2011/06: A termográfia elmélete és gyakorlata: gyakorlati példák épület-termográfiai mérési körülmények szabályaira

GyártásTrend 2011/06, Műszaki diagnosztika rovat

“Egy univerzális mérési eljárás”

Ahhoz, hogy a hőkamerával ne csak „szép színes” képeket készítsünk a bevizsgálandó épületről, hanem építész, energetikus, statikus és üzemeltető által kiértékelhető – helyes következtetéseket megengedő – hőképek készüljenek, számos feltételnek kell teljesülnie.

A bevezetőben említett és a mérések körülményeire vonatkozó feltételek elsősorban a következők:

  • a külső felvételek a kora reggeli vagy késő esti órákban (napsütéstől mentes napszakban) készüljenek, száraz időjárásban, szélcsendben (legfeljebb gyenge szél megengedett, 2 m/s alatti szélerősséggel)
  • a kül- és beltéri hőmérséklet közötti különbség legalább 15-20 K (80 mK termikus felbontású hőkamera alkalmazása esetén) ill. 10-15 K (30 mK termikus felbontású hőkamera esetén) legyen
  • a beltér egyenletesen legyen felfűtve (belső ajtók nyitva), szigorúan zárt külső nyílászárók mellett (bukó ablak tilos!)
  • a fűtés automatikus éjjeli üzemmódja (ha van) ki legyen kapcsolva (tehát a teljes fűtés üzemeljen)

Ezekből következik, hogy az épület-termográfia csak a fűtési szezonban, megfelelően hideg (5 °C alatti) időjárás esetén kivitelezhető.

Követelmények a hőkamerarendszerrel szemben

A megfelelő minőségű, kiértékelhető hőképek készítésekor magával a hőkamerával szemben is igen komoly elvárások vannak, amelyek betartása nélkül csak felismerhetetlen, hibahelyeket kimutatni nem képes hőképeket kapunk. A hőkamerának minimálisan teljesítenie kell a következő felsorolás első hat pontját:

  • nagy termikus felbontás (80 mK vagy jobb)
  • minél több képpont (minimum 320×240 pixel)
  • alacsony zajszint, jó jel-zaj viszony (a –40 °C-tól kalibrált kamerák teljesítik ezt)
  • hőmérsékleti tartomány –20 °C-tól +100 °C-ig (jobb, ha –40 °C-tól)
  • üzemi hőmérséklet tartománya –10 °C-tól (jobb, ha –20 °C-tól)
  • nagy geometriai felbontás (1,5 mrad vagy jobb) és cserélhető objektív (teleobjektív)
  • könnyű kezelhetőség (például automatikus fókusz)
  • nagy tárolási képesség (lehetőleg minimum 200 hőkép)
  • sokoldalú kiértékelő és dokumentáló PC-szoftver.

A geometriai felbontáson túl a hőkamerával elérhető képminőséget – illetve pontosabban a mérés részletességét – a hőkamera képpontjainak száma határozza meg. Míg a digitális fényképezőgépeknél 5, 6, 7 vagy akár több mint 10 megapixeles (10 millió képpontos) felbontásról beszélünk, a mátrixos hőkamerák esetén a képpontok száma tipikusan 320×240 (tehát 76 800) képpont. Vannak szerényebb képességű kamerák is – gyakori a 160×120 képpont felbontású típus (csupán 19 200 képponttal) –, amelyek ennél fogva csak kisebb felületek elfogadható részletességű megjelenítésére képesek. Bemutatott hőképpéldáink „látványosan” szemléltetik az említett sokrétű szabályok betartásának fontosságát.

