Mevcut Yapı Cephelerinin Isıl Özelliklerinin Nicel Kızılötesi Isıl Görüntüleme Yöntemi ile Yerinde İncelenmesi

Year 2022, Volume: 25 Issue: 4, 1633 - 1643, 16.12.2022

Rukiye Koçkar Tuğla

https://doi.org/10.2339/politeknik.868410

Abstract

Yapıların enerji perfomansı inşa edildikleri malzemelerin termofiziksel özellikleri ile ilişkilidir. Isıl atalet/termal efusivite bir malzemenin ısıl iletkenlik hesap değeri (λ, W/mK), özgül ısı değeri (c, J/kgK) ve yoğunluğuna (ρ, kg/m3) bağlı olan bir termofiziksel özelliktir. Termal athalet bir malzemenin ısıya karşı göstermiş olduğu ısıl davranış hakkında bilgi verir. Sıcaklık değişimi olan bir ortam etkisinde düşük termal ataletli bir malzemenin yüzey sıcaklığı çok hızlı değişirken, yüksek termal ataletli malzemenin yüzey sıcaklığı daha yavaş değişir. Bu çalışmada mevcut bir bina cephesinin ısınma davranışları nicel Kızılötesi Isıl Görüntüleme Yöntemi (KÖIG) ile incelenmiştir. Çalışma alanı olarak binanın batı (ÇA1) ve kuzey (ÇA2) cepheleri seçilmiştir. Çalışma, temmuz ayında, güneşli bir günde ve 07:00-19:30 saatleri arasında yapılmıştır. ÇA1 ve ÇA2 olarak kodlanan çalışma bölgelerinden çalışma saatleri boyunca saat başı ısıl görüntüler alınmış; çalışma alanlarının ısıl haritaları oluşturulmuştur. Alınan ısıl görüntüler yazılım programı sayesinde analiz edilmiş ve analiz sonucu elde edilen yüzey sıcaklık verileri ile sıcaklık farkı (ΔT), ısınma hızı (RW) ve ısınma hızı oranları (RWSORUN/ RWKONROL) gibi bazı ısıl parametreler hesaplanmıştır. Bu parametreler ile bina cephelerinde kullanılan malzemelerin ısınma davranışları incelenmiştir. Ayrıca çalışma alanlarında bulunan ısıl sorunlu bölgeler tespit edilmiş ve bu bölgeler de nicel verilerle değerlendirilmiştir. Çalışma sonucunda ısıl ataleti yüksek olan malzemelerin, düşük ısınma hızı verilerine sahip olduğu görülmüştür. Isınma hızı verileri ile aynı çalışma bölgesindeki (ÇA1) sorunlu alanın, sağlam/sorunsuz alana göre daha hızlı ısındığı tespit edilmiştir.

Keywords

Kızılötesi ısıl görüntüleme, termal kamera, ısıl atalet, ısınma hızı, ısıl sorun

In-Situ Inspection of Thermal Properties of the Existing Building Facades by Quantitative Infrared Thermography

Abstract

The energy performance of the building is related to the thermophysical properties of the materials which they are constructed. Thermal effusivity is a thermophysical property of the materials that depends on the thermal conductivity value (λ, W/mK), specific heat (c, J/kgK) and density (ρ, kg/m3). Thermal athalet gives information about the thermal behaviour of the material at different heat conditions. While the surface temperature of a low thermal inertia material changes very rapidly under the effect of a temperature changing environment, the surface temperature of a high thermal inertia material changes more slowly. In this study, the thermal properties of an existing building facades were investigated by quantitative infrared thermography method. The west (ÇA1) and north (ÇA2) facades of the building have been chosen as the study area. The study was conducted between 07:00 am and 19:30 pm, on a sunny day in July. Thermal images were taken per hour of study areas coded as CA1 and CA2; thermal maps of the study areas were created with this thermal images. The thermal parameters such as temperature difference (ΔT), rate of warming up (RW) and ratio of the rate of warming up between the defect area and sound area (RWDEFECT / RWSOUND) were obtained with the surface temperature on thermal maps. The thermal properties of the materials using in building facades were examined by these thermal parameters In addition, the thermal defects areas in the study regions were determined and these defects areas were evaluated with quantitative data. The result of the study has shown that materials with high thermal inertia have lower rate of warming up data. It has been determined that the heating rate of the defect areas warming up faster than the reference areas.

