Yapı duvarlarının ısıl yayınırlık değerinin nicel kızılötesi ısıl görüntüleme ile belirlenmesi
Determination of thermal diffusivity value of building walls by quantitative infrared thermography
Yazar: RUKİYE KOÇKAR TUĞLA
Danışman: PROF. DR. SALİH YAZICIOĞLU ; DOÇ. DR. AYŞE TAVUKÇUOĞLU
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Mimarlık = Architecture ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu araştırmanın ana hedefi, bir yapı duvarının ısıl yayınırlık değeri (α, m2/s)'nin nicel kızılötesi ısıl görüntüleme yöntemiyle (IRT) yerinde ölçülebilmesini sağlayan tahribatsız bir deney düzeneğinin geliştirilmesidir. Bu amaçla izo tuğla, bims blok ve gaz beton ile laboratuvar ortamında üretilmiş olan üç farklı duvarın ısıl geçirimlilik özellikleri, ardışık ısıl görüntüleme ile elde edilen yüzey sıcaklık verilerinin nicel analizlerle incelenmiştir. Aynı duvarlarda ısı köprülerine sebep olan sorunlu bölgeler, "ısınma hızı (RW,)" ve "sıcaklık indeksi (TI)" parametreleri ile tanımlanmıştır. Örnek duvarların α-değerini belirlemek üzere IRT ve sıcak kutu (HB) yöntemlerinin bir arada kullanıldığı bir deney düzeneği (IRT-HB) geliştirilmiştir. Elde edilen veriler, teorik olarak hesaplanan ve referans alınan duvarların ölçülmüş α-değerleri ile karşılaştırılmıştır. Referans α-değerleri, sıcak kutu yöntemiyle ölçülmüş olan duvarların gerçek ısıl iletkenlik hesap değerleri ve standart laboratuvar deneyleriyle ölçülmüş olan malzemelerin gerçek birim hacim ağırlıkları ve özgül ısıları kullanılarak elde edilmiştir. Laboratuvar ortamında geliştirilen düzenek, mevcut bir dış duvarın α-değerini ölçebilecek şekilde arazi ortamına uyarlanmıştır. Laboratuvar ortamında elde edilen α-değerleri ile referans alınan ve teorik hesaplanan α-değerleri benzerdir. Arazi ortamına uyarlanan IRT-HB ölçüm tekniği ile ölçülen ve teorik olarak hesaplanan α-değerleri de birbirlerine benzerdir. Bu durum, IRT-HB kullanılarak geliştirilen ölçüm tekniği ve analiz yönteminin, mevcut duvarların ısıl yayınırlık özelliklerinin belirlenmesinde başarılı olduğunu göstermiştir. Elde edilen veriler, mevcut bir dış duvarın iki tarafında sıcaklık farkının olduğu ortamlarda soğuk tarafta ardışık ısıl görüntülemenin yapıldığı durumda, bu duvarın ısıl geçirimlilik özelliklerinin ve ısıl sorunları olan bölgelerinin ölçülebilir parametreler ile belirlenebildiğini ve duvarın gerçek α-değerinin yerinde tespitinin mümkün olduğu göstermiştir.

Abstract:
The main target of the research is to develop a non-destructive testing method which measures the thermal diffusivity (α value, m2/s) of a building wall on situ by using Quantitative Infrared Thermography (QIRT). For that purpose, thermal transmittance properties of three different sample walls made of insulated bricks, pumice and aerated concrete masonry units were investigated by quantitative analysis of surface temperature data obtained by sequential IR imaging. The problem areas which cause thermal bridges observed in those sample walls are identified in terms of thermal parameters, "heating rate (RW)" and "temperature index (TI). The experimental setup was developed by the combined use of QIRT and calibrated hot box methods for the determination of α-value of the sample walls. The α-values measured with the combined method were compared with the reference α-values measured by standard tests and the theoretically calculated α-values. The reference α-values of the wall samples were calculated by using their real thermal conductivities measured by the standard calibrated hot box method and bulk density and specific heat values of masonry materials measured by standard laboratory tests. The experimental set-up developed in the laboratory was adapted to the field environment to measure the α-value of an existing exterior wall. The α-values obtained by the experimental set-up developed in the laboratory are similar with the reference α-values and the theoretically calculated ones.The α-values obtained by QIRT method adapted to the field environment and theoretically-calculated values are also similar. Those signal that the QIRT testing method developed in the study is promising for thermal diffusivity assessment of the existing walls. In case that a certain temperature difference is provided on both sides of an existing external wall and sequential IR imaging is conducted on the cold side of the same wall, it is possible to identify the thermal transmittance properties of an exterior wall and thermal failure zones in terms of measurable parameters as well as to determine its actual α-value on site.