Termovízia pre stavebníctvo: typy a pravidlá vykonania kontroly domu

Objektívne zhodnotiť vykonané práce na zateplení rodinného domu možno podľa viacerých znakov. Vo väčšine prípadov ide o množstvo spotrebovanej elektrickej energie na vykurovanie a údaje teplomerov. Ak sa však tepelná izolácia ukázala ako neúčinná, nájsť príčiny bez špeciálneho vybavenia je ťažké.

V takýchto situáciách sa používa termovízor pre stavebníctvo. V nami predloženom článku je podrobne opísaný princíp činnosti a konštrukčné vlastnosti prístroja. Uvedené sú pravidlá používania a spracovania údajov získaných pri termovíznom snímaní.

Prečo vykonávať termovízne snímanie?

Vyšetrenie chaty, záhradného domčeka alebo obytného domu stavebným termovízorom umožňuje na termograme vidieť, čo sa deje vo vnútri rôznych predmetov a konštrukcií budovy, bez toho, aby sme sa ich vôbec dotkli. Toto sa nazýva nedeštruktívna kontrola.

Takýto druh prehliadky ukáže stav vykurovacích potrubí v stenách a teplom podlahe bez otvárania omietky alebo dlaždíc.

V základe tepelnej diagnostiky je princíp zaznamenávania nehomogenít tepelného poľa, čo umožňuje posúdiť stav skúmaných objektov.

Citlivosť niektorých modelov dosahuje stotiny stupňa, vďaka čomu je možné nielen vidieť tepelnú stopu na povrchu konštrukcií, ale aj zistiť, čo sa deje vo vnútri.

Jedinečnou výhodou moderných termovízorov oproti iným kontrolným prostriedkom je práve možnosť nahliadnuť do vnútra predmetov bez narušenia ich celistvosti. Už minimálna odchýlka teplotných ukazovateľov od normy bude svedčiť o prítomnosti porúch, napríklad v elektrickej sieti.

Kontrola rodinného domu termovízorom pomôže vyriešiť najrôznejšie úlohy:

• lokalizovať miesta únikov tepla a určiť stupeň ich intenzity;
• skontrolovať účinnosť parozábrany a odhaliť tvorbu kondenzátu na rôznych povrchoch;
• správne vybrať typ izolácie a vypočítať potrebné množstvo tepelnoizolačného materiálu;
• odhaliť pretekanie strechy, potrubí a teplovodov, únik teplonosnej látky z vykurovacieho systému;
• skontrolovať vzduchotesnosť okenných izolačných skiel a kvalitu montáže dverových blokov;
• vykonať diagnostiku vetrania a klimatizačného systému;
• určiť prítomnosť trhlín v stenách stavby a ich rozmery;
• nájsť miesta upchatia v systéme zásobovania teplom;
• diagnostikovať stav elektrického vedenia a odhaliť slabé kontakty;
• odhaliť miesta výskytu hlodavcov v dome;
• nájsť zdroje suchosti/zvýšenej vlhkosti vnútri súkromnej stavby.

Stavebný termovízor umožňuje rýchlo skontrolovať súlad parametrov postavenej budovy s technickými požiadavkami, posúdiť kvalitu nehnuteľného objektu pred jeho kúpou a diagnostikovať prevádzku vnútorných komunikácií.

Vykonaná obhliadka domu termografickým skenerom pred začiatkom kladenia tepelnoizolačných materiálov pomôže správne vypočítať náklady na zateplenie

A už po ukončení prác termovízna snímka umožní skontrolovať konečný výsledok a odhaliť nedostatky montáže, ktoré vytvárajú tepelné straty. Kontrola ukáže aj tepelné mosty, ktoré je možné rýchlo odstrániť pri príprave na zimnú sezónu.

Pred rekonštrukciou alebo opravou starých stavieb prístroj s infračervenou kamerou príde na pomoc, aby odhalil najchladnejšie zóny a miesta zatekania, problémy s podlahovým kúrením, a objektívne zhodnotil rozsah plánovaných stavebných prác.