Keywords

Infrared thermography, thermal camera, rate of warming up, thermal defect, thermal inertia

References

• [1] NZEB, “Nearly zero-energy buildings”, European Commission, (2010).
• [2] Bayındırlık İskan Bakanlığı, “Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği” Resmi Gazete, 27075, 45, (2008).
• [3] Wikipedia, “thermal effusivity” wikipedia.org https://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_effusivity (erişim: 23 Ocak, 2021).
• [4] Maldague, X.P.V., “Theory and Practice of Infrared Technology for Nondestructive Testing.”, John Wiley & Sons, New York, (2001).
• [5] Goulart, S.V.G., “Thermal Inertia and Natural Ventilation – Optimisation of Thermal Storage as a Cooling Technique for Residential Buildings in Southern Brazil”. Phd. Thesis, Architectural Association School of Architecture, Graduate School, (2004).
• [6] Yasin, E., “Betonun termal kütlesi ve enerji verimliliğine etkisi.” Betonvecimento.com https://www.betonvecimento.com/beton-2/betonun-termal-kutlesi-ve-enerji-verimliligine-etkisi (erişim: 23 Ocak, 2021).
• [7] Akevren, S., “Non-destructive examination of stone masonry historic structures – quantiıtative IR thermography and ultrasonic testing.” Yüksek Lisans Tezi, Mimarlık Ana Bilim Dalı, Fen Bilimleri Enstitüsü, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara, 7-10, (2010).
• [8] TS EN ISO 8990 “Isı yalıtımı- kararlı durum ısı iletim özelliklerinin tayini- kalibre edilmiş ve mahfazalı sıcak kutu”, Türk Standardları Enstitüsü, Ankara, (2002).
• [9] TS 825, “Binalarda ısı yalıtım kuralları”, Türk Standardları Enstitüsü, Ankara, (2013).
• [10] ASTM STP 1320 “Laboratory procedures for using infrared thermography to validate heat transfer models, insulation materials: testing and applications”, American Society for Testing and Materials, (1997).
• [11] Titman, D., J., “Applications of Thermography in Non-Destructive Testing of Structures” NDT&E International, 34, 149-154, (2001).
• [12] Avdelidis, N.P. and Moropoulou A., “Emissivity Considerations in building thermography”, Energy and Buildings, 35, 663-667, (2003).
• [13] Ocana, S.M., Guerrero, I.C., and Requena, I.G., “Thermographic survey of two rural buildings in Spain”, Energy and Buildings” 36, 515-523 (2004).
• [14] Wikipedia, “Elektromanyetik Spektrum” wikipedia.org https://tr.wikipedia.org/wiki/Elektromanyetik_spektrum (erişim: 26 Nisan, 2021).
• [15] Çengel, Y. “Isı ve Kütle Transferi Pratik Bir Yaklaşım” 3 Baskı, Güven Kitapevi, İzmir, (2011).
• [16] Flir, “ThermaCAM PM695 operator’s manual, emissivity table” Flir Systems AB1, 454-557. (2001).
• [17] Engineering Tool Box, “Emissivity Coefficient Materials”https://www.engineeringtoolbox.com/emissivity-coefficients-d_447.html (erişim: 26 Nisan, 2021).
• [18] Sayın, M., ve Tavukçuoğlu, A. “Cephelerin ısı yalıtımlılık durumlarının ısıl görüntüleme ile değerlendirilmesi”, Yalıtım Dergisi, İstanbul: B2B Medya,152, 46-54, (2016).
• [19] Meng, X., Luo, T., Gao, Y., Zhang, L., Shen, Q., and Long, E., “A new simple method to measure wall thermal transmittance in situ and its adaptability analysis”, Applied Thermal Engineering, 122, 747–757, (2017).
• [20] Rocha, J.H.A, Santos C.F, Povoas, Y.V., “Evaluation of the infrared thermography technique for capillarity moisture detection in buildings”, Procedia Structural Integrity, 11, 107-113, (2018).
• [21] Fox, M., Coley, D., Goodhewa, S., Wild, P.,” Time-lapse thermography for building defect detection”, Energy and Buildings, 92, 95-106, (2015).
• [22] Koçkar, R., “Tuğla duvarlardaki ısıl özelliklerin ve ısıl sorunların kızılötesi ısıl görüntüleme ve sıcak kutu yöntemleriyle incelenmesi” Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Gazi Üniversitesi, Ankara, 1-117, (2012).
• [23] Tavukçuoğlu, A., Akevren, S., Grinzato, E., “In-situ examination of structural cracks at historic masonry structures by quantitative infrared thermography and ultrasonic testing”, Journal of Modern Optics, 57(18): 1779-1789, (2010).
• [24] Tuğla, R., ve Tavukçuoğlu A., “Tuğla duvarlarda ısıl sorunların kızıl ötesi ısıl görüntüleme ile belirlenmesi” 3. Ulusal Yapı Kongresi ve Sergisi Teknik Tasarım, Güvenlik ve Erişilebilirlik, Ankara, (2016).
• [25] Grinzato, E., Bison, P.G., and Marinetti, S., “Monitoring of the ancient buildings by the thermal method”, Journal of Cultural Heritage, 3, 21–29, (2002).
• [26] Koçkar Tuğla, R., “Yapı duvarlarının ısıl yayınırlık değerinin nicel kızılötesi ısıl görüntüleme ile belirlenmesi” Doktora Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Gazi Üniversitesi, Ankara, 1-147, (2019).
• [27] Balaras, C.A., and Argiriou, A.A., “Infrared thermography for building diagnostics”, Energy and Buildings, 34, 171-183, (2002).