کاربرد مادون قرمز در معماری امروزی
دوربین مادون قرمز دما را نمی بیند، شدت تابش را در ناحیه مادون قرمز ثبت می کند. این اشعه ایست که با چشم انسان قابل مشاهده نمی باشد. دوربین اشعه مادون قرمز را به تصویر قابل مشاهده تبدیل می کند. تصاویر در مقیاس خاکستری یا با طیف های رنگی مختلف ارائه شده اند تا راحت تر بتوان به آن نگاه کرد. در حالی که چشم انسان می تواند تشعشعات را در طیف الکترومغناطیسی بین 0/4 تا 0/7 میکرومتر ببیند، بازه ی مادون قرمز بین 0/9 تا 14 میکرومتر است. دوربین های مورد استفاده برای بازرسی ساخت و ساز در بازه ی 8 تا 14 میکرومتر کار می کنند.
برای درک آسانتر تصاویر مادون قرمز گرفته شده از سطوح، می توان یک عکس دیجیتال را همراه با تصویر مادون قرمز ارائه داد. این به کاربر نشان می دهد که دقیقاً کجا تصویرIR گرفته شده است و چه چیزی را می تواند ببیند. مادون قرمز ابزار عالی برای تشخیص عیوب ساختمان است.
1. دوربین مادون قرمز و نحوه ی عملکرد آن
بازرسی مادون قرمز (IR) ابزاری قدرتمند و غیر مخرب برای پایش و تشخیص وضعیت ساختمان ها است. یک دوربینIR می تواند عیوب ساختمان را سریع تشخیص دهد تا قبل از جدی تر شدن و هزینه برتر شدن تعمیر، مستندسازی و تصحیح شوند.
بازرسی مادون قرمز در تشخیص ساختمان کمک می کند:
• تلفات انرژی را تجسم کنید.
• عایق مفقود یا معیوب را تشخیص دهید.
• منبع نشت هوا را پیدا کنید.
• رطوبت را در عایق، در سقف و دیوارها، داخلی و خارجی پیدا کنید.
• کپک و نواحی بد عایق بندی شده را شناسایی کنید.
2. ترموگرافی مادون قرمز برای صنعت ساختمان
• پل های حرارتی را مکان یابی کنید.
• محل نشتی در سقف های مسطح را پیدا کنید.
• شکاف در لوله آب گرم را تشخیص دهید.
• شکست های ساخت و ساز را شناسایی کنید.
• خطاهای گرمایش کف تابشی را پیدا کنید.
• بر خشک شدن ساختمان ها نظارت داشته باشید.
• عیوب الکتریکی را تشخیص دهید.
• عیوب را در خط تامین و گرمایش منطقه ای پیدا کنید.
• به علاوه ی خیلی موارد دیگر…
تشخیص عایق ضعیف و نشت هوا
ترموگرافی مادون قرمز (تصویربرداری حرارتی) ابزاری مهم برای تعیین عیوب ساختمان مانند نواحی فاقد عایق، مشکلات تراکم و دیدن اتلاف انرژی است. ترموگرافی همچنین به ارزیابی سقف های مسطح از نظر عایق آسیب دیده و رطوبت محبوس شده کمک می کند.
تفسیر تصاویر برای کاربردهای ساختمانی
این ساختمان در داخل گرمتر است. دیوار سازه، ساندویچی بتن–عایق–بتن می باشد. بخشی از دیوار فاقد عایق است که دیدن آن از داخل و خارج با چشم غیر مسلح ممکن نیست. در اینجا مادون قرمز می تواند آنچه را که چشم انسان نمی تواند ببیند نشان دهد.
سازه دیوار خارجی. بسیاری از بخش ها فاقد عایق هستند که با رنگ های گرم تر مشخص می شوند.
سقف شیشه ای بالای یک آتریوم. ضد آب است، اما هوابند نیست. هوای گرم به دلیل فشار بیش از حد خارج می شود و هوای سرد در کف کافه تریا وارد می شود. راه حل این است که سقف شیشه ای هوابند شود.
