Épület-termográfia gyakorlati tanácsok a mérésekhez

Épület-termográfia

Javasolt mérési körülmények és feltételek

A hőképfelvételek készítése, azaz a termográfia rendkívül sokoldalú mérési eljárás. A modern hőkamerák kezelése hasonlít az elterjedt digitális videokamerákéhoz. Eme – több felelőtlen hőkamera-forgalmazó által kiemelten hangoztatott – egyszerűség viszont ne tévesszen meg senkit: a mérési szempontból helyes hőképfelvételek készítéséhez szakmai tudás és megfelelő mérés-előkészítés is szükséges. (Ellenkező esetben mérési eredmények helyett csak kiértékelhetetlen “színes képek” keletkeznek.)

Szomorú tapasztalat, hogy a hőkamerák forgalmazói és a hőképfelvételeket készítő szolgáltatók is nemritkán súlyos szakmai hibákat vétenek a hőképek készítésével kapcsolatosan. Ezért az alábbiakban bemutatjuk a legfontosabb tudnivalókat gyakorlati példákkal alátámasztva, hogy a hőkép készítők és felhasználók egyaránt tisztában legyenek e technológia lehetőségeivel, de korlátaival is! A lehetőségeket már bemutattuk cikksorozatunk korábbi részeiben, most a lehetséges – elkerülendő – buktatókra helyeznénk a hangsúlyt.

 

Épület-termográfia gyakorlati tanácsok a mérésekhez - Eltérő anyagminőségek kimutatása (forrás: PIM)
Kép: eltérő anyagminőség kimutatása hőképpel [forrás: PIM]

Az atmoszférikus ablakokhoz igazítottan készülnek közép- és hosszúhullámú hőkamerák. Amíg a hosszúhullámú kamerákkal a leghidegebb és a legmelegebb testek egyaránt mérhetők, a középhullámú hőkamerákkal hideg (pl. -50°C-os) testek nem mérhetők. (Ugyanis a hideg testek középhullámú sugárzást nem bocsájtanak ki.) Ellenben nagy előnye a középhullámú hőkameráknak, hogy üvegen át történő mérésekre alkalmasak. Ennek oka, hogy az üveg a rövid- és középhullámú hősugárzást átengedi (3,5μm-ig), a hosszúhullámút viszont nem. (Hosszúhullámú kamerák ezért nem “látnak át” az üvegen.)

A hőkamerák hullámhossz-tartományának hatása

Épület-termográfia gyakorlati tanácsok a mérésekhez - Hosszú- ill. közép-hullámhosszú hőképfelvétel (forrás: PIM)

Bal oldali kép: hosszúhullámú kamerával készített hőkép
– nagyon jó hőmérséklet-felbontás, kevés zaj
– legmelegebb hely: ablakkeret felső pereme
(13,56°C, mivel nem lát át az üvegen)
Jobb oldali kép: középhullámú kamerával készített hőkép
– rosszabb hőmérséklet-felbontás, zajosabb kép
– legmelegebb pont: égő lámpa a szobában
(57,06°C, mivel látja az égőt az üveg mögött)

Környezeti paraméterek hatása

Ha átgondoljuk a termográfiai mérések elméletet, világossá válik, hogy igen sok környezeti paraméter befolyásolja a mérésünk pontosságát, a termográfiai vizsgálat eredményeinek a kiértékelhetőségét. Az épület-termográfia ezért csak a fűtési szezonban, megfelelően hideg (5°C alatti), száraz és szélcsendes időjárás esetén kivitelezhető. Következzenek tehát a fenti szabályok betartásának fontosságát bemutatandó hőkép-példák:

A napsütés hatása

Épület-termográfia gyakorlati tanácsok a mérésekhez - Napsütés hatása (forrás: PIM)

