Специфика комплексного тепловизионного мониторинга современных гражданских зданий и теплофизических свойств ограждающих конструкций из строительных материалов массового производства

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.

1. Развитие 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. Аспекты тепловизионного обследования энергооборудования / Р. Б. Гольдман, В. А. Щебетеев, А. В. Ошатинский [и др.] // Colloquium-journal. – 2021. – № 10-1(97). – С. 54-55.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.

20. 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.

21. 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.

22. 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.

23. 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).

24. 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.

25. 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.

26. 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.

27. 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).

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. – Vol. 141. – Pp. 253-258. https://doi.org/10.1007/978-3-030-67654-4_28.

29. 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.

30. 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.

31. 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.

32. 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.