1-59-70. (In Russ.).Lucchi E. Applications of the infrared thermography in the energy audit of buildings: A review / E. Lucchi // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2018. – Vol. 82. – рp. 3077-3090. – DOI 10.1016/j.rser.2017.10.031.Lucchi E. Applications of the infrared thermography in the energy audit of buildings: A review / E. Lucchi. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2018; 82: 3077-3090. – DOI 10.1016/j.rser.2017.10.031.Использование тепловизионной съемки для поиска скрытых дефектов / В. А. Шинкевич, Д. А. Гресь, И. И. Еремеев, Г. Д. Петров // Актуальные проблемы военно-научных исследований. – 2020. – № 6(7). – С. 285-295.V. A. SHinkevich, D. A. Gres', I. I. Eremeev, G. D. Petrov. The use of thermal imaging to search for hidden defects. [Aktual'nye problemy voenno-nauchnyh issledovanij]. Actual problems of military scientific research 2020; 6(7): 285-295. (In Russ.).Comparative analysis of infrared thermography and CFD modelling for assessing the thermal performance of buildings / C. Morón, D. Ferrández, R. Felices, P. Saiz // Energies. – 2018. – Vol. 11. – No 3. – P. 638. – DOI 10.3390/en11030638.Comparative analysis of infrared thermography and CFD modelling for assessing the thermal performance of buildings / C. Morón, D. Ferrández, R. Felices, P. Saiz. Energies. 2018; 11 (3): 638. – DOI 10.3390/en11030638.Плотников, Е. А. Оценка сокращения тепловых потерь при замене оконного блока на основе данных тепловизионного обследования / Е. А. Плотников, О. В. Руденко // Молодой ученый. – 2020. – № 21(311). – С. 579- 580.Plotnikov, E. A. Assessment of the reduction of heat losses when replacing a window block based on thermal imaging survey data [Molodoj uchenyj]. Young scientist. 2020; 21(311): 579-580. (In Russ.).A model for the improvement of thermal bridges quantitative assessment by infrared thermography / G. Baldinelli, F. Bianchi, A. Rotili [et al.] // Applied Energy. – 2018. – Vol. 211. – Pp. 854-864. – DOI 10.1016/j.apenergy.2017.11.091.A model for the improvement of thermal bridges quantitative assessment by infrared thermography / G. Baldinelli, F. Bianchi, A. Rotili [et al.]Applied Energy. 2018; 211:854-864.–DOI 10.1016/j.apenergy.2017.11.091.Аспекты тепловизионного обследования энергооборудования / Р. Б. Гольдман, В. А. Щебетеев, А. В. Ошатинский [и др.] // Colloquium-journal. – 2021. – № 10-1(97). – С. 54-55.Aspects of thermal imaging inspection of power equipment. R. B. Goldman, V. A. Shchebeteev, A.V. Oshatinsky [et al.]. Colloquium-journal. 2021;10-1(97): 54-55. (In Russ.).Locating hidden elements in walls of cultural heritage buildings by using infrared thermography / H. Glavaš, T. Barić, M. Hadzima-Nyarko, I. H. Buljan // Buildings. – 2019. – Vol. 9. – No 2. – P. 32. – DOI 10.3390/buildings9020032.Locating hidden elements in walls of cultural heritage buildings by using infrared thermography / H. Glavaš, T. Barić, M. Hadzima-Nyarko, I. H. Buljan. Buildings. 2019; 9(2): 32. – DOI 10.3390/buildings9020032.Игнатюк, А. С. Информационная система тепловизионного обследования конструкций здания / А. С. Игнатюк, С. Д. Николенко, С. А. Сазонова // Информационные технологии в строительных, социальных и экономических системах. – 2021. – № 2(24). – С. 88-94.Ignatyuk A. S. Information system of thermal imaging inspection of building structures. A. S. Ignatyuk, S. D. Nikolenko, S. A. Sazonova. [Informacionnye tekhno-logii v stroitel'nyh, social'nyh i ekonomicheskih sistemah] Information technologies in construction, social and economic systems. 2021; 2(24): 88-94. (In Russ.)Improving the detection of thermal bridges in buildings via on-site infrared thermography: The potentialities of innovative mathematical tools / S. Sfarra, S. Perilli, A. Cicone [et al.] // Energy and Buildings. – 2019. – Vol. 182. – Pp. 159-171. – DOI 10.1016/j.enbuild.2018.10.017.Improving the detection of thermal bridges in buildings via on-site infrared thermography: The potentialities of innovative mathematical tools. S. Sfarra, S. Perilli, A. Cicone [et al.]Energy and Buildings.2019;l(. 182):159-171. – DOI 10.1016/j.enbuild.2018.10.017.