VGF 2018.11. Épületszerkezeti és épületgépészeti termográfia I.

Eric Rahne, okl. villamosmérnök, 3-as szintű akkreditált termográfiai szakértő (PIM Kft.)

A termográfia szinte már minden szakmában megtalálható. Most éljük meg eme érintésmentes hõmérsékletmérési eljárás rohamos terjedését, de egyben legdurvább szakmai leértékelését is. Ugyanis egyes hõkameragyártók és -forgalmazók arra a szintre süllyedtek, hogy radiometriai képességek nélküli 80x60 pixeles okostelefon-tartozékokat (és ehhez hasonló termékeket) professzionális hõkamerának elnevezzék (mintha egy VGA-webkamerát profi videókamerának felminősítenénk). Ezenkívül az is elszomorít, hogy bárki, aki egy ilyen olcsó eszközt megvesz magának, termográfusnak titulálja magát mindenféle szakmai képzést mellőzve. Sőt, gyakran a fizika és méréstechnika iskolaszintű ismerete (és figyelembevétele) nélkül is! A most kezdődő cikksorozattal betekintést kívánunk nyújtani a termográfia elképesztő sokoldalúságába és elméleti, illetve gyakorlati korlátaiba, Rahne Eric „Termográfia – elmélet és gyakorlati méréstechnika” című, 650 oldal terjedelmű szakkönyvéből merítve.

Bevezetés

A hőképfelvételek készítése, azaz a termográfia egy rendkívül sokoldalú mérési eljárás, míg a modern hőkamerák felhasználóbarát kezelése összehasonlítható az elterjedt digitális videokamerákéval. Ez az egyszerűség azonban ne tévesszen meg senkit: a korrekt, mérési szempontból helyes hőképfelvételek készítéséhez megfelelő elméleti, szakmai tudás, tapasztalat és ezenkívül alapos mérés-előkészítés is szükséges. A következőkben az épületszerkezeti és épületgépészeti termográfiai vizsgálatának legfontosabb méréstechnikai követelményeit és gyakorlati ismereteit részletezzük. Figyelemfelkeltő céllal bemutatjuk ezen belül néhány gyakori hőkamera-kezelői hibának a mérések pontosságára és hihetőségére gyakorolt hatását is. Az épülettermográfia talán az egyik legelterjedtebb, legismertebb termográfiai alkalmazás. Egyben a leggyakrabban pontatlanul  kivitelezett mérések vagy akár teljes kóklerség miatt  kiértékelhetetlen eredményekkel járó vizsgálati területe is. Elméleti megfontolások alapján tudjuk, hogy a mérni kívánt alacsony hőmérsékletek miatt hosszúhullámú hőkamerát kell választanunk. Ez pedig jó is nekünk, mivel a hosszúhullámú atmoszferikus ablak kedvező átviteli tulajdonsága miatt akár több száz méterről is szinte „veszteségmentesen” érzékelhetjük a hősugárzást. Továbbá örülhetünk annak, hogy mérésünkhöz (mikro-)bolométeres hőkamerát választhatunk (nem kell drága fotondetektoros készülék), hiszen az épületek nem igazán mozognak.

Kedvező továbbá az a tény is, hogy a tipikus építési anyagok (az ablaküveg és a fényes fémburkolatok kivételével) viszonylag magas emissziós tényezővel bírnak. Mivel a mérendő tárgyak hőmérséklete tipikusan csak kis mértékben tér el a környezeti hőmérséklettől, a reflexió hatásától is csak kis mértékben kell tartanunk. Ez merőben megkönnyíti a helyzetünket az emissziós tényező és a környezeti hőmérséklet megadása szempontjából, valamint eleve nagy pontosságú mérésekre ad lehetőséget. (Egészen más a helyzet pl. az üvegfelületekkel vagy az alumíniumburkolatú hőszigetelések esetén. Ezek csak nehezen vagy – az alumínium újszerű/polírozott állapotában – egyáltalán nem mérhetők.)

Az épülettermográfia különlegességei

Az épülettermográfia elsődleges célja az épületek állapotának, pl. a hõszigetelésének objektív és teljes körű felmérése. De soha ne felejtsük el, hogy a termográfiai mérés a felületek hőmérsékletének pillanatfelvételét szolgálja, amelyet azonban befolyásol a legkülönbözőbb mérési körülmény. Ebből adódóan mérési és/vagy kiértékelési korlátozásokra is számítanunk kell, amelyekre később térünk ki részletesen. Elméleti szinten a kvantitatív (mennyiségi, számszerű) és a kvalitatív (összehasonlító, általános) termográfiai vizsgálatokat különböztetjük meg egymástól.