Bal oldali kép: napközbeni épületfelvétel (építkezés)
– a nap hősugárzása visszaverődik az épület falain
– a falak melegnek tűnnek, holott nincs is fűtés!!!
Jobb oldali kép: épületfelvétel három órával napnyugta után
– a nappali napsütés felmelegítő hatása már
csak alig vehető észre, most tehát mérhetünk

A szél hatása

Épület-termográfia gyakorlati tanácsok a mérésekhez - Szél hatása (forrás: PIM)

Bal oldali kép: erős szélben elvégzett termográfiai felmérés
– a szél elviszi a hőt a jobboldali falról, így az hűvösebb
– úgy tűnik, mintha jobb lenne a hőszigetelése a
hőkép közepén látható falfelületnek
Jobb oldali kép: ugyanez a mérés szélcsendben
– látszik, hogy a jobboldali fal hőszigetelése
ugyanolyan gyenge mint a hőkép közepén
falfelületnek (és ugyanolyan erős hőhidakkal)

Megjegyzés mindkét hőképhez: az épület baloldali része nincs fűtve (lépcsőház)

Erős nappali felmelegedés hatása

Épület-termográfia gyakorlati tanácsok a mérésekhez - Erős nappali felmelegedés hatás (forrás: PIM)

Bal oldali ábra: külső fal ideális hőgradiense (állandósult állapot)
– beltéri (mérhető) falhőmérséklet: 21°C
– kültéri (mérhető) falhőmérséklet: 3°C
Jobb oldali ábra: erős nappali felmelegedés utáni éjjeli állapot
– beltéri (mérhető) falhőmérséklet: 21°C
– kültéri (mérhető) falhőmérséklet: 8°C

Megjegyzés: az előző jobboldali ábrán látható vízszintes szakasz a nappali (ideiglenes) felmelegedés hatásának eredménye. Az ábra az esti (külső hőmérséklet visszahűlése után kialakult) hőgradienst mutatja be. A külső falfelület megemelkedett hőmérséklete ahhoz a téves következtetéshez vezet, hogy rossza a hőszigetelés vagy hőhíd van jelen, holott ugyanolyan falszerkezetet feltételeztünk, mint a bal oldali ábra esetén.

Nyitva felejtett nyílászáró hatása

Épület-termográfia gyakorlati tanácsok a mérésekhez - Nyitva felejtett ablak (forrás: Infratec)

A baloldali ablak a mérés előtt még “bukóra” volt kinyitva, látszik a kiáramló meleg levegő hatása az ablakkereten és a fölötte levő falon. Az ablak állapotáról ill. az áthidaló hőszigetelési tulajdonságáról így nincs mód korrekt értékelésre.

Fűtés hiányának hatása

Épület-termográfia gyakorlati tanácsok a mérésekhez - Fűtés hiányának hatása (forrás: Infratec)

A képen látható ház egyik szobája vagy lakása (baloldalt fent) nincs fűtve. Hőszigetelési és egyéb építészeti hibákat ilyenkor (erről a szobáról ill. lakásról) természetesen nem lehetséges kimutatni.

Megfigyelési szög hatása a mérési eredményre

Épület-termográfia gyakorlati tanácsok a mérésekhez - Megfigyelési szög hatása (forrás: PIMI)

Mivel az emissziós tényező sajnos függ a látószögtől is, minél jobban eltérünk a derékszögtől, annál inkább növekvő reflexió figyelhető meg. Leginkább ívelt felületek mérése esetén figyelhetjük meg ennek hatását, de pl. magas házak felső emeleteinek mérésekor is szembe állunk eme problémával: látszólag a felső emeletek egyre hűvösebbek (pedig a valóságban inkább egyre melegebbek). A magyarázata az, hogy az égbolt (felhők nélkül <-95°C) egyre erősebben tükröződik a ház külső felületén, hiába akár 95%-os a szilikátalapú építőanyagokból álló falfelületek emissziós tényezője.

