Termowizja w badaniach samochodowych nadwozi chłodniczych

Termowizja w badaniach samochodowych nadwozi chłodniczych

W części I artykułu scharakteryzowano opracowany w ramach projektu badawczego [4] kompleksowy system diagnozowania nadwozi chłodniczych w różnych sytuacjach decyzyjnych. System ten utworzono zestawiając z metodą pomiaru globalnego współczynnika przenikania ciepła (metoda dokładna atP) różne metody pomocnicze, z których najbardziej przydatna okazała się diagnostyka termowizyjna. Metoda ta ujawnia bowiem bardzo dokładnie tzw. mostki cieplne, czyli miejsca o gorszych własnościach termoizolacyjnych, o większym niż wokół tego miejsca przewodzeniu ciepła.

W ramach wspomnianego projektu badawczego autorzy tego artykułu wykonali badania termowizyjne kilkuset transportowych zabudów chłodniczych, rejestrując występujące w nich mostki cieplne. Utworzono z uzyskanych zdjęć termowizyjnych katalog „mostków cieplnych", pozwalający na proponowanie szeregu ulepszeń w zakresie konstrukcji, zmiany w technologii (montażu) oraz zakresów napraw uszkodzeń eksploatacyjnych. Obszerny materiał ilustracyjny (wybór z „katalogu") przedstawiono w pracy [8]. Należy również dodać, że wnioski z tej pracy znalazły liczne praktyczne zastosowania w krajowej gospodarce.

Poniżej, w dalszej części artykułu, przedstawiono przykładowe mostki cieplne powstałe z przyczyn konstrukcyjnych, technologicznych i eksploatacyjnych.

Mostki cieplne powstałe z przyczyn konstrukcyjnych

Na podstawie przeprowadzonych badań pokuszono się o w miarę kompletną klasyfikację konstrukcyjnych rozwiązań generujących mostki cieplne w różnych miejscach zabudów izotermicznych - patrz tabele 1 i 2.

W dalszej części rozdziału wizualnie zaprezentowano na zdjęciach termowizyjnych niektóre typowe mostki cieplne spowodowane przyczynami zestawionymi w tabelach 1 i 2. Całość materiału ilustracyjnego znaleźć można również w pracy [8]. Mostki cieplne występują w miejscach cechujących się jaśniejszą barwą (wyższą temperaturą), bowiem w celu wykonania zdjęć termowizyjnych zastosowano metodę ogrzewania wnętrza zabudów termoizolacyjnych osiągając różnicę temperatur między wnętrzem a otoczeniem ∆T = 25ºC (T_wewn.= +32,5°C, T_zewn = 7,5°C).

Kolejne rysunki prezentują mostki cieplne spowodowane przez:

• wzmocnienia w ścianie przedniej pod agregat chłodniczy (rys. 1). Tego typu rozwiązania są złem koniecznym, ponieważ masa chłodniczych agregatów naczepowych dochodzi do 900 kg. Konstrukcja wzmacniająca powinna być zatopiona w materiale izolacyjnym. Podobna sytuacja występuje w przypadku stosowania płyt eutektycznych.
• wzmocnienia do mocowania zawiasów drzwi tylnych (rys. 2). Najczęściej stosuje się płytki z blachy przyspawane do ramy skrzydła drzwi.
• wzmocnienia zamknięć drzwi (rys. 3). Wzmocnień mocujących wymagają zarówno zamek drzwi jak i drążki zamykające (zewnętrzne lub wewnętrzne).

Na kolejnych rysunkach przedstawiono:

• dodatkowe zdjęcie termowizyjne drzwi tylnych (rys. 4). Oprócz zasygnalizowanych wcześniej (rys. 2 i 3) wzmocnień wewnętrznych do mocowania zawiasów i zamków, drzwi tylne „generują" dodatkowe mostki cieplne na krawędziach skrzydeł (połączenie blach na zakładkę), w miejscach mocowania uszczelek oraz luzów między nimi. W obrębie drzwi tylnych jest jeszcze jedno „słabe miejsce" z punktu widzenia izolacyjności nadwozia. Jest to próg drzwi, który musi się charakteryzować dużą wytrzymałością. A zatem pojawia się tu duży, o znacznej intensywności mostek cieplny (rys. 5),
• zdjęcia termowizyjne drzwi dekompresyjnych (rys. 6) Projektowanie i wytwarzanie coraz bardziej szczelnych zabudów chłodniczych rodzi nowy problem przy schładzaniu wnętrza przed załadunkiem. Przykładowo obniżenie temperatury z +30°C do -20°C wywołuje spadek ciśnienia we wnętrzu do ok. 85 kPa. W praktyce uniemożliwia to otwarcie drzwi w naczepie chłodniczej. W takich sytuacjach jedno z rozwiązań tego problemu polega na umieszczeniu w skrzydle drzwi tylnych małych drzwi dekompresyjnych (o wymiarach zbliżonych do formatu A4). Jest to oczywiście dodatkowy mostek cieplny.
• zdjęcia termowizyjne podłogi (rys. 7). Duże siły od ścian bocznych i dachu, ładunku oraz ewentualnie wózka widłowego, przenoszone przez podłogę wymagają specjalnej stalowej konstrukcji nośnej, która powoduje powstawania kolejnych mostków cieplnych.

