Wyznaczanie rozkładów temperaturowych dla nieboskłonu w oparciu o wyniki pomiaru kamerą termowizyjną

pol Article in Polish DOI: 10.14313/PAR_241/57

send Tadeusz Kruczek Politechnika Śląska, Katedra Techniki Cieplnej

Download Article

Streszczenie

Otoczenie obiektów znajdujących się w otwartej przestrzeni atmosferycznej składa się zwykle z hipotetycznej powierzchni nieboskłonu i powierzchni gruntu. Celem badań termowizyjnych takich obiektów, zwłaszcza budynków, jest określenie wielkości strat ciepła lub ocena parametrów jakościowych izolacji ścian, dachów i innych przegród. Badane powierzchnie, w tym elementy zewnętrznej powłoki budynków, są często usytuowane pod różnymi kątami w stosunku do powierzchni terenu i nieboskłonu. Na potrzeby badań termowizyjnych rozpatrywanych obiektów oraz obliczeń dotyczących radiacyjnej wymiany ciepła niezbędna jest znajomość parametrów radiacyjnych nieboskłonu. Parametry te obejmują równoważną radiacyjną temperaturę otoczenia potrzebną do pomiarów termowizyjnych (w tym temperaturę nieboskłonu i gruntu) oraz ogólną radiacyjną temperaturę otoczenia, która decyduje o stracie ciepła przez promieniowanie z badanej powierzchni. Artykuł zawiera opis metody wyznaczania wartości wymienionych rodzajów temperatury na podstawie pomiaru temperatury nieboskłonu za pomocą długofalowej kamery termowizyjnej oraz obliczeń. W celu weryfikacji opracowanej metody porównano wyniki uzyskane za pomocą tej metody z wynikami pomiarów otrzymanymi za pomocą pyrgeometru. Weryfikacja obejmowała porównanie strumienia cieplnego promieniowania nieboskłonu obliczonego na podstawie pomiarów termowizyjnych ze strumieniem energii emitowanym przez nieboskłon i mierzonym za pomocą pyrgeometru. Wynik weryfikacji jest satysfakcjonujący.

Słowa kluczowe

pomiar temperatury nieboskłonu, pomiar termowizyjny, profil temperaturowy nieboskłonu, radiacyjna temperatura otoczenia, temperatura nieboskłonu

Determination of Temperature Distributions for the Sky Based on the Results of Measurement with an Infrared Camera

Abstract

The surroundings of objects in an open atmospheric space usually consist of a hypothetical surface of the sky and the surface of the ground. The aim of thermovision examination of objects located in open atmospheric space, especially buildings, is to determine the amount of heat loss or to assess the insulation quality parameters of walls, roofs and other building partitions. The tested surfaces, including elements of the outer shell of buildings, are often located at different angles to the ground surface and the sky. For the needs of thermovision testing of the considered objects and calculations concerning the radiation heat transfer, it is necessary to know the radiation parameters of the sky. These parameters include the equivalent radiative ambient temperature needed for thermovision measurements (including the temperature of the sky and the ground) and the overall radiative ambient temperature, which determines the heat loss by radiation from the tested surface. The article describes the method of determining the values of these temperatures on the basis of measuring the temperature of the sky with the use of a long-wave infrared camera and calculations. In order to verify the developed method, the results obtained with the use of the above-mentioned method were compared with the results obtained with the use of a pyrgeometer. The verification comprised the comparison of the heat flux of radiation from the sky, calculated on the basis of infrared camera measurements, with the energy flux emitted by the sky and measured with a pyrgeometer. The result of the verification is satisfactory.

Keywords

radiation ambient temperature, sky temperature, sky temperature measurement, temperature profile of the sky, thermovision measurement

Bibliography

  1. Evangelisti L., Guattari C., Asdrubali F., On the sky tem perature models and their influence on buildings energy performance: A critical review, “Energy and Buildings”, Vol. 183, Jan., 2019, 607–625, DOI: 10.1016/j.enbuild.2018.11.037.
  2. Kruczek T., Determination of annual heat losses from heat and steam pipeline networks and economic analysis of their thermomodernisation, “Energy”, Vol. 63, 2013, 120–131, DOI: 10.1016/j.energy.2013.08.019.
  3. Kruczek T., Wyznaczanie radiacyjnej temperatury otocze nia przy pomiarach termowizyjnych w otwartej przestrzeni, “Pomiary Automatyka Kontrola”, Vol. 55, Nr 11, 2009, 882–885.
  4. Kruczek T., Sposób bezdotykowego pomiaru temperatury będącej poza zakresem pomiarowym przyrządu, zwłaszcza kamery termowizyjnej, Patent PL 232921 B1, 2019, UPRP, Warszawa.
  5. Jin Z., Zhang Y., Del Genio A., Schmidt G., Kelley M., Cloud scattering impact on thermal radiative transfer and global longwave radiation, “Journal of Quantitative Spec troscopy & Radiative Transfer”, Vol. 239, Art. No UNSP 106669, Dec. 2019, DOI: 10.1016/j.jqsrt.2019.106669.
  6. Li M., Jiang Y., Coimbra C.F.M., On the determination of atmospheric longwave irradiance under all-sky conditions, “Solar Energy”, Vol. 144, Mar. 2017, 40–48, DOI: 10.1016/j.solener.2017.01.006.
  7. Kruczek T., Fic A.: Calculation and infrared measurement identification of shell temperature distribution on overhead heat pipeline placed in open air space, Proceedings of the 10-th International Conf. QIRT, 2010, Quebec, 645–652.
  8. Howell J.R., Siegel R., Mengüç M.P., Thermal radiation heat transfer, CRC Press Taylor&Francis Group, New York, 2011.
  9. Rothman L. S., Gordon I. E., Barber R., J. i in.: HITEMP, the high-temperature molecular spectroscopic database, “Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer”, Nr 15, 2010, 2139–2150, DOI: 10.1016/j.jqsrt.2010.05.001.
  10. Awanou C.N., Clear sky emissivity as a function of the zenith direction, “Renewable Energy”, Vol. 13, 1998, 227–248, DOI: 10.1016/S0960-1481(97)00070-0.
  11. Howell J.R., A catalog of radiation heat transfer configu ration factors, 3-rd Edition,  www.thermalradiation.net/indexCat.html