Geometriai felbontás

A geometriai felbontás jelentősen befolyásolja nem csak az elérhető képminőségét, hanem a kép hőmérséklet-adatainak valódiságát. Az ezt leíró IFOV paraméter (legkisebb elemi látószög, tipikusan mrad-ban megadva) azt a látószöget adja meg, mely egy egyedülálló érzékelővel (képponttal) került leképezésre. A részletek jó reprodukálása érdekében fontos, hogy ez az érték minél kisebb legyen. Például 1,5 mrad IFOV azt jelzi, hogy minden egyes pixelhez rendelt egyedi mérési pont (kivetített mérőfolt) 1m-es távolságon 1,5 mm átmérővel rendelkezik.

Épület-termográfia gyakorlati tanácsok a mérésekhez - Geometriai felbontás (forrás: Infratec)
Ábra: A képmező geometriai paraméterei [forrás: Infratec]

Mivel az így meghatározott „kivetített” képpont helyzetét a mérendő tárgyon nem ismerjük és maga az érzékelő-mátrix is (gyártástechnológiailag szükséges) hézagokkal rendelkezik, a fenti képpontméret 3-mal szorzandó a legkisebb mérhető tárgy méretének meghatározása céljából. Ha ezt nem tartjuk be, akkor a mérőfolt nemcsak a tárgy felületének, hanem hátterének a sugárzását is tartalmazhatja (átlagolás a mérőfolton belül). A mérési eredmény tehát akár alacsonyabb, akár magasabb is lehet a tárgy valódi hőmérsékleténél és minél nagyobb a tárgy és a háttér hőmérsékletének különbsége, annál nagyobb lesz a mérés hiba is!

Természetesen a fenti szabály nemcsak kis tárgyak (például vékony vezetékek, izzószálak stb.) esetén érvényesül, hanem nagy tárgyak (például nagy keresztmetszetű kábelek, nyílászárók stb.) mérésekor is. Nyilván más dimenziókról van szó: kis tárgyak esetén mm-nagyságrendű mérőfelületekről beszélünk, melyek az alkalmazott hőkamera és optika geometriai felbontóképessége alapján legfeljebb több tíz cm-es távolságokból mérhetők; nagy tárgyak esetén cm-méretű mérőfelületek több m-es (akár 10 m-es) távolságból történő érzékeléséről van szó. Minden esetben viszont a szabály betartását lehetővé tévő eszköz alkalmazása szükséges!

Konkrét példa: Ha szeretnénk mérni egy tízemeletes panelházat, akkor az épült felső emeleteinek méréséhez (kb. 30 méter magasságban) jó 60 m távolságból kell dolgoznunk a kép minél kisebb geometriai deformációja (a perspektivikus hatás elkerülése) érdekében. Pythagoras szerint a hőkamera és a tárgy közötti távolság ilyenkor 67 m, tehát 1,3 mrad felbontású hőkamerával az elemi mérőpont 87 mm átmérőjű, a legkisebb mérhető tárgynak tehát 261 mm-nél nagyobbnak kell lennie! (Emlékeztetőül: egy ablakkeret ritkán szélesebb 70 mm-nél). Szükséges tehát egy teleobjektív alkalmazása!

Épületgépészeti károk és hibák felfedezése

A következőkben a leggyakoribb épületszerkezeti és épületgépészeti hibák termográfiai felismerhetőségét ill. annak korlátait tárgyaljuk.

Hőhidak, hőszigetelési hiányosságok

A hőhidakat viszonylag egyszerű felismerni: ott, ahol egy kültéri felvételen a legmagasabb hőmérséklet tapasztalható, a legtöbb esetben hőhíd (vagy repedés) található. Beltéri felvételeken a leghidegebb helyek utalnak többnyire hőhidakra. Ugyanígy megállapítható, hogy melyik épületelem bír jobb vagy rosszabb hőszigetelési tulajdonságokkal. Vizsgálható még a fugák és csatlakozások kivitele, az épületelemek által okozott szerkezeti hőhidak, valamint az épületgépészeti vagy villamos szerelésből származó „hibák“ a külső falakban. A mérés egyetlen feltétele, hogy a bel- és a kültér hőmérséklet különbsége legalább 15 K legyen, ne legyen nedves a fal és ne fújjon a szél. (Természetesen a kültéri mérés napsütésmentes napszakban történjen.)