Mostki cieplne powstałe z przyczyn technologicznych oraz montażowych

W tej grupie przyczyn wyróżnić można:

1. niedotrzymanie warunków technologicznych w procesie produkcji warstwowych płyt termoizolacyjnych, takich jak:

• dozowania składników,
• procesu mieszania i nieuzyskanie jednorodnej masy,
• doprowadzenia masy do wnętrza płyty bez odpowiedniego usunięcia powietrza,
• doprowadzenia zbyt małej ilości masy do wnętrza płyty powodującej tzw. niedolewki;

2.wady montażowe:

• niestaranny montaż polegający na pozostawianiu zbyt dużych szczelin na łączeniu płyt, a następnie uzupełniane sylikonem i zasłonięcie listwami dekoracyjnymi, często wycinane,
• bardzo często wycinane w izolacji tunele i kanały do rur i przewodów,
• instalowanie osprzętu w innych miejscach niż przygotowane wcześnie do tego celu mocowania,
• brak usunięcia materiału poszycia z łączenia płyt (np. ścianka działowa – rys. 8),
• stosowanie łączników przechodzących przez materiał, izolacyjny (np. śruby mocujące zawiasy czy też zamki),
• nieprawidłowe montowanie, przez izolację, czujników, przewodów czy też rur,
• nieprawidłowe montowanie dodatkowego zamka szyfrowego itp.

Uszkodzenia eksploatacyjne

Występują liczne przypadki uszkodzeń eksploatacyjnych polegających na przerwaniu, czyli mechanicznym uszkodzeniu, poszycia zabudowy chłodniczej. Systematykę oraz analizę tego typu uszkodzeń, widocznych „gołym okiem", przedstawiono w pracy [10]. Częste są również uszkodzenia o charakterze wewnętrznym, identyfikowalne jedynie metodą termowizyjną.

   Kolejne ilustracje przedstawiają:

• mostki cieplne powstałe w wyniku wnikania wilgoci przez niezabezpieczone mechaniczne uszkodzenia poszycia (rys. 9),
• typowe uszkodzenia ściany w nadwoziach chłodniczych z półką pod agregat - wnikanie wody do materiału izolacyjnego (rys. 10),
• zdjęcie termowizyjne naczepy z popękanym laminatem poszycia (obserwacja „gołym" okiem wykazała jedynie delikatną, ledwie widoczną siatkę pęknięć laminatu - rys. 11),
• efekt „obsypania się" pianki w górnej części ściany (zniszczenie struktury pianki w wyniku drgań - rys.12),
• efekt nasączenia podłogi wodąnp. przy transporcie ryb (rys. 13) - w takich przypadkach powinna być zastosowana podłoga w postaci wanny spawanej z duraluminium.

Podsumowanie

Przedstawiono wybrane, z opracowanego w projekcie badawczym [4] katalogu, przykłady mostków cieplnych spowodowanych przyczynami konstrukcyjnymi, montażowymi (technologicznymi) oraz eksploatacyjnymi. Pełniejszą reprezentację zdjęć termowizyjnych z tego obszaru można znaleźć w pracach [8 i 11].

Diagnostyka termowizyjna stosowana w Instytucie Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych Politechniki Poznańskiej stanowi bardzo istotny element składowy kompleksowego systemu oceny nadwozi chłodniczych do transportu żywności, łącznie z tzw. dokładną metodą ATP.

Literatura

[1] Umowa o międzynarodowych przewozach szybko psujących się artykułów żywnościowych i o specjalnych środkach transportu przeznaczonych do tych przewozów (ATP). Dziennik Ustaw PRL, Załącznik do nru 49, poz. 254 z dnia 26 października 1984 r.

[2] Umowa  ATP  z  Uzupełnieniami  (tekst angielski) http//:www.unece.org/trans/main/wp11/atp.html

[3] http//:www.unece.org/trans/main/wp11/teststation04.pdf

[4] Projekt badawczy KBN 5T07B02022 „Fizyczne podstawy diagnostyki układów termoizolacyjnych do transportu żywności" (kierownik K. Bieńczak) Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych Politechniki Poznańskiej, 2001-2004.

[5] Fizyczne podstawy diagnostyki układów termoizolacyjnych do transportu żywności. Pod red. K. Bieńczaka, s. Biblioteka Problemów Eksploatacji, Wyd. IteE, Radom-Poznań, 2005 (monografia).

[6] BIEŃCZAK K.: Kompleksowy system oceny stanu samochodowych zabudów izotermicznych. Problemy Eksploatacji, 2005/4, s.109-115.

[7] BIEŃCZAK K.: Propozycja kompleksowego systemu oceny nadwozi chłodniczych [w:] Fizyczne podstawy diagnostyki układów termoizolacyjnych do transportu żywności. Wyd. IteE, Radom-Poznań, 2005, s. 136-142.

[8] ROCHATKA T., i inni: Identyfikacja ukrytych wad (uszkodzeń) metodą termowizyjną [w:] Fizyczne podstawy diagnostyki układów termoizolacyjnych do transportu żywności. Wyd. IteE, Radom-Poznań, 2005, s. 64-92.

[9] ROCHATKA T. i inni: Insulated bodies as the object of thermovision diagnosis. Biuletin of TSU Pieščany, Republic of Slo-vakia (w druku), December 2005.

[10] PERZ K.: Mechanizm powstawania uszkodzeń izolacji zimnochronnych. Rozprawa doktorska, WMRiT, Politechnika Poznańska.

[11] Pojazdy chłodnicze w transporcie żywności, Pod red. W ZWIERZYCKIEGO i K. BIEŃCZAKA, Wyd. SYSTERM, Poznań 2006 (w druku).

Prof. dr hab. inż. Wiesław ZWIERZYCKI, dr inż. Krzysztof BIEŃCZAK, dr inż. Tomasz ROCHATKA, dr inż. Arkadiusz STACHOWIAK, dr inż. Przemysław TYCZEWSKI - Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych Politechniki Poznańskiej