vgf 2019.7-8. Épületenergetikai felmérések termográfiai eszközökkel VI.

VGF 2019.7-8. Épületszerkezeti és épületgépészeti termográfia VI.

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

Termográfiai sorozatunk utolsó darabjához érkeztünk. Ebben a cikkben a hűtőházak és hűtőkamrák, illetve egyéb épületrészek vizsgálatáról lesz szó, és szót ejtünk magáról a hőkameráról mint eszközről is. Cikksorozatunkban a termográfia elképesztő sokoldalúságába és
elméleti, illetve gyakorlati korlátaiba igyekeztünk bepillantást adni
Rahne Eric „Termográfia – elmélet és gyakorlati méréstechnika” című,
650 oldal terjedelmű szakkönyvéből merítve.

Hűtőházak, hűtőkamrák és természetesen hűtő-felépítményes járművek esetében a termográfiai vizsgá­latok feladata egyrészt a hűtött teret körbezáró burkolat, falak, tető, padlózat, hőszigetelő képességének feltárására, a hűtés során keletkező kondenzvíz káros hatásainak kimutatására, de akár a nyílászárók és a gépészeti rendszer állapotfelmérésére, vagy a betárolt termékek lehűtésének ellenőrzésére is kiterjed­het. Mivel a legkritikusabb üzemállapot általában az év legmelegebb időszakában van, célszerű a bevizsgálás időpontját a nyári hónapokra időzíteni.

A siker kulcsa a termikus felbontás

Az alacsony hőmérsékletek, az elpárolgó nedvesség által okozott minimális hőmérséklet-csökkenések felderítési igénye természetesen különösen jó termikus felbontású hőkamerát feltételez, lehetőleg minél alacsonyabb hőmérséklettől (például -40°C-tól) kezdődő mérési tartománnyal. Termográfiával meg­találhatók jelenségek, megvalósítható ellenőrzések:

  • hőszigetelési vagy légtömörségi hibák
  • kondenzvíz és kapilláris nedvesség jelenléte
  • hűtőberendezés működési rendellenségek
  • terméklehűtési hőmérsékletgörbe ellenőrzése

Az épületekkel kapcsolatos termográfiai feladatokhoz képest csupán két különlegességet kell kiemelnünk. Igen fontos a mindenkori helyes környezeti hőmérséklet, az éppen mért tárgyfelület által reflektált környe­zet hőmérséklet-átlagértékének pontos megadása. Itt már nem az épület-termográfia általában érvényes kis hőmérséklet-különbségekből indulhatunk ki. Ezért nem mintegy, hogy egy hűtőkamrába kívülről mé­rünk a tárva nyitott ajtaján keresztül, amikor a mögöttünk lévő tér tárgyai adják a környezeti hőmér­sékletet, vagy éppen bent vagyunk a kamrában és a tárgyon reflektált sugárzást a hűtött kamrafal adja.

frissen behozott, még melegebb árú
1. kép: frissen behozott, még melegebb árú
hidegebb kamrából áthozott raklap
2. kép: hidegebb kamrából áthozott raklap

A másik különlegesség pedig az alkalmazott hőkameránkkal kapcsolatos. Nagyon kevés készülék létezik, mely -20°C-nál alacsonyabb hőmérsékleteken alkalmazható. A legtöbb típus üzemi hőmérsékletének alsó határértéke -10°C-nál található. Ezek szerint -35 … -40°C hűtőkamrákban lehetetlen lenne méréseket végezni. Kikerülni azzal lehet ezt a problémát, hogy hőszigetelő anyagba bujtatjuk a hőkamerát. Az elektronikája által üzem közben keletkező hőmennyiség elegendő az üzemi hőmérséklet biztosításához, csupán a kalibrálással nem kompenzált lencse-lehűlés okozhat még némi mérési pontatlanságot.

hűtőaggregát kondenzvíz-elvezetése
3. kép: hűtőaggregát kondenzvíz-elvezetése
hűtőkamra-zsilip külső felvétele
4. kép: hűtőkamra-zsilip külső felvétele