Konštrukcia a princíp činnosti

Citlivým prvkom každého termovízora je snímač, ktorý transformuje infračervené žiarenie rôznych objektov neživej a živej prírody, ako aj pozadia, na elektrické signály. Získaná informácia sa prístrojom spracuje a zobrazí na displeji vo forme termogramov.

U všetkých živých organizmov v dôsledku metabolických procesov vzniká tepelná energia, ktorá je výborne viditeľná pre zariadenie.

U mechanických aparátov dochádza k ohrevu jednotlivých častí v dôsledku neustáleho trenia v bodoch spojenia pohyblivých prvkov. V zariadeniach a systémoch elektrického typu sa zahrievajú prúdovodné časti.

Po nasmerovaní a nasnímaní objektu IR-kamera okamžite vytvorí dvojrozmerný obraz obsahujúci úplné informácie o teplotných ukazovateľoch. Údaje je možné uložiť do pamäte samotného zariadenia alebo na externé médium, prípadne preniesť pomocou USB kábla do počítača na podrobnú analýzu.

Niektoré modely termovízorov majú vstavané rozhrania pre okamžitý bezdrôtový prenos digitálnych informácií. Registrovaný tepelný kontrast v zornom poli termovízora umožňuje vizualizovať signály na obrazovke prístroja v poltónoch čierno-bielej palety alebo vo farbe.

Na termogramoch sa zobrazuje intenzita infračerveného žiarenia skúmaných konštrukcií a povrchov. Každý jednotlivý pixel zodpovedá konkrétnej hodnote teploty.

Prostredníctvom nehomogenity tepelného poľa sa odhaľujú chyby v inžinierskych konštrukciách domu, defekty stavebných materiálov, nedostatky tepelnej izolácie a nekvalitná oprava.

Na čiernobielej obrazovke termokamery budú najsvetlejšie zobrazené teplé zóny. Všetky studené objekty budú prakticky nerozoznateľné.

Na farebnom digitálnom displeji sa oblasti, ktoré vyžarujú viac tepla ako iné, rozžiaria červenou farbou. S klesajúcou intenzitou žiarenia sa spektrum bude posúvať smerom k fialovej. Najchladnejšie zóny budú na termograme označené čiernou farbou.

Na spracovanie výsledkov získaných termokamerou stačí pripojiť prístroj k osobnému počítaču. To umožní prispôsobiť farebnú paletu na termograme tak, aby bol potrebný teplotný rozsah čo najlepšie viditeľný.

Moderné multifunkčné zariadenia sú vybavené špeciálnou maticou-detektorom, ktorá pozostáva z obrovského množstva veľmi miniatúrnych citlivých prvkov.

Infračervené žiarenie zachytené objektívom termokamery sa bude premietať na túto matricu. Takéto IR kamery sú schopné odhaliť teplotný kontrast rovný hodnotám 0,05-0,1 ºC.

Väčšina modelov termokamier je vybavená tekutokryštalickým kontrolným displejom na zobrazovanie informácií. Kvalita obrazovky však nie vždy svedčí o vysokej úrovni infračerveného zariadenia ako celku.

Hlavným parametrom je výkon mikroprocesora použitého na kódovanie získaných údajov. Rýchlosť spracovania informácií zohráva hlavnú úlohu, pretože snímky nasnímané bez statívu môžu byť rozmazané.

Fungovanie termovíznych zariadení je založené na zaznamenávaní teplotného rozdielu medzi všeobecným pozadím a objektom a premene získaných údajov na grafický obrázok viditeľný ľudským okom.

Ďalším dôležitým parametrom je rozlíšenie matice. Zariadenia s väčším počtom citlivých prvkov poskytujú kvalitnejšie dvojrozmerné obrázky ako termovízne prístroje s nižším rozlíšením matice-detektora.

Tento rozdiel sa vysvetľuje tým, že na jednu citlivú bunku pripadá menšia plocha povrchu skúmaného objektu. V grafických obrázkoch s vysokým rozlíšením sú optické šumy takmer neviditeľné.

Druhy termovíznych prístrojov

Kontrola súkromného domu na tepelné straty pomocou IR kamery umožňuje vykonať maximálne presné merania a kvalitatívnu analýzu všetkých teplotných ukazovateľov. A po tom, na základe rýchlo získaných údajov, kompetentne vykonať opravárenské práce a/alebo modernizáciu obytného objektu.

