Termovizor za gradbeništvo: vrste in pravila za pregled hiše

Objektivno oceniti opravljena dela pri izolaciji zasebne hiše je mogoče po številnih znakih. V večini primerov so to količina porabljene električne energije za ogrevanje in odčitki termometrov. Če pa se je toplotna izolacija izkazala za neučinkovito, je brez posebne opreme težko najti vzroke.

V takšnih situacijah uporabljajo termovizijsko kamero za gradbeništvo. V članku, ki smo ga predstavili, so podrobno opisani načelo delovanja in konstrukcijske značilnosti naprave. Podana so pravila uporabe in obdelave podatkov, pridobljenih pri toplotnem snemanju.

Zakaj opraviti termovizijsko snemanje?

Pregled s termovizijsko kamero za gradbeništvo koče, počitniške hiše ali stanovanjske hiše omogoča, da na termogramu vidimo, kaj se dogaja v notranjosti različnih predmetov in konstrukcij stavbe, ne da bi se jih sploh dotikali. To imenujemo neporušitveni nadzor.

Tovrsten pregled bo pokazal stanje ogrevalnih cevi v stenah in toplega tal brez odpiranja ometa ali keramičnih ploščic.

Osnova toplotne diagnostike je načelo beleženja nehomogenosti toplotnega polja, kar omogoča oceno stanja preiskovanih objektov.

Občutljivost nekaterih modelov dosega stotinke stopinje, zahvaljujoč čemer je mogoče ne le videti toplotno sled na površini konstrukcij, ampak tudi izvedeti, kaj se dogaja v notranjosti.

Edinstvena prednost sodobnih termovizijskih kamer pred drugimi kontrolnimi sredstvi je ravno možnost pogleda v notranjost predmetov brez kršitve njihove celovitosti. Že minimalno odstopanje temperaturnih kazalcev od norme bo pričalo o prisotnosti težav, na primer v električnem omrežju.

Preverjanje zasebne hiše s termovizijsko kamero bo pomagalo rešiti najrazličnejše naloge:

• lokalizirati mesta toplotnih uhajanj in določiti stopnjo njihove intenzivnosti;
• nadzorovati učinkovitost parne zapore in odkriti nastanek kondenzata na različnih površinah;
• pravilno izbrati vrsto izolacije in izračunati potrebno količino toplotnoizolacijskega materiala;
• odkriti puščanje strehe, cevovodov in toplotnih vodov, uhajanje toplotnega nosilca iz ogrevalnega sistema;
• preveriti zrakotesnost okenskih izolacijskih stekel in kakovost namestitve vratnih blokov;
• opraviti diagnostiko prezračevanja in klimatskega sistema;
• določiti prisotnost razpok v stenah objekta in njihove velikosti;
• najti mesta zamašitev v sistemu toplote;
• diagnosticirati stanje električne napeljave in odkriti slabe kontakte;
• odkriti mesta, kjer se glodalci zadržujejo v hiši;
• poiskati vire suhosti/povečane vlažnosti v zasebnem objektu.

Gradbeni termovizor omogoča hitro preverjanje skladnosti parametrov zgrajene stavbe s tehničnimi zahtevami, oceno kakovosti nepremičnine pred nakupom in diagnostiko delovanja notranjih komunikacij.

Izveden pregled hiše s termografskim skenerjem pred začetkom polaganja toplotnoizolacijskih materialov bo pomagal pravilno izračunati stroške za izolacijo.

Po končanih delih pa bo termografska slika omogočila nadzor končnega rezultata in odkrivanje napak pri montaži, ki povzročajo toplotne izgube. Pregled bo pokazal tudi hladne mostove, ki jih je mogoče hitro odpraviti med pripravo na zimsko sezono.

Pred rekonstrukcijo ali popravilom starih objektov bo naprava z infrardečo kamero priskočila na pomoč, da bi odkrila najhladnejše cone in mesta vdora vode, težave s talnim gretjem ter objektivno ocenila obseg načrtovanih gradbenih del.

Naprava in načelo delovanja

Občutljivi element vsakega termovizorja je senzor, ki pretvarja infrardeče sevanje različnih objektov nežive in žive narave ter ozadja v električne signale. Pridobljene informacije naprava pretvori in prikaže na zaslonu v obliki termogramov.

Pri vseh živih organizmih se zaradi presnovnih procesov sprošča toplotna energija, ki jo oprema odlično vidi.

Pri mehanskih napravah se segrevanje posameznih sestavnih delov pojavi zaradi stalnega trenja na stičiščih gibljivih elementov. Pri opremi in sistemih električnega tipa se segrevajo prevodni deli.

Po nameritvi in snemanju objekta IR-kamera v trenutku oblikuje dvodimenzionalno sliko, ki vsebuje popolne podatke o temperaturnih vrednostih. Podatke je mogoče shraniti v pomnilnik naprave ali na zunanji nosilec, lahko pa jih s kablom USB prenesete na računalnik za podrobno analizo.