Карпов, Д. Ф. Комплексная энергосберегающая диагностика технического состояния ограждающих конструкций объектов капитального строительства и инженерных систем на основе теплового контроля / Д. Ф. Карпов, М. В. Павлов, А. А. Синицын // Научно-технический журнал «Энергосбережение и водоподготовка». – 2020. – № 2 (124). – С. 29-33.Karpov D. F. Integrated energy-saving diagnostics of the technical condition of fencing structures of capital construction objects and engineering systems based on thermal control / D. F. Karpov, M. V. Pavlov, A. A. Sinitsy. [Energosberezhenie i vodopodgotovka] Energy saving and water treatment. 2020; 2 (124): 29-33. (In Russ.).Heat loss from defects of hinged facade systems of buildings / A. E. Rusanov, A. Kh. Baiburin, D. A. Baiburin, V. Bianco // Magazine of Civil Engineering. – 2020. – No 3(95). – Pp. 57-65. – DOI 10.18720/MCE.95.6.Heat loss from defects of hinged facade systems of buildings / A. E. Rusanov, A. Kh. Baiburin, D. A. Baiburin, V. Bianco. Magazine of Civil Engineering. 2020; 3(95): 57-65. – DOI 10.18720/MCE.95.6.Карпов, Д. Ф. Некоторые особенности и результаты теплового контроля навесных вентилируемых фасадных систем объектов капитального строительства / Д. Ф. Карпов, М. В. Павлов, А. А. Синицын, Н. Н. Монаркин, А. Г. Гудков // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. – 2020. – Т. 47. – № 1. – С. 147-155. doi:10.21822/2073-6185-2020-47-1-147-155.Karpov D. F. Features of mounted ventilated facade heat control systems in construction projects / D. F. Karpov, M. V. Pavlov, A. A. Sinitsyn, N. N. Monarkin, A. G. Gudkov [Vestnik Vestnik Dagestanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Tekhnicheskie nauki] Herald of Daghestan State Technical University. Technical Sciences. 2020; 47(1): 147-155. (In Russ.).Thermographic methodologies used in infrastructure inspection: A review-Post-processing procedures / I. Garrido, R. Otero, P. Arias, S. Lagüela // Applied Energy. – 2020. – Vol. 266. – P. 114857. – DOI 10.1016/j.apenergy.2020.114857.Thermographic methodologies used in infrastructure inspection: A review-Post-processing procedures I. Garrido, R. Otero, P. Arias, S. Lagüela. Applied Energy. 2020;266:114857. – DOI 10.1016/j.apenergy.2020.114857.Карпов Д. Ф. Применение активного и пассивного теплового контроля в дефектоскопии строительных материалов и изделий, ограждающих конструкций зданий и сооружений // Строительные материалы и изделия, 2019. – Т. 2. – № 4. – С. 39-44.Karpov D. F. Application of active and passive thermal control in defectoscopy of construction materials and products, filler structures of buildings and constructions. [Stroitel'nye materialy i izdeliya Construction] Building Materials and Products. 2019; 2(4): 39-44. (In Russ.).Kolesnichenko, S. Detection of dangerous defects and damages of steel building structures by active thermography / S. Kolesnichenko, A. Popadenko, Y. Selyutyn // Materials Science Forum. – 2021. – Vol. 1038 MSF. – Pp. 417-423. – DOI 10.4028/www.scientific.net/MSF.1038.417.Kolesnichenko, S. Detection of dangerous defects and damages of steel building structures by active thermography / S. Kolesnichenko, A. Popadenko, Y. Selyutyn. Materials Science Forum. 2021; 1038 MSF: 417-423. – DOI 10.4028/www.scientific.net/MSF.1038.417.Карпов, Д. Ф. О возможности применения тепловизионной съемки для контроля теплозащитных качеств ограждающих конструкций строительных объектов / Д.Ф. Карпов // XIX Международная молодежная научная конференция «Севергеоэкотех-2018»: материалы конференции (21-23 марта 2018 г.). В 5 ч. Ч. 4. – Ухта: УГТУ, 2019. – С. 111-113.Karpov, D. F. About the possibility of using thermal imaging for monitoring thermal qualities of the walling of construction projects / D. F. Karpov // XIX International youth scientific conference “Severgeoteh-2018”: materials of the conference (21-23 March 2018). In 5 parts. Part 4. – Ukhta: Ukhta State Technical University, 2019; 111-113. (In Russ.).Building envelope modeling calibration using aerial thermography / N. Bayomi, S. Nagpal, T. Rakha, J. E. Fernandez // Energy and Buildings. – 2021. – Vol. 233. – P. 110648. – DOI 10.1016/j.enbuild.2020.110648.Building envelope modeling calibration using aerial thermography / N. Bayomi, S. Nagpal, T. Rakha, J. E. Fernandez. Energy and Buildings. 