Na termovíznu diagnostiku sa používajú dva typy zariadení:

• stacionárne termokamery;
• prenosné infračervené kamery.

Stacionárne prístroje sa používajú najmä vo výrobných podnikoch. Sú určené na pravidelnú kontrolu stavu elektrických sietí a neustále monitorovanie zložitého technického vybavenia. Stacionárne systémy termovízie sú vyrobené na polovodičových matriciach fotodetektorov.

Pomocou prenosných termovíznych kamier sa vykonáva energetický audit obytných bytových domov a súkromných stavieb. Tieto zariadenia sa používajú ako na jednorazovú lokálnu kontrolu, tak aj na komplexnú diagnostiku domov.

Prenosné termovízne kamery sú vyvinuté na báze kremíkových nechladených mikrobolometrov a sú vhodné na použitie v ťažko prístupných miestach.

Termovízne snímkovanie je efektívna bezkontaktná metóda prieskumu, ktorú je vhodné kombinovať s použitím aerodverí na meranie a kontrolu priepustnosti vzduchu budov.

V závislosti od funkčných možností rozlišujeme tri druhy termovíznych kamier:

1. Pozorovacie prístroje — zabezpečujú iba vizualizáciu rôznych teplokontrastných objektov, často v monochromatickom zobrazení.
2. Meracie zariadenia — vytvárajú grafické zobrazenie v rozsahu infračerveného žiarenia a priraďujú každému bodu svetelného signálu určitú hodnotu teploty.
3. Vizuálne pyrometre — sú určené na bezkontaktné teplotné merania a vizualizáciu tepelného poľa konkrétnych objektov s cieľom zistiť zóny s odchýlkami od normálnych hodnôt.

Cena kvalitných funkčných prijímačov tepelného žiarenia začína od 3000 dolárov. Ich kúpa na jednorazové posúdenie domu je jednoducho nerentabilná. Mnohé spoločnosti dnes ponúkajú stavebné termovízne kamery na prenájom na deň. Je to veľmi pohodlná služba.

Taktiež je možné objednať úplné profesionálne termovízne posúdenie chaty/domu. Priemerná cena snímkovania termovíznou kamerou je 5 dolárov za 1 meter štvorcový plochy súkromného obytného objektu.

Spravidla je cena termovíznych kamier ukazovateľom ich funkčnosti. Ale aj lacné modely efektívne vykonávajú infračervenú diagnostiku. Preto sa pri výbere treba orientovať na základné technické parametre a schopnosť riešiť konkrétne úlohy.

Funkčné možnosti termovíznych kamier závisia od rozlíšenia infračerveného senzora, jeho citlivosti a pracovného rozsahu teplôt

Veľkou výhodou je prítomnosť dodatočných funkcií, a to: digitálne zväčšovanie, laserový ukazovateľ, vytváranie anotácií k termogramom, nastaviteľná farebná signalizácia, určovanie úsekov s maximálnymi a minimálnymi teplotnými hodnotami.

Výrazne zjednodušia termovíznu diagnostiku domu rôzne príslušenstvo – odnímateľné optické širokouhlé objektívy na zobrazenie celkového plánu a teleobjektívy na detailizáciu kritických miest, skladacie statívy, kontajnery na ukladanie batérií.

Pravidlá používania termovízora

Hlavnou úlohou termovíznej kontroly je bezchybne odhaliť straty tepla a defekty v prevádzke inžinierskych systémov, ako aj zistiť možné slabé miesta obytného objektu v štádiu výstavby.

Termovízna diagnostika budov zahŕňa:

• kontrolu v dlhovlnnej infračervenej oblasti spektra v rozsahu 8–15 µm;
• vytvorenie teplotnej mapy skúmaných predmetov a povrchov;
• monitorovanie dynamiky tepelných procesov;
• presný výpočet tepelných tokov.