Nekateri modeli termovizorjev imajo vgrajene vmesnike za takojšen brezžičen prenos digitalnih informacij. Zaznani toplotni kontrast v vidnem polju termovizorja omogoča vizualizacijo signalov na zaslonu naprave v poltonih črno-bele palete ali v barvah.

Na termogramih se prikazuje intenzivnost infrardečega sevanja preiskovanih konstrukcij in površin. Vsak posamezen piksel ustreza določeni temperaturi.

Zaradi nehomogenosti toplotnega polja se odkrijejo napake v inženirskih konstrukcijah hiše in pomanjkljivosti gradbenih materialov, slabosti toplotne izolacije ter nekvalitetna popravila.

Na črno-belem zaslonu termovizije bodo najsvetlejše prikazane tople cone. Vsi hladni objekti bodo skoraj nerazločni.

Na barvnem digitalnem zaslonu se bodo območja, ki oddajajo več toplote, obarvala rdeče. Z zmanjševanjem intenzivnosti sevanja se bo spekter premikal proti vijolični. Črna barva na termogramu bo označevala najhladnejše cone.

Za obdelavo rezultatov, pridobljenih s termovizijo, je dovolj, da napravo priključite na osebni računalnik. To bo omogočilo prilagoditev barvne palete na termogramu tako, da bo želeno temperaturno območje najbolj opazno.

Sodobne večnamenske naprave so opremljene s posebno detektorsko matriko, ki je sestavljena iz ogromnega števila zelo majhnih občutljivih elementov.

Infrardeče sevanje, ki ga ujame objektiv termovizije, se bo projiciralo na to matriko. Takšne IR-kamere lahko zaznajo temperaturni kontrast, enak vrednostim 0,05–0,1 °C.

Večina modelov termovizijskih naprav je opremljena s tekočekristalnim kontrolnim zaslonom za prikaz informacij. Vendar kakovost zaslona ne kaže vedno na visoko raven infrardeče opreme kot celote.

Glavni parameter je moč mikroprocesorja, ki se uporablja za kodiranje pridobljenih podatkov. Hitrost obdelave informacij igra ključno vlogo, saj so lahko posnetki, narejeni brez stojala, zamegljeni.

Delovanje termovizijskih naprav temelji na zaznavanju temperaturne razlike med splošnim ozadjem in objektom ter pretvorbi pridobljenih podatkov v grafično sliko, vidno človeškemu očesu.

Še en pomemben parameter je ločljivost matrike. Naprave z večjim številom občutljivih elementov dajejo kakovostnejše dvodimenzionalne slike kot termovizijske naprave z nižjo ločljivostjo detektorske matrike.

Ta razlika je posledica dejstva, da na eno občutljivo celico odpade manjša površina preiskovanega objekta. Pri grafičnih slikah z višjo ločljivostjo so optični šumi skoraj neopazni.

Vrste termovizijskih naprav

Preverjanje toplotnih izgub zasebne hiše z IR-kamero omogoča izvedbo najbolj natančnih meritev in kakovostno analizo vseh temperaturnih kazalcev. Po tem, na podlagi hitro pridobljenih podatkov, je mogoče pravilno izvesti popravila in/ali posodobitev stanovanjskega objekta.

Za termovizijsko diagnostiko se uporabljata dve vrsti naprav:

• stacionarne termovizijske naprave;
• prenosne infrardeče kamere.

Stacionarne naprave se uporabljajo predvsem v proizvodnih podjetjih. Namenjene so rednemu preverjanju stanja električnih omrežij in stalnemu nadzoru zapletene tehnične opreme. Stacionarni termovizijski sistemi so izdelani na polprevodniških matricah fotodetektorjev.

S pomočjo prenosnih termovizijskih kamer izvajajo energetski pregled večstanovanjskih stavb in zasebnih objektov. Te naprave se uporabljajo tako za enkratno lokalno preverjanje kot tudi za celovito diagnostiko hiš.

Prenosne termovizijske kamere so razvite na osnovi silicijevih nehlajenih mikrobolometrov in so odlično primerne za uporabo na težko dostopnih mestih.

Termovizijsko slikanje je učinkovita brezkontaktna metoda pregleda, ki jo je smiselno kombinirati z uporabo zračnih vrat za merjenje in nadzor zračne prepustnosti stavb

Glede na funkcionalne možnosti ločimo tri vrste termovizijskih kamer:

1. Opazovalne naprave – zagotavljajo samo vizualizacijo različnih toplotno kontrastnih objektov, pogosto v monokromnem prikazu.
2. Merilne naprave – ustvarjajo grafično sliko v območju infrardečega sevanja in vsaki točki svetlobnega signala dodelijo določeno vrednost temperature.
3. Vizualni pirometri – so namenjeni brezkontaktnim temperaturnim meritvam in vizualizaciji toplotnega polja določenih objektov z namenom odkrivanja območij z odstopanji od normalnih vrednosti.

Cena za dobre funkcionalne sprejemnike toplotnega sevanja se začne pri 3000 dolarjih. Njihov nakup za enkraten pregled hiše je preprosto nerentabilen. Številna podjetja danes ponujajo gradbene termovizijske kamere v najem za en dan. To je zelo priročna storitev.