Szél hatása. Balra erős szélben elvégzett termográfiai felmérés: a szél elviszi a hőt a jobb oldali falról, így az hűvösebb; úgy tűnik, mintha jobb lenne a hőszigetelése a hőkép közepén látható falfelületnek. Jobbra ugyanez a mérés szélcsendben: látszik, hogy a jobb oldali fal hőszigetelése ugyanolyan gyenge, mint a hőkép közepén lévő falfelületé (és ugyanolyan erős hőhidakkal). Megjegyzés mindkét hőképhez: az épület bal oldali része nincs fűtve (lépcsőház)

Szél hatása (forrás: PIM)
Hőgradiens állandósult ill. nem-állandósult állapotban (forrás: PIM)

Erős nappali felmelegedés hatása. Balra a külső fal hőgradiense ideális (stacionáris állapot), beltéri (mérhető) falhőmérséklet 21 °C, kültéri (mérhető) falhőmérséklet 3 °C. Jobbra erős nappali felmelegedés utáni éjjeli állapot, beltéri (mérhető) falhőmérséklet 21 °C, kültéri (mérhető) falhőmérséklet 8 °C. Megjegyzés: a jobb oldali ábrán látható vízszintes szakasz a nappali (ideiglenes) felmelegedés hatásának következménye. Az ábra az esti (külső hőmérséklet visszahűlése után kialakult) hőgradienst mutatja. A külső falfelület megemelkedett hőmérséklete ahhoz a téves következtetéshez vezet, hogy rossz a hőszigetelés vagy hőhíd van jelen, holott ugyanolyan falszerkezetet feltételeztünk, mint a bal oldali ábra esetén

Fűtés hiányának hatása. A képen látható ház egyik szobája vagy lakása (bal oldalon fent) nincs fűtve. Hőszigetelési és egyéb építészeti hibákat ilyenkor (erről a szobáról, illetve lakásról) természetesen nem lehetséges kimutatni

Fűtés hiánya (forrás: Infratec)
Emissziótényező látószög-függése (forrás: PIM)

Emissziós tényező látószögfüggésének hatása. Mivel az emissziós tényező többek között függ a látószögtől, figyelembe kell vennünk, hogy a szög minél jobban eltér a derékszögtől, annál inkább növekvő reflexió figyelhető meg. Leginkább ívelt felületű tárgyak mérése esetén tapasztalható ennek a hatása, de például magas házak felső emeleteinek mérésekor is szembe találjuk magunkat e problémával: látszólag a felső emeletek egyre hűvösebbek (pedig a valóságban inkább egyre melegebbek). A magyarázat az, hogy a felhők nélkül elméletileg akár –273 °C hőmérsékletű égbolt egyre erősebben tükröződik a ház külső felületén, hiába körülbelül 95 százalékos a szilikátalapú építőanyagokból álló falfelületek emissziós tényezője, mivel ez csak a felületre merőleges megfigyelés esetén ilyen magas.

A hőkamera képpontszámának és termikus felbontásának hatása egy családi ház hőképének részletességére. A balra látható hőképfelvétel professzionális (640×480 képpontos, 50 mK hőmérséklet-felbontású), a jobb oldali kisebb képességű (120×160 képpontos, 100 mK hőmérséklet-felbontású) hőkamerával készült

Hőkamera pixelfelbontás jelentősége (forrás: Infratec)

Tipikus épületkárok és -hibák

Ha betartottuk a korábbiakban részletezett mérési feltételeket, már csak azt kell megtudnunk, hogy az így kapott mérési eredményeket (grafikusan megjelenítve, tehát hőképeket) hogyan kell kiértékelni, elemezni. A következőkben ezért a leggyakoribb épületszerkezeti és épületgépészeti hibák megjelenését, felismerhetőségét tárgyaljuk. Ennek során különösen a következő problémákra térünk ki: hőhidak, hőszigetelési hiányosságok, rejtett épületkonstrukciós és épületgépészeti elemek felfedezése; páralecsapódás, kapilláris nedvességek, illetve beázások vizsgálata; szivárgások, tömítetlenségek keresése; fűtési költségek számszerűsítése; valamint légszigetelési vizsgálatok.

 

Rahne Eric (PIM Kft.)
pim-kft.hu
termokamera.hu

 

Kapcsolatfelvétel

A publikáció tartalmát szerzői jogok védik, ennek (akár csak részben történő) felhasználása, elektronikus vagy nyomtatott tovább-publikálása csak a forrás és a szerző nevének feltüntetése mellett, valamint a szerző előzetes írásos engedélyének megléte esetén megengedett. A szerzői jogok (Copyright) megsértése jogi következményekkel jár.