Kontrolu obytného objektu vykonávajú zvonku aj zvnútra budovy. V prvom prípade infračervené snímkovanie umožňuje odhaliť hrubé defekty infiltrácie vzduchových prúdov cez obvodové konštrukcie domu a defekty tepelnej izolácie. V druhom prípade – zistiť chyby vo fungovaní vykurovacieho systému a elektrickej siete.

Termovíznu diagnostiku je lepšie vykonávať v chladnom období, keď rozdiel teplotných hodnôt vonku a v dome presahuje 10 stupňov Celzia.

Čím vyšší je teplotný rozdiel, tým presnejšie sú výsledky kontroly. Okrem toho, aby sa získali správne údaje, skúmaný obytný objekt musí byť nepretržite vykurovaný najmenej 2 dni. V letnom období je kontrola budovy termovízorom prakticky zbytočná kvôli minimálnemu teplotnému rozdielu.

Kontrola budov prijímačmi tepelného žiarenia ukazuje rozloženie teplotných polí na povrchoch predmetov alebo konštrukcií v konkrétnom okamihu. Preto vykonávanie snímkovania infračervenou kamerou silne závisí od radu podmienok, ktorých dodržanie je kritické pre získanie správnych výsledkov.

Na činnosť prístroja vplýva silný vietor, slnko a dážď. Pod ich vplyvom sa dom bude ochladzovať alebo ohrievať, a preto možno kontrolu považovať za neúčinnú. Skúmané konštrukcie a povrchy nesmú byť vystavené jasným priamym slnečným lúčom alebo odrazenému žiareniu počas 10–12 hodín pred začiatkom termovíznej diagnostiky.

Dverové a okenné bloky sa odporúča udržiavať v pevnej polohe 12 hodín pred snímkovaním infračervenou kamerou a počas kontroly budovy.

Pred začiatkom kontroly domu je potrebné na zariadení nastaviť základné parametre, a to:

• nastaviť dolnú a hornú hranicu teploty;
• nastaviť rozsah termovízneho snímkovania;
• vybrať úroveň intenzity.

Ostatné ukazovatele sa regulujú v závislosti od typu tepelnej izolácie, materiálov stien a stropov. Energetický audit rodinného domu sa začína kontrolou základov, fasády a strechy budovy.

V tejto fáze je veľmi dôležité vykonať dôkladnú diagnostiku, pretože úseky na jednej rovine sa výrazne líšia a prijímače tepelného žiarenia to určite ukážu.

Po kontrole vonkajšej časti sa pristupuje k diagnostickým opatreniam vnútri obytnej budovy. Tu sa odhalí približne 85 % všetkých stavebných defektov a porúch inžinierskych systémov.

Snímanie sa vykonáva v smere od okenných blokov k dverám, pomaly skúmajúc všetky technologické otvory a steny. Pritom dvere medzi miestnosťami zostávajú otvorené, aby sa stabilizovali prúdy ohriateho vzduchu a minimalizovala pravdepodobnosť chýb pri meraniach.

Termovízna kontrola zahŕňa postupné overovanie rôznych zón obvodových konštrukcií, ktoré musia byť pre snímanie infračervenou kamerou otvorené. Na to je potrebné uvoľniť priestor pod oknami, zabezpečiť bezproblémový prístup k lištám a rohom.

Steny je počas vnútornej termografie budovy potrebné uvoľniť od kobercov a obrazov, odlupujúcich sa starých tapiet a iných predmetov, ktoré bránia priamej viditeľnosti skúmaného objektu.

Domy vybavené vykurovacími radiátormi sa zvyčajne sníma len z vonkajšej strany. Diagnostiku fasád vykonávajú pri priaznivých poveternostných podmienkach – bez vlhkej hmly, zadymenia, zrážok.

Interpretácia získaných údajov

Termovízne zariadenia zaznamenávajú teplotný rozdiel od 3 °C, a to sa na termograme zobrazí ako anomálna zóna v charakteristickom farebnom spektre. Samotný spektrálny obraz však nie je dostatočným odôvodnením na to, aby sa diagnostikovaná oblasť považovala za defektnú.