Prav tako lahko naročite popoln profesionalen termovizijski pregled vikenda/hiše. Povprečna cena slikanja s termovizijsko kamero znaša 5 dolarjev na 1 kvadratni meter površine zasebnega stanovanjskega objekta.

Praviloma je cena termovizijskih kamer pokazatelj njihove funkcionalnosti. Toda tudi poceni modeli učinkovito izvajajo infrardečo diagnostiko. Zato se pri izbiri splača osredotočiti na osnovne tehnične značilnosti in sposobnost reševanja konkretnih nalog.

Funkcionalne možnosti termovizijskih kamer so odvisne od ločljivosti infrardečega senzorja, njegove občutljivosti in delovnega temperaturnega območja

Velik plus je prisotnost dodatnih funkcij, in sicer: digitalno povečevanje, laserski kazalec, sestavljanje opomb k termogramom, nastavljiva barvna signalizacija, določanje območij z najvišjimi in najnižjimi temperaturnimi vrednostmi.

Znatno bodo poenostavili termografsko diagnostiko hiše in različne dodatke – snemljive optične širokokotne objektive za pregled splošnega načrta in teleobjektive za podrobnejši prikaz kritičnih območij, zložljive stativne noge, posode za shranjevanje akumulatorjev.

Pravila uporabe termovizijske kamere

Glavna naloga termovizijskega pregleda je brezhibno odkriti toplotne izgube in napake v delovanju inženirskih sistemov ter odkriti morebitne šibke točke stanovanjskega objekta v fazi gradnje.

Termovizijska diagnostika stavb vključuje:

• pregled v dolgovalovnem IR območju spektra v območju 8-15 µm;
• izdelava temperaturne karte preiskovanih predmetov in površin;
• spremljanje dinamike toplotnih procesov;
• natančen izračun toplotnih tokov.

Preverjanje stanovanjskega objekta se izvaja tako z zunanje kot z notranje strani stavbe. V prvem primeru infrardeče slikanje omogoča odkriti grobe napake infiltracije zračnih tokov skozi ograjne konstrukcije hiše in napake toplotne izolacije. V drugem – odkriti napake v delovanju ogrevalnega sistema in električnega omrežja.

Termovizijsko diagnostiko je bolje izvajati v hladnem obdobju, ko je razlika temperaturnih vrednosti zunaj in v hiši večja od 10 stopinj Celzija.

Večja kot je temperaturna razlika, natančnejši so rezultati preverjanja. Poleg tega mora biti pregledani stanovanjski objekt neprekinjeno ogrevan vsaj 2 dni, da pridobimo pravilne podatke. V poletnem obdobju je pregledovanje stavbe s termovizijsko kamero skoraj brez koristi zaradi minimalne temperaturne razlike.

Preverjanje stavb s sprejemniki toplotnega sevanja prikazuje porazdelitev temperaturnih polj po površinah predmetov ali konstrukcij v določenem trenutku. Zato je izvajanje slikanja z infrardečo kamero močno odvisno od vrste pogojev, katerih upoštevanje je kritično za pridobitev pravilnih rezultatov.

Na delovanje naprave vplivajo močan veter, sonce in dež. Pod njihovim vplivom se bo hiša ohlajala ali segrevala, zato se preverjanje lahko šteje za neučinkovito. Pregledane konstrukcije in površine ne smejo biti izpostavljene močnim neposrednim sončnim žarkom ali odbitemu sevanju 10-12 ur pred začetkom termovizijske diagnostike.

Vratne in okenske sklope je priporočljivo ohraniti v fiksnem položaju 12 ur pred slikanjem z infrardečo kamero in med postopkom preverjanja stavbe.

Pred začetkom pregleda hiše je treba na napravi nastaviti osnovne nastavitve, in sicer:

• nastaviti spodnjo in zgornjo temperaturno mejo;
• nastaviti obseg termovizijskega slikanja;
• izbrati stopnjo intenzivnosti.

Druge kazalnike prilagodimo glede na vrsto toplotne izolacije, materialov sten in stropov. Energetski pregled zasebne hiše se začne s preverjanjem temeljev, fasade in strehe stavbe.

V tej fazi je zelo pomembno opraviti temeljito diagnostiko, saj se območja na isti ravnini močno razlikujejo in sprejemniki toplotnega sevanja bodo to zagotovo pokazali.

Po pregledu zunanjega dela se lotijo diagnostičnih ukrepov znotraj stanovanjske stavbe. Tu odkrijejo približno 85% vseh gradbenih napak in okvar inženirskih sistemov.

Snemanje poteka v smeri od okenskih blokov proti vratom, počasi preiskujejo vse tehnološke odprtine in stene. Pri tem pustijo vrata med sobami odprta, da bi stabilizirali tokove segretega zraka in zmanjšali verjetnost napak pri meritvah.

Termovizijski nadzor vključuje postopno preverjanje različnih območij ograjnih konstrukcij, ki morajo biti za snemanje z infrardečo kamero nujno odprta. Za to je treba sprostiti prostor pod okni, omogočiti neoviran