2021; 233: 110648. – DOI 10.1016/j.enbuild.2020.110648.Карпов, Д. Ф. Обзор нормативных и руководящих документов по тепловизионному обследованию зданий и сооружений / Д. Ф. Карпов, М. В. Павлов, Е. Г. Касьянов, В. П. Никулин // Материалы VIII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием 22-23 ноября 2018 г. Часть 2. – Рубцовск: РИИ (филиал) ФГБОУ ВО «АГТУ им. И.И. Ползунова», 2018. – С. 301-306.Karpov D. F. Review of regulatory and guidance documents for thermal imaging inspection of buildings and structures / D. F. Karpov, M. V. Pavlov, E. G. Kasyanov, V. P. Nikulin // Materials VIII all-Russian scientific and practical conference with international participation 22-23 November 2018. Part 2. – Rubtsovsk: RII (branch) of the Federal state budgetary educational institution of higher education “Altai state technical University. I. I. Polzunova”. 2018; 301-306. (In Russ.)].Golovin, Y. I. Dynamic Thermography for Technical Diagnostics of Materials and Structures / Y. I. Golovin, D. Y. Golovin, A. I. Tyurin // Russian metallurgy (Metally). – 2021. – Vol. 2021. – No 4. – Pp. 512-527. – DOI 10.1134/S0036029521040091.Golovin, Y. I. Dynamic Thermography for Technical Diagnostics of Materials and Structures / Y. I. Golovin, D. Y. Golovin, A. I. Tyurin. Russian metallurgy (Metally). 2021; 2021(4):512-527. – DOI 10.1134/S0036029521040091.Milovanović, B. Principal component thermography for defect detection in concrete / B. Milovanović, M. Gaši, S. Gumbarević // Sensors. – 2020. – Vol. 20. – No 14. – P. 1-21. – DOI 10.3390/s20143891.Milovanović, B. Principal component thermography for defect detection in concrete / B. Milovanović, M. Gaši, S. Gumbarević. Sensors. 2020; 20(14): 1-21. – DOI 10.3390/s20143891.Карпов, Д. Ф. Активный метод теплового контроля теплопроводности строительных материалов и изделий /Д. Ф. Карпов//Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова, 2019. – № 7. – С. 57-62. doi:10.34031/article_5d35d0b79c34c5.75173950.Karpov D. F. The active method of control the thermal conductivity of building materials and products [Vestnik BGTU im. V.G. Shuhova] Bulletin of BSTU named after V. G. Shukhov, 2019; 7: 57-62. (In Russ.)].Патент № 2530473 C1 Российская Федерация, МПК G01N 25/18. Устройство и способ комплексного определения основных теплофизических свойств твердого тела : № 2013119005/28 : заявл. 23.04.2013 : опубл. 10.10.2014 / Д. Ф. Карпов, М. В. Павлов, А. А. Синицын [и др.] ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Вологодский государственный университет» (ВоГУ).Patent No. 2530473 C1 Russian Federation, IPC G01N 25/18. Device and method of complex determination of the basic thermophysical properties of a solid : No. 2013119005/28 : application 23.04.2013 : publ. 10.10.2014 / D. F. Karpov, M. V. Pavlov, A. A. Sinitsyn [et al.] ; applicant Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education “Vologda State University” (VoSU). (In Russ.).Васильева, И. Л. Снижение энергопотребления здания с применением конструкции двойного фасада / И. Л. Васильева, Д. В. Немова, Н. И. Ватин // Вестник Донбасской национальной академии строительства и архитектуры. – 2020. – № 3(143). – С. 18-25.Vasilyeva, I. L. Reduction of energy consumption of a building using the construction of a double facade / I. L. Vasilyeva, D. V. Nemova, N. I. Vatin. [Vestnik Donbasskoj nacional'noj akademii stroitel'stva i arhitektury] Bulletin of the Donbass National Academy of Construction and Architecture. 2020; 3(143): 18-25. (In Russ.)Немова, Д. В. Снижение энергопотребления здания с применением конструкции двойного стеклянного фасада / Д. В. Немова, Н. И. Ватин, И. Л. Васильева // Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура. – 2020. – № 3(14). – С. 17-25.Nemova, D. V. Reduction of energy consumption of a building using the construction of a double glass facade / D. V. Nemova, N. I. Vatin, I. L. Vasilyeva. [ZHilishchnoe ho-zyajstvo i kommunal'naya infrastruktura] Housing and communal infrastructure. 