Hőhidak

Épület-termográfia gyakorlati tanácsok a mérésekhez - Hőhidak kimutatása (forrás: Infratec)

Bal oldali kép: betonkoszorú (keret) által okozott hőhídJobb oldali kép: erkély falbekötése okozta erős hőhíd

 

Rosszul záró nyílászárók

Épület-termográfia gyakorlati tanácsok a mérésekhez - Rosszul záró nyilászárók (forrás: Infratec)

Bal oldali kép: rosszul záró ablak (fölötte viszont nincs hőhíd !)Jobb oldali kép: beltéri hőkép rosszul záró bejárati ajtóról

Rejtett épületkonstrukciós és épületgépészeti elemek felfedezése

Ezeket a méréseket különböző időjárási ill. napszakhoz kötődő hőfolyamatok kihasználásával kell elvégezni. A „trükk” lehet a nappal történő felmelegedés után (azt követő napsütés nélküli időben) történő mérés (hőkapacitáskülönbségek alapján), vagy az éjjeli ill. a téli kihűlés miatt fellépő hőáramlás alapján elvégzett mérés. Minden esetben a kívánt hatásnak megfelelően a bevizsgálandó (keresett) anyagok és a környezetük között fennálló hőkapacitás- ill. hővezetési különbségeket kell kihasználni.

Példa erre, hogy megfelelő hőáramlás esetén a falban lévő vas- és faáthidalók láthatóvá válnak termográfiai eszközök alkalmazásával. (A vas a nagy hővezetőképessége miatt, a fa a kis hővezetése és -hőkapacitása miatt válik láthatóvá beton vagy tégla között.) Ugyanezen alapulva egymástól eltérő tulajdonságú építési anyagok (átépítések, toldások, ráépítések, befalazások) is láthatóvá tehetők, vagy akár falvastagságok meghatározhatók (pl. kéményfalazás felméréséhez).

Épület-termográfia gyakorlati tanácsok a mérésekhez - Rejtett konstrukciós elemek (forrás: Infratec)

Bal oldali kép: fagerendák feltérképezése vakolat alatt
(fa és falazat hővezetés-képességének
eltérése alapján)
Jobb oldali kép: kéményfalazat kopásának felmérése
(falazat hőszigetelő képességének
falvastagságfüggése alapján)

Fűtési csövek és melegvíz-vezetékek elhelyezkedésének felderítése

Lehetőség van arra, hogy termográfiai eszközökkel fűtési csövek és melegvíz-vezetékek elhelyezkedését derítésük föl. Ezek a vizsgálatok feltétlenül a felfűtési fázisban végzendők el, még mielőtt beáll a felület homogén hőmérsékleteloszlása. Ezzel a módszerrel utólagosan – roncsolásmentesen – ellenőrizhető a fűtőcsövek elhelyezkedése, sűrűsége, (pl. padlófűtésnél, falfűtésnél), valamint a csövek hossza és tömítettsége, ill. a fűtőtestek és csövek légtelenítése.

Épület-termográfia gyakorlati tanácsok a mérésekhez - Fűtési rendszerek felmérés (forrás: Infratec)

Bal oldali kép: Padlófűtéscső elhelyezkedése
(a forró hely nem kifolyás, hanem elosztó !)
Jobb oldali kép: tökéletesen légtelenített fűtőtest

Kapilláris nedvesség, páralecsapódás ill. beázások megtalálása

A termográfiai vizsgálat során felfedezhető a nedvesség által okozott párolgási hőelvonás miatt fellépő hőmérséklet-csökkenés. Ez természetesen különösen jó termikus felbontású hőkamerát feltételez. Ezzel a módszerrel megtalálhatók pl. tetőbekötések, eresz- vagy szennyvízvezetékek tömítetlensége miatt bekövetkező beázások, ill. a földből feláramló vagy beszivárgó nedvesség. Szintén felderíthető ezzel a módszerrel az építési anyagokban összegyülemlett – páralecsapódásból eredő – nedvesség.