Legyünk azonban arra is tekintettel, hogy a hőkamera hűtőházon/hűtőkamrán belüli használat során messze a szabadtéri hőmérséklet alá hűl le. Ha a lehűlt hőkamerát kivisszük a szabadtérre, biztosan harmatpont alatti lesz a hőmérséklete. Számítanunk kell tehát arra, hogy sok kondenzvíz csapódik ki a hőkamerán, és azon belül is, amíg a környezeti hőmérsékletet el nem éri. Ennek kivédésére tegyük a hőkamerát még a hűtőkamrán belül egy légmentes zacskóba. A melegedés során ezért csak az ebben a zacskóban levő levegővel érintkezik, melynek a melegedés során folyamatosan csökken a relatív pára­tartalma. Ha bekapcsolt állapotban hagyjuk a hőkamerát, a melegedési folyamat még gyorsabb lesz.

Egyéb épületelemek ellenőrzése

Természetesen még sok olyan épületelem létezik, mely bevizsgálása az épület-termográfia alá lenne besorolható – gondoljunk csak az ipari létesítmények sokféleségére. A fejezet lezárására itt már csak a lakóépületek kéményeire és azok tetőbeillesztésére térünk ki néhány példafelvétel erejéig. A termográfiai vizsgálat során felmérhető a kéményszerkezet állapota, közvetve a falazás tömörsége is, valamint az épületfalban elhelyezkedő, bevakolás miatt nem felismerhető kéményjáratok elhelyezkedése. Ahogy a lenti példa mutatja, még a minden országban egységesen előírt egyenes, külön alapon álló kémények is el tudnak ferdülni az idő folyamán (akár földrengés nélkül) is. (Vagy talán felmerülhet a szokásos szabályoktól eltérő kivitelezés is?)

rendben lévő falazott kémény
5. kép: rendben lévő falazott kémény
túlzottan felhevített falazott kémény
6. kép: túlzottan felhevített falazott kémény
alul ferde kürtőjű, ferde járatú kémény
7. kép: alul ferde kürtőjű, ferde járatú kémény
Az ideális hőkamera

Az eddigiekben az épületekkel kapcsolatosan megtárgyaltuk, hogy mi mindent lehetséges megfelelő termográfiai eszközök alkalmazásával felderíteni. Ideje pontosan definiálnunk, milyen hőkamera és szoftver szükséges az említett felmérések elvégzésére. Ezt most pontokba szedve foglaljuk össze.

Hullámhossz-tartomány (spektrális tartomány)
• hosszúhullám tartomány (8 … 12 µm / 7 … 14 µm)
Megjegyzés: Alacsony, kültéren tipikusan 0°C körüli hőmérsékletek mérése rövid- és középhullámú hőkamerákkal szinte lehetetlen, mivel a Planck-féle törvény szerint a testek alacsony hőmérsékleten nem, vagy csak nagyon minimális mennyiségben bocsátanak ki ilyen hullámhossz-tartamú hősugárzást. A hosszúhullámú spektrális tartomány egyben lehetővé teszi a kedvező bolométeres hőkamerák alkalmazását.

Hőkamera típus (érzékelőtípus)
• mátrixos vagy szkennelő, letapogató
Megjegyzés: A professzionális mátrixos hőkamerák és a szkennelő kamerák termikus felbontása és képpont-száma egyaránt megfelelő. Mátrixos kamera választása esetében lehetővé válik a bolométeres érzékelők alkalmazása, mely jelenleg a leggazdaságosabb megoldás.