Pre všetky anomálne zóny je potrebné vykonať tepelnotechnické výpočty a až potom robiť závery o stave skúmaných objektov

A preto je súčasťou balenia s prenosnými termovíznymi kamerami nástrojový softvér na kvalitatívnu a kvantitatívnu analýzu termogramov, ako aj na vytváranie správ.

To všetko znamená, že na prácu s infračervenou kamerou nie je potrebná špeciálna príprava. Po preštudovaní používateľskej príručky nie je ťažké samostatne vykonať termovíznu kontrolu a spracovať výsledky v ponúkanom programe. Po analýze získaných hodnôt aplikácia poskytne odborné hodnotenie snímok.

Okrem toho je možné informácie zozbierané zariadením preniesť do programov na spracovanie štatistických údajov – tabuľkových procesorov alebo špecializovaných inžinierskych nástrojov, napríklad MathLab.

Tiež stojí za zmienku, že termovízna kamera môže poskytovať nesprávne výsledky v prípade nesprávneho nastavenia. Podobné situácie nastávajú pri skúmaní povrchov ako sklo, lesklá dlažba, zrkadlo.

Infračervené žiarenie blízko umiestnených objektov sa bude odrážať v týchto povrchoch, čo povedie k skresleniu termogramov. Na správne určenie teploty zrkadlových povrchov v termovíznych zariadeniach je potrebné dodatočne nastaviť korekčné koeficienty.

Treba brať do úvahy aj studené žiarenie, ktoré sa môže odrážať od okien a strechy obytného objektu. Získaný termogram môže byť výrazne chladnejší, než je skutočný stav domu.

Kvantitatívna metóda analýzy rozloženia teplotných polí na povrchu konštrukcií nezohľadňuje koeficient žiarenia a pozadovú radiáciu okolitého prostredia. Pričom nezáleží na tom, či sa snímanie vykonáva IR kamerou na mieste alebo či sa získané výsledky spracúvajú softvérom.

Pri vykonávaní diagnostických opatrení vo vnútri budovy sa získavajú spoľahlivejšie výsledky, pretože vonkajšie klimatické podmienky neovplyvňujú skúmané povrchy. Výsledné termogramy po spracovaní príslušnými programami zodpovedajú skutočnosti.

Použitie stavebného teplovizora umožňuje objektívne posúdiť kvalitu tepelnej ochrany budovy, odhaliť tepelné mosty a prepadnutie izolácie, ako aj nájsť skryté poškodenia a chyby montáže okenných blokov, dverných otvorov, nekvalitne vyhotovené spoje strechy, stien a stropov.

Infračervená diagnostika poskytuje možnosť správne, a teda aj hospodárne, vykonať práce na minimalizáciu tepelných strát v obytnom objekte, znížiť náklady na zateplenie podlahy a tepelnú izoláciu ostatných konštrukcií.

Vykonanie výskumného postupu poskytne možnosť kvalifikovane vybrať izoláciu stien a stropu súkromnej stavby. V dôsledku toho sa znížia náklady na vykurovanie súkromného domu.

Závery a užitočné video k téme

Princíp práce teplovizora, kontrola budovy po zateplení na prítomnosť defektov a správna interpretácia snímok v infračervenom spektre vo videu:

Funkčné možnosti termografických skenerov:

Video o tom, ako vykonať analýzu a vytvoriť technickú správu diagnostiky domu teplovíznym zariadením s použitím softvérového modulu Testo IRSoft:

Dnes je teplovízne vyšetrenie IR kamerou – pokročilá technológia nedeštruktívneho monitorovania, ktorá umožňuje kontrolovať stav rôznych konštrukcií, komunikačných sietí a elektrického zariadenia.

Štúdium tepelných strát pomocou teplovizora sa vykonáva na zabránenie vzniku havarijných situácií, odhalenie defektov tepelnej a hydroizolácie, identifikáciu porúch inžinierskych systémov domu.

Máte skúsenosti s používaním teplovízora na preskúmanie slabých miest vo svojom vidieckom dome/byte? Možno sa môžete podeliť o užitočné informácie o určovaní tepelných strát stavebnou konštrukciou? Píšte, prosím, komentáre, pýtajte sa, uverejňujte fotografie k téme článku v bloku nižšie.