A kvantitatív bevizsgálás célja az épület teljes felületi hőeloszlásának értékelése és a hővezetési együttható meghatározása (pl. hőveszteség vagy fűtésenergia-szükséglet számítása). Ez csak igen korrekt (abszolút pontosságú) – állandósult termikus állapotban rögzített – hőmérsékletadatok alapján számítható ki, ezért a mérésekkel kapcsolatosan nagyon szigorú feltételeket kell(ene) teljesíteni. Mivel azonban szabadon álló épületek esetében (már csak az éjjel-nappal közötti hőmérséklet-ingadozás miatt) soha nincs állandósult állapot, ez a mérési eljárás legfeljebb laboratóriumi körülmények között valósítható meg. A kvalitatív hőkamerás épületvizsgálat célja az épület hőhídjainak és hőszigetelési hibáinak (minőségi eltérések) rejtett felépítése, illetve az épületgépészeti anomáliák keresése és dokumentálása. A legtöbb probléma kellően nagy hőmérséklet-felbontóképességű hőkamerával megjeleníthető hőkülönbségek alapján felderíthető. Ehhez is megfelelő mérési körülmények szükségesek, de az abszolút (számszerűen egzakt) hőmérsékletadatoknak és az állandósult álla- potoknak ilyenkor csak kisebb szerepük van.

Javasolt mérési körülmények és feltételek épülettermográfiához

Ahhoz, hogy a hőkamerával ne csak szép színes képeket készítsünk a bevizsgálandó épületről, hanem építész, energetikus és maga az üzemeltető által kiértékelhető – helyes következtetéseket megengedő – hőképek készüljenek, a következőkben felsorolt minimumfeltételeknek feltétlenül teljesülniük kell: Kültéri felvételek időpontja (napszak) A kültéri felvételek lehetőleg a késő esti és a kora reggeli órákban (napsütéstől mentes napszakban) készüljenek. A mérési feladat válogatja, hogy a napközbeni napsütés „utóhatása” számunkra kívánatos (mert éppen előidézi a kihasználni kívánt fizikai állapotot), vagy inkább elkerülendő (mert mérésünket lehetetlenné teszi a mérendő tárgy hőmérsékletének megváltoztatása révén).

Kültéri felvételek időjárási feltételei Száraz időjárás és lehetőleg szélcsend (legfeljebb gyenge szél <2 m/s) legyen, hogy a klimatikus viszonyok ne befolyásolják a bevizsgálandó épület állapotát. Kivétel a légszigetelési hiányosságok feltárása, amely (ha nincs BlowerDoor berendezésünk) leginkább erős szélben vezet a jobb eredményekhez (bár ehhez majd inkább beltéri felvételeket célszerű készíteni). Épülettermográfiai évszakok A vizsgálati célkitűzéstől függően vannak tipikusan a téli, fűtési időszakhoz kötõdő mérési feladatok (például a lakóépületek hőszigetelésének bevizsgálása), de vannak tipikus nyári épülettermográfiai feladatok is (például hűtőházak állapotfelmérése, valamint klímaberendezések és hűtőfelületek ellenőrzése, továbbá bizonyos épületszerkezeti nedvességgel kapcsolatos vizsgálatok). Beltéri felvételek A legtöbb vizsgálathoz beltéri mérések is szükségesek, melyek időpontja és kivitelezhetősége sok esetben függ a külső időjárástól (például a vizsgálathoz szükséges hőmérséklet-különbség megléte érdekében). Viszont a napszak (napsütés), szél és csapadék csak közvetve hat a beltérre. Ezért (a kültéri mérésekkel összehasonlítva) lényegesen lazábbak a mérések időpontjával kapcsolatos megkötések. Gyakori követelmény, hogy mérés közben (és már jóval előtte) a beltér lehetőleg egyenletesen legyen felfûtve, zárt külső nyílászárók mellett. Kivétel a csővezeték- és a szivárgáskeresés, melyekhez lehetőleg kihűlt épületben el kell indítani a melegvíz-szolgáltatást vagy fűtést, hogy a legjobb eredmények eléréséhez szükséges felfűtési időszakban gyűjthessük a termográfiai  adatainkat. Megjegyzés: Az épülettermográfia egyes alkalmazásai esetén előfordulhat, hogy a fentiektől eltérő mérési körülmények is meg- engedhetők (pl. nyáron történő klimatizálás állapotfelmérés, egész évben történő rejtett szerkezetek, csővezetékek vagy nedvesedések keresése esetén). Minden esetben viszont lényeges, hogy megfelelően erős hőáramlás vagy mérésre alkalmas hőkapacitás-különbség álljon fenn a mérési tárgy vizsgálandó tulajdonságaival kapcsolatosan. Ehhez fűtés, hűtés, besugárzás (akár a nap is) vagy egyéb fizikai folyamatok használhatók fel. Fontos azonban, hogy eközben tisztában legyünk a folyamatok hőmérséklet-változtató   „mellékhatásaival“, illetve a mérésre gyakorolt hatásukkal. Az  értékelésünk helyessége függhet ettől.

További mérési problémák

Az előbb felsorolt korlátokkal sajnos nem merült ki a nehézségek felsorolása. Ugyanis maga a mérési tárgy is némi fejtörést okozhat. Idetartozik elsősorban az ablakok és üvegfrontok,  alumíniumburkolatok, polírozott műkőfelületek tükröződő tulajdonsága, valamint a függesztett épületburkolatok és tokozások termikus függetlensége a külső falaktól, illetve azok  hőszigetelésétől. De az épület takarása (fák, díszelemek, járművek), a bennlakók fegyelmezetlensége (nyitott bukóablak, hirtelen felfűtés) is megnehezítheti az épületek korrekt felmérését. A cikkben található képeken megfigyelhető néhány ilyen esetet. Folytatjuk 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.