ساختمان های اداری بزرگتر اغلب دارای یک آتریوم در وسط هستند. این آتریوم ها اغلب دارای یک کافه تریا در کف و یک سقف شیشه ای در بالا هستند تا نور آفتاب وارد شود.
انباری که هوای گرم زیادی از بین دیوار و پشت بامش خارج می شود. این اتصالات باید محکم شوند تا از اتلاف زیاد انرژی جلوگیری شود.
انبارهای بزرگ با دیوارهای پیش ساخته و سقف عایق بندی شده می توانند اتلاف انرژی را از اتصالات بین این قطعات تجربه کنند.
عیوب عایق
ضخامت رایج عایق از کشوری به کشور دیگر متفاوت است. در آب و هوای سرد عایق معمولا ضخیم است. در کشورهایی با آب و هوای معتدل گرمتر، ضخامت کمتر است یا اصلا وجود ندارد. از سوی دیگر، در آب و هوای گرم تر، اغلب در داخل از سیستم های سرمایشی استفاده می شود که نیاز به عایق ضخیم برای جلوگیری از اتلاف انرژی دارد. قانون کلی استفاده از دوربین مادون قرمز این است که باید حداقل 10 درجه سانتیگراد اختلاف دمایی بین دمای بیرون و داخل دیوار داشته باشد تا الگوها خوب و قابل مشاهده باشند. با استفاده از دوربینی با وضوح و حساسیت حرارتی بالاتر، اختلاف دما می تواند کمتر هم باشد.
بررسی حرارتی از خارج ساختمان. مناطق قرمز رنگ نشان دهنده عایق ضعیف یا از بین رفته است.
عدم وجود عایق در قسمت هایی از دیوار.
تصویر مادون قرمز به وضوح عایق ناکافی دیوار بالای پنجره را نشان می دهد.
تشخیص نشت هوا
یافتن نشتی هوا از داخل جداره ساختمان غیرعادی نیست. نشت هوا منجر به مصرف انرژی بیشتر می شود و اغلب باعث ایجاد مشکلاتی در سیستم تهویه می شود. 90 درصد از نشت هوا به دلیل نقص در عایق است.
برای تشخیص نشت هوا با دوربین مادون قرمز، اختلاف دما و اختلاف فشار در سازه مورد نیاز است. خود هوا قابل دیدن نیست. با این حال، با یک دوربین مادون قرمز، و الگوهای رفت و آمدی که هنگام ورود هوای سرد از طریق نشتی در ساختار رخ می دهد، می توان آن را تشخیص داد. بازرسی مادون قرمز همیشه باید در سمتی از جداره ی ساختمان انجام شود که فشار نسبت به سمت دیگر، منفی است.
تصویر، نشت هوا بین سقف و پنجره را نشان می دهد که با فشار منفی در داخل گرفته شده است.
تشخیص رطوبت
آسیب ساختمان به دلیل رطوبت رایج ترین شکل خرابی یک خانه است. نشت هوا می تواند باعث ایجاد رطوبت در دیوارها، کف ها یا سقف ها شود و عایق مرطوب مدت زیادی طول می کشد تا خشک شود، در نتیجه به مکانی مناسب برای رشد کپک ها و قارچ ها تبدیل می شود.
اسکن با دوربین مادون قرمز می تواند رطوبتی را که محیطی مناسب برای قارچ ها ایجاد می کند (مکان هایی که ممکن است هرگز با چشم انسان دیده نشوند)، پیدا کند. ممکن است کسی بوی آن را استشمام کند، اما نفهمد از کجاست. یک بررسی مادون قرمز مشخص می کند که مناطق مرطوب در کجا قرار دارند، چرا که باعث ایجاد مشکلات بالقوه جدی کپک و سلامتی می شوند.
نفوذ رطوبت در کف. غیرممکن است که با چشم انسان دیده شود، اما به وضوح در مادون قرمز قابل مشاهده است.
تصاویر مادون قرمز از یک سقف یکسان گرفته شده اند. در تصویر سمت چپ دمای اتاق با حرارت دادن تغییر کرده است که باعث می شود رطوبت عایق به وضوح نمایان شود.