Mérési (kalibrálási) tartomány
• min. -20°C … 100°C, jobb -40°C … 120°C
Megjegyzés: A kalibrálási tartomány alsó határa a lényeges. Mivel a legjobb felvételeket éjjel, 0°C alatti hőmérséklet mellett lehet készíteni, alacsony hőmérsékleten is kellőképpen kicsi zajértékkel (NETD) rendel­kező hőkamera szükséges. Mivel előfordulhatnak -10°C alatti hőmérsékletek is, a biztonság kedvéért csak olyan hőkamerát szabad választani, melynek kalibrálási tartománya -20°C-tól kezdődik. (Természetesen még jobb képminőséget a -40°C-tól kalibrált kamerák biztosítanak, mivel még kisebb zajszintűek.)

Képpontok száma
• min. 320×240 képpont, jobb a 384×288 vagy akár 640×480 képpont
Megjegyzés: Kisebb pixelszámmal hőképenként csak nagyon kis felületek rögzíthetők, például 120×160 pixellel csupán egy 4 .. 5 m²-es felület. Az adatok feldolgozása során ezért szükségessé váló hőkép-montírozás pedig sok időbe telik és rengeteg hibaforrást is rejt magában.

Geometriai felbontás
• min. 1,5 mrad, jobb 1 mrad, de legjobb cserélhető nagy látószögű, normál és teleobjektívek alkalmazása
Megjegyzés: Rosszabb geometriai felbontás esetén igen közelről kellene készíteni az épület hőképeit annak érdekében, hogy a részletek, például repedések vagy rossz nyílászáró-illesztések ne “tűnjenek el”. Ez pedig sok kis felületű felvételhez vezetne, melyeket utána nagy munkával kellene össze illeszteni az áttekinthető hőkép elkészítéséhez. Panelházak felső emeleteihez pedig feltétlenül szükséges a teleobjektív használata.

Hőmérséklet felbontás
• min. 80 mK, jobb 50 mK, legjobb 30 mK
Megjegyzés: Az épület-termográfia esetén a minél jobb képminőség lényeges, ehhez pedig a legjobb hőmérséklet-felbontás szükséges. A látni kívánt kis, például páralecsapódás vagy beázás esetén a párolgási hőelvonás hatására kialakuló minimális hőmérséklet-különbségek kimutatásához 80 mK-nél “gyengébb” hőkamerák viszont semmiképpen nem alkalmasak. Minél jobb a termikus felbontás, annál több alkalmunk lesz a mérések kivitelezésére, mivel már kisebb hőáramok, kisebb hőmérséklet-különbségek is elegendőek az értékelhető hőképek készítéséhez. Ennek megfelelően a jobb hőmérséklet-felbontású hőkamerák kihasznál­hatósága nagyobb, így beruházási költségük is gyorsabban térül meg.

Képfelvételi frekvencia
• nincs megkötés
Megjegyzés: A képfelvételi frekvenciája legfeljebb annyiban érdekes, hogy lassú hőkamerákkal, szkennelő kamerákkal vagy 50Hz-nél lassúbb mátrixos hőkamerákkal állványról kell dolgozni. A gyorsabb mátrixos kamerák esetén pedig “kézből” készíthetők a felvételek, ami lényegesen gyorsabb munkavégzést eredményez.

Egyéb megkötés / követelmény
• működési, üzemeltetési hőmérséklet: -10°C … +30°C (+50°C)
Megjegyzés: A működési, üzemeltetési hőmérséklet-tartomány alsó határa a lényeges, ugyanis sok hőkamera elektronikája, vagy TFT-kijelzője nem működik 0°C alatti környezeti hőmérsékletben. Ezért különösen ajánlott, olyan hőkamerát választani, melynek üzemeltetési hőmérséklet-tartománya -10°C-nál kezdődik. (Hűtőházak esetén -18°C vagy akár -25°C környezeti hőmérsékletekre kell számítanunk. Ehhez tehát még alacsonyabb üzemeltetési hőmérsékletű hőkamerát kell választanunk illetve a kamera “melegen tartásáról” gondoskodni.)

Javasolt “különleges” opciók
• nagy látószögű, standard és teleobjektív cserelencsék megléte
• autófókusz, kompozit képalkotás
( az utóbbi az éjjeli méréseknél nem igazán használható)

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.