Épület-termográfia gyakorlati tanácsok a mérésekhez - Nedvesség kimutatása (forrás: PIM / Infratec)

Bal oldali kép: Gipszkarton-burkolat mögött­
összegyűlt nedvesség (ok: páralecsapódás)
Jobb oldali kép: átnedvesedett könnyűszerkezetes fal
(ok: kapillárison felszívódott nedvesség a betonaljzatból)
Szivárgások, tömítetlenségek megtalálása

A termográfiai szivárgás-keresés a hővezetés fizikai törvényszerűségein alapszik. Amennyiben a csőrendszerben áramló közeg (többnyire víz) hőmérséklete magasabb, mint a környezeté (fűtési vagy melegvíz csövek, padlófűtés …) akkor hővezetés lép föl a környező anyagokon keresztül a külső (megfigyelhető) felületig. Így a vezeték elhelyezkedése mellett a kilépő folyadék által a környező anyagban okozott hőmérséklet emelkedés is láthatóvá válik a termográfiai eszközök használatával.

Minden esetben érvényes, hogy tömítetlenségeket csak akkor lehet termográfiai eszközökkel felfedezni, ha a szivárgás helyén létrejön egy olyan hőmérséklet-különbség, mely hővezetés révén a megfigyelhető felületen is érzékelhető. Kis elfolyások érzékelése érdekében ezért (a maximális hőfok alkalmazása mellett) nyomásfokozó eszközökkel kell növelni a kilépő közeg mennyiségét. Hidegvíz vezetékek szivárgásait csak akkor lehet megtalálni, ha forró vizet lehet rájuk csatlakoztatni.

Mivel a kilépő közeg természetesen a körülvevő anyagon belül “elfolyik” és esetlegesen meglévő üregekben gyűlik össze, természetesen ott alakul ki a legnagyobb hőemelkedés, ahol a közeg nagyobb mennyiségben képes megmaradni és a hőkapacitásának megfelelő hőmennyiséget átadni a környező anyagnak. Ebből kifolyólag nem mindig ott látszik a legnagyobb hőhatás, ahol a szivárgás helye van, hanem ott, ahol a kilépő közeg összegyűlik.

Nehezíti a szivárgások megtalálását továbbá, ha a hőkamerával látható (tehát mérhető) felület fényes (tükröződő, polírozott, mázas), ugyanis a felület hősugárzás-tükröződő tulajdonsága (alacsony emissziós tényezője) révén a detektálandó kis hőkülönbségek nemigen észlelhetők. Egy egészen más jellegű probléma adódik, ha a szivárgó csövek több rétegű takarószerkezetek (pl. hőszigetelés mögött) vannak elrejtőzve. Ilyenkor a hőszigetelés megléte lehetetlenné teszi a szivárgás helyének felismerését, kivéve, ha a kilépő közeg a szigetelésen is átfolyik a mérendő felület felé.

Épület-termográfia gyakorlati tanácsok a mérésekhez - Szivárgás-keresés (forrás: Infratec)

Bal oldali kép: falfűtés szivárgás (1-es jelölésnél)
(a fűtési csövek elhelyezésének
ismerete nélkül viszont nem dönthető el,
hol van a szivárgás – 1, 2 vagy 3 alatt)
  Jobb oldali kép: melegvíz csővezeték szivárgása
(egyértelműen nem dönthető el a
szivárgás helye – 1, 2 vagy 3 alatt)

 

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