2020; 3(14): 17-25. (In Russ.).Васильева, И. Л. Внедрение двойных стеклянных фасадов на территории Российской Федерации / И. Л. Васильева, Д. В. Немова, Н. И. Ватин // Строительство уникальных зданий и сооружений. – 2019. – № 9(84). – С. 51-62. – DOI 10.18720/CUBS.84.4.Vasilyeva, I. L. Introduction of double glass facades on the territory of the Russian Federation / I. L. Vasilyeva, D. V. Nemova, N. I. Vatin.[Stroitel'stvo unikal'nyh zdanij i sooruzhenij] Construction of unique buildings and structures. 201; 9(84): 51-62. – DOI 10.18720/CUBS.84.4. (In Russ.).Патент № 2488102 C1 Российская Федерация, МПК G01N 25/18. Способ определения теплопроводности твердого тела активным методом теплового неразрушающего контроля : № 2012106323/28 : заявл. 21.02.2012 : опубл. 20.07.2013 / Д. Ф. Карпов, М. В. Павлов, А. А. Синицын, В. И. Игонин ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Вологодский государственный технический университет» (ВоГТУ).Patent No. 2488102 C1 Russian Federation, IPC G01N 25/18. Method for determining the thermal conductivity of a solid by the active method of thermal non-destructive control : No. 2012106323/28 : application. 02/21/2012 : publ. 20.07.2013 / D. F. Karpov, M. V. Pavlov, A. A. Sinitsyn, V. I. Igonin ; applicant Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education “Vologda State Technical University” (VoGTU). (In Russ.).Karpov, D. Determination of surface temperature and moisture fields of structural elements of buildings by thermal imaging / D. Karpov, M. Pavlov, R. Salikhova // Lecture Notes in Civil Engineering. – 2021. – Vol. 141. – Pp. 253-258. https://doi.org/10.1007/978-3-030-67654-4_28.Karpov, D. Determination of surface temperature and moisture fields of structural elements of buildings by thermal imaging / D. Karpov, M. Pavlov, R. Salikhova. Lecture Notes in Civil Engineering. 2021; 141: 253-258. https://doi.org/10.1007/978-3-030-67654-4_28.Соловьева, А. А. Исследование развития моделей случайных величин в расчетах надежности строительных конструкций при неполной статистической информации / А. А. Соловьева, С. А. Соловьев // Вестник МГСУ. – 2021. – Т. 16. – № 5. – С. 587-607. – DOI 10.22227/1997-0935.2021.5.587-607.Solovyova, A. A. Investigation of the development of models of random variables in calculations of reliability of building structures with incomplete statistical information / A. A. Solovyova, S. A. Solovyov. Vestnik MGSU. 2021; 16(5): 587-607. – DOI 10.22227/1997-0935.2021.5.587-607. (In Russ.).Karpov, D. Thermal method for non-destructive control of actual coolant mass flow through a heating device / D. Karpov D, A. Sinitsyn // ICEPP-2020. E3S Web of Conferences. Vol. 161, 01041 (2020). doi.org/10.1051/e3sconf/202016101041.Karpov D. Thermal method for non-destructive control of actual coolant mass flow through a heating device /D. Karpov D, A. Sinitsyn. ICEPP-2020. E3S Web of Conferences. 2020;161: 01041. doi.org/10.1051/e3sconf/202016101041.Соловьева, А. А. Метод оценки надежности элементов плоских ферм на основе р-блоков / А. А. Соловьева, С. А. Соловьев // Вестник МГСУ. – 2021. – Т. 16. – № 2. – С. 153-167. – DOI 10.22227/1997-0935.2021.2.153-167.Solovyova, A. A. Method for assessing the reliability of elements of flat trusses based on p-blocks / A. A. Solovyova, S. A. Solovyov. Vestnik MGSU. 2021;16(2): 153-167. – DOI 10.22227/1997-0935.2021.2.153-167. (In Russ.).Karpov D. Algorithm for integrated non-destructive diagnostics of technical condition of structures of buildings and constructions using the thermogram analysis / D. Karpov D, A. Sinitsyn // ICEPP-2020. E3S Web of Conferences. Vol. 161, 01040 (2020). doi.org/10.1051/e3sconf/202016101040.Karpov D. Algorithm for integrated non-destructive diagnostics of technical condition of structures of buildings and constructions using the thermogram analysis / D. Karpov D, A. Sinitsyn // ICEPP-2020. E3S Web of Conferences. 2020; 161: 01040 (. doi.org/10.1051/e3sconf/202016101040.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.