Za vlasnike kuća, nakupljanje vlage može izazvati najveće glavobolje. Buđ raste na suvim zidovima i materijalima na bazi drveta, puzeći duž zidova, podova i plafona. Građevinski materijali počinju da erodiraju i trunu. Kako se izolacija ošteti, energetska efikasnost kuće se smanjuje. Čak i ljudsko zdravlje pati, jer vlaga takođe dovodi do problema sa kvalitetom vazduha.
Ključ za sprečavanje velikih oštećenja od vlage je rano otkrivanje, kada se može lako popraviti.
Istraživači u Nacionalnoj laboratoriji Oak Ridge Ministarstva energetike koriste refleksiju mikrotalasnog radara kako bi nedestruktivno otkrili i izmerili sadržaj vlage u materijalima unutar zidova bez uklanjanja suhozida ili obloga. Ovo takođe ubrzava identifikaciju vlage i omogućava da se rast buđi tretira u ranim fazama.
„Znamo da mikrotalasni radar pokazuje veliko obećanje za ovo, jer je dobro poznato da može da meri vlagu u uzorcima drveta“, rekao je Filip Budro iz ORNL-a. „Ali da li može da meri vlagu u drvetu koje je unutar zida da bi otkrio probleme sa visokom vlagom pre nego što postanu veliki problem? To je izazov.“
Omotač zgrade se sastoji od spoljašnjih zidova, krova i temelja, koji se spajaju kako bi se sprečilo prenošenje vlage. Ali omotač je sam po sebi sklon problemima sa vlagom uzrokovanim mnogim faktorima: previše kiše, vlaga u zemlji, curenje vazduha kroz rupe i difuzija pare kada se vlaga kreće od viših ka nižim koncentracijama kroz omotač.
Većina domova je napravljena od konstrukcije sa drvenim okvirom, a kada je drvo vlažno, to je savršeno okruženje za rast buđi. Ako je zid oštećen ili nepravilno dizajniran, vodena para koja prodire kroz drvo može ga učiniti vlažnim. Iz tog razloga, rekao je Boudreauk, drvo je odabrano kao početni materijal za istraživanje mogućnosti mikrotalasnog radara.
„Možete otkriti vodu u drvetu pomoću mikrotalasne energije koja se odbija od materijala pomoću radara“, rekao je Boudreauk. „Takođe možete meriti vlagu u više od jedne vrste materijala unutar zida.“
Kao deo elektromagnetnog spektra, mikrotalasi reaguju sa materijalima na sličan način kao i vidljiva svetlost, ali prodiru dalje, stvarajući refleksije. Radarski sistemi rade tako što emituju signale poput mikrotalasa, a zatim detektuju refleksije tih mikrotalasa. Kada se koristi sa zidovima, karakteristike impulsa refleksije mikrotalasa su zasnovane na vlazi u materijalu.
Zidovi se sastoje od slojeva materijala, a svaki sloj može imati različite količine vlage. Međutim, merenjem vremena potrebnog da se mikrotalasi vrate do senzora, može se izračunati rastojanje do svakog materijala u zidu, a to se može koristiti za mapiranje i merenje vlage unutar slojeva.
Studija ORNL-a se fokusirala na otkrivanje vlage u strukturnoj oblogi zida, koja se obično pravi od orijentisane iverice u domovima. Ova ploča se nalazi odmah iza obloge, ili spoljašnjeg sloja, u konstrukciji od drvenog okvira.
Boudreauk i tim su sproveli eksperimentalno testiranje na uzorcima drvene obloge od 305 milimetara kvadratnih debljine 10 milimetara. Svaki komad je osušen u pećnici, a zatim kondicioniran da postigne određeni sadržaj vlage. Tim je koristio mikrotalasni radar da izmeri sadržaj vlage u omotaču, a zatim uporedio rezultate sa merenjima obavljenim konvencionalnim ručnim meračem vlage.
„Rezultati su dokazali da mikrotalasna radarska tehnologija može da otkrije i izmeri vlagu unutar omotača i da to može da uradi za 3% u poređenju sa konvencionalnim ručnim detektorima“, rekao je on. Da bi tehnika funkcionisala u zgradama, Boudreaukov tim je prvo morao da otkrije da li mikrotalasni radar može da vidi oblogu iza suhozida.
„Dakle, postavili smo komad gipsanog zida ispred obloge na udaljenosti od tri i po inča i odmah smo videli da, da, radar vidi oblogu“, rekao je on.
Testiranje dokaza koncepta je zatim prešlo na drugu fazu – utvrđivanje da li radar može da razlikuje sadržaj vlage u omotaču. Primenom matematičkih algoritama koje je razvio ORNL istraživački tim, rezultati su se još jednom pokazali pozitivnim. Signali radarske refleksije mogu biti povezani sa sadržajem vlage.
„Mi smo u mogućnosti da predvidimo reflektovani oblik mikrotalasnog impulsa sa vlažne orijentisane iverice“, rekao je on. „Ali puls se takođe može empirijski analizirati korelacijom karakteristika pulsa sa sadržajem vlage.“
Istraživači su zatim transformisali eksperimentalnu postavku u prenosivi prilagođeni minijaturni elektronski sistem kako bi omogućili merenja na terenu. Eksperimentalna postavka je uključivala merenja zasnovana na refleksiji mikrotalasnih signala prenošenih na frekvenciji od 10–15 gigaherca.
Sa obećavajućim rezultatima istraživačkog tima, namera je da se ORNL tehnologija licencira proizvođaču tako da se prenosivi mikrotalasni radarski sistem jednog dana može kupiti sa police, omogućavajući svakom inspektoru ili vlasniku kuće da kupi i koristi uređaj.
Alat bi se takođe mogao koristiti za procenu krovova i temelja i može pomoći potencijalnim kupcima da izbegnu iznenađenja tako što će identifikovati probleme koji bi mogli ostati neprimećeni tokom inspekcije.
„Kada smo razvijali detektor, napravili smo sistem posebno primenljiv na zidove u stambenim kućama i za opšti pristup javnosti“, rekao je Boudreauk. „Mala je, prenosiva, lagana sa lakim podešavanjem i može se prilagoditi za prenos u okviru regulacije frekvencije.“
Sledeća faza istraživanja tima uključuje merenje mikrotalasne refleksije od kompletnih zidova sa različitim oblogama, kao što su vinilne obloge i cigla.
„Ranim otkrivanjem, mali problem se može popraviti pre nego što dođe do veće štete“, rekao je on. „Pronašli smo šta može pomoći da se ta vlaga rano locira, ali još uvek imamo posla i još materijala za testiranje i više granica za istraživanje pomoću refleksije mikrotalasnog radara.