تشخیص رطوبت ممکن است دشوار باشد و راه آن این است که دمای ساختمان را تغییر داد. مصالح مرطوب پس از آن به وضوح قابل مشاهده خواهند بود زیرا آنها دما را بسیار کندتر از مواد خشک تغییر می دهند. در جایی که روش های دیگر فقط دما را در یک نقطه اندازه گیری می کنند، مادون قرمز سطوح بزرگ را در یک لحظه پوشش میدهد.
پل های حرارتی
پل حرارتی منطقه ای است که به دلیل ساخت و ساز، عایق کمتری دارد. مانند بست فلزی، تیر بتنی، دال یا ستون. گرما ساده ترین مسیر را از فضای گرم شده به بیرون جریان می دهد؛ مسیری با کمترین مقاومت. اغلب اوقات گرما از طریق عنصری که رسانایی بسیار بالاتری نسبت به مواد اطراف دارد، "اتصال کوتاه" می کند، که می تواند به عنوان یک پل حرارتی توصیف شود.
اثرات رایج پل های حرارتی عبارتند از:
• کاهش دمای سطح داخلی. در بدترین موارد، این می تواند منجر به مشکلات تراکم، به ویژه در گوشه ها شود.
• افزایش قابل توجه تلفات حرارتی.
• مناطق سرد در ساختمان ها.
تصویر، یک پل حرارتی را در یکی از طبقات نشان می دهد.
در اینجا پل بین تیرهای سقف و دیوار مجاور است.
خطوط تامین و گرمایش منطقه ای
در اقلیم سرد پیاده رو ها دارای گرمایش از کف هستند. بررسی ترموگرافی به راحتی می تواند هر گونه نقص در سیستم های گرمایش زیر زمین را تشخیص دهد. حتی اگر برف روی زمین باشد، خطوط لوله گرمایش با دوربین مادون قرمز قابل مشاهده است.
سنگفرش گرم شده، اما فقط بخشی از آن کار می کند.
یک عکسIR هوایی نشتی یا خرابی عایق را در سیستم گرمایش منطقه ای شناسایی کرده است.
یافتن نشتی در پشت بام ها
زمانی که بتوان قسمت های مرطوب سقف را به جای جایگزینی کل سقف، تعمیر کرد، صرفه جویی فوق العاده ای حاصل می شود. با استفاده از خورشید به عنوان منبع گرما می توان عایق مرطوب در سقف را با دوربین مادون قرمز پیدا کرد. در طول روز خورشید سقف را گرم می کند. در شب، سقف دوباره خنک می شود، اما در جایی که عایق مرطوب وجود دارد، تغییر دما بسیار کندتر است. این ناحیه به وضوح قابل مشاهده است و در یک تصویر مادون قرمز گرمتر نشان داده می شود.
ساختمان هایی با سقف های زرد رنگ نشان می دهند که مشکل رطوبت یا عایق وجود دارد.
خطاهای الکتریکی
یکی از رایج ترین عیوب در ساختمان ها عیوب برق است. اکثر اوقات این مشکلات الکتریکی با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیستند، اما یک دوربین مادون قرمز فورا نقاط داغ را روی یک تصویر حرارتی قابل مشاهده می کند. می توان جعبه های الکتریکی و قطعات را اسکن کرده و سیم های متعدد، اتصالات و تصویر فوری از مشکلات احتمالی را بررسی کرد. می توان منطقه معیوب را قبل از بروز مشکلات واقعی شناسایی و تعمیر کرد! اهداف الکتریکی رایج در صنعت ساختمان فیوزها، تابلوهای برق و روشنایی هستند.
یکی از فیوزها بیش از حد گرم شده است، خطر آتش سوزی بالقوه.
تعیین محل نشتی در گرمایش از کف
مادون قرمز ابزاری با کاربرد آسان برای یافتن و بررسی نشتی لوله ها و لوله ها است؛ حتی زمانی که لوله های آب در کف یا زیر گچ گذاشته شده اند. گرمای لوله ها از سطح تابش می کند و الگوی آن را می توان به راحتی با دوربین مادون قرمز تشخیص داد.
تصویر، نشت آب از لوله آب گرم در گرمایش از کف را نشان می دهد.
توزیع آب گرم
بو
مادون قرمز برای یافتن نشتی بین خانه ها مفید است. نشت بین خانه ها منجر به عایق صوتی ضعیف تر و همچنین بوی سیگار و سایر بوهای نامطبوع می شود. با استفاده از فشار منفی همراه با اختلاف دما، تشخیص نشتی آسان است.
هوای گرم که از همسایه ی مجاور به تخته پایه وارد می شود.
سردخانه
سردخانه ها و اتاق های سردخانه نیاز زیادی به عایق بندی و سفتی دارند. دمای معمولی داخلی در یک کارخانه سردخانه 23- تا 25- درجه سانتیگراد است. عدم وجود عایق و نشتی باعث ایجاد تراکم و یخ در ساختمان می شود که نیاز به انرژی بیشتر را ایجاد می کند، و یخ در نهایت ساختمان را از بین می برد.
تصویر سمت راست یک پل سرد بین دیوار و سقف را نشان می دهد.
تصویر سمت چپ نشت هوا را در اتصال بین دیوار و سقف نشان می دهد، که منجر به اختلاف دما زیاد می شود.
برنامه ریزی توسعه مجدد و تضمین کیفیت
فناوری مادون قرمز در طول برنامه ریزی توسعه مجدد و همچنین در تضمین کیفیت و بازرسی ساختمان های جدید استفاده می شود. در حین خشک کردن ساختمان، تصاویر مادون قرمز امکان تعیین پیشرفت مراحل خشک کردن را فراهم می کند تا اقدامات لازم برای تسریع روند خشک کردن انجام شود. اگر بتوان این فرآیند را تسریع کرد و با کمک دوربین مادون قرمز ثابت کرد که ساخت و ساز کاملاً خشک است، می توان ساختمان را سریعتر به مشتری تحویل داد.
بازسازی ساختمان
ترموگرافی مادون قرمز اطلاعات ارزشمندی را در حین بازسازی ساختمان ها و بناها ارائه می دهد. ساختارهای چارچوب پنهان شده توسط گچ معدنی می توانند به وضوح در یک تصویر مادون قرمز قابل مشاهده باشند. سپس می توان تصمیم گرفت که آیا قرار گرفتن در معرض این ساختارها مفید است یا خیر. جدا شدن گچ از دیوارها نیز می تواند در مراحل اولیه انجام شود تا اقدامات حفاظتی انجام شود.
به منظور تفسیر صحیح تصاویر مادون قرمز، همچنین باید دانست که چگونه متریال و ساختارهای مختلف بر خوانش دما روی سطح تاثیر می گذارند. برخی از مهم ترین عوامل موثر بر دما و الگوی سطح عبارتند از:
3. فیزیک ساختمان
1. نوع مصالح به کار رفته در ساخت:
برخی از متریال، به عنوان مثال. بتن، از نظر حرارتی کند هستند، به این معنی که دما را بسیار آهسته تغییر می دهند. سایر متریال، مانند اکثر فلزات، به سرعت گرما را منتقل می کنند. به منظور تفسیر صحیح نتایج، ترموگراف باید بداند که آیا تغییر دمای زیاد در خارج یا داخل بسته قبل از انجام بازرسی وجود داشته است، زیرا این می تواند بر خوانش دما تاثیر بگذارد.
2. نحوه ساخت و ساز:
یک دیوار بیرونی را می توان با یک شکاف هوا بین پوسته بیرونی و بقیه سازه ساخت. چنین ساختاری برای کنترل از بیرون مناسب نیست. هر چارچوبی در ساخت دیوار از داخل سردتر می شود (به شرطی که داخل آن گرمتر باشد). از طرف سرد وضعیت برعکس است. اینها الگوهای مشخصه مورد انتظار هستند و هیچ مشکلی وجود ندارد.
تصویرIR از داخل گرفته شده است. چارچوب قابل مشاهده است، و همچنین پیچ های اتصال پوشش ورق به چارچوب قابل مشاهده است. گوشه به وضوح سردتر است، به نام اثر گوشه، اما در اینجا هیچ مشکلی وجود ندارد.
3. دمای داخلی و خارجی:
هنگامی که حداقل 10 درجه سانتیگراد اختلاف دمای پایدار بین دو طرف دیوار وجود داشته باشد، عایق از دست رفته، آسیب دیده یا ناکارآمد در یک تصویر حرارتی به وضوح برجسته می شود. بسته به ظرفیت حرارتی مصالح ساختمانی اغلب می توان کار را با اختلاف دمای کمتر انجام داد. بازرسی معمولا از داخل و خارج انجام می شود. بهترین نتایج اغلب از داخل به دلیل تاثیرات کمتر به دست می آید، اما برای درک کلی بهتر ساختمان، بررسی حرارتی تکمیلی از خارج توصیه می شود. کاربر باید دمای داخل و خارج خانه را بداند و همچنین باید بداند که آیا تغییرات دما در 24 ساعت گذشته زیاد بوده است یا خیر.
4. اختلاف فشار بر روی ساخت و ساز باعث می شود نشت هوا قابل مشاهده باشد:
اختلاف فشار زیاد باعث سرعت زیاد می شود و در صورت عدم وجود اختلاف فشار هوا از طریق نشتی حرکت نمی کند و ساختار سفت به نظر می رسد. دوربین مادون قرمز خود هوا را نمی بیند اما مناطقی را نشان می دهد که توسط جریان هوا خنک شده اند. الگوی مشخصه در تصویر اسلاید بعد نشان داده شده است که بر اساس آن می توان نتیجه گیری کرد.
تصویر نشت هوا را در صفحه پایه نشان می دهد.
5. تاثیر بر بیرون:
نور خورشید و سایه ها ممکن است الگوهای بسیار خاصی را روی یک سطح ایجاد کنند و ساعت ها پس از پایان تابش خورشید نیز قابل مشاهده هستند؛ این که تا چند ساعت بعد، به متریال موجود در ساخت بستگی دارد. نباید با الگوهای ایجاد شده در اثر انتقال حرارت در ساخت و ساز بازرسی شده مخلوط شود. به عنوان مثال، آجر دما را بسیار کندتر از چوب تغییر می دهد. باد اثر نامشخصی دارد و منجر به اختلاف دمای کمتری در سطح در مقایسه با زمانی که باد وجود ندارد، می شود. بارش به صورت باران باعث خیس شدن سطح و خنک شدن سطح می شود. هنگام خشک شدن منجر به تبخیر می شود که به نوبه خود سطح را خنک می کند. بدیهی است که این می تواند یک الگوی گمراه کننده ایجاد کند و باید در نظر گرفته شود.
6. تاثیر در درون:
منبع گرمایی سطح اطراف را گرم می کند. هوای تهویه ممکن است به یک سطح برخورد کند و گرم شود، یا به صورت موضعی آن را خنک کند. قفسه کتاب، کابینت و عکس های آویزان شده روی دیوار اثر عایق دارند. اگر این چیزها از دیوار برداشته شوند، الگوی سردتری در پشت خود نشان می دهد.
این دو تصویر از یک دیوار گرفته شده اند. دمای بیرون سردتر از داخل است. تصویر سمت راست نشان می دهد که وقتی یک عکس را از دیوار جدا می کنید چه اتفاقی می افتد. دمای پشت عکس سردتر است و چون اندازه عکس بین دو ناودانی در دیوار است، به نظر می رسد مقداری عایق در دیوار وجود ندارد. مثال نشان می دهد که باید وسایل را حداقل 6 ساعت قبل از بازرسی مادون قرمز از دیوار دور کرد.
7. بازتاب از محیط اطراف:
هنگام اسکن اهداف بازتابنده، حتما زاویه خود را تغییر دهید تا بازتاب های روی تصویر از بین برود. این انعکاس می تواند از گرمای بدن شما، یا منبع گرمایی دیگر در منطقه، یک قطعه ماشین، لامپ یا یک ترانسفورماتور باشد. انعکاس ها داده های نادرستی را در تصویر حرارتی به شما می دهند و در صورت عدم درک، خطای داده است.
تصویر انعکاس هایی را بر روی یک دیوار داخلی (سمت راست) از پنجره (سمت چپ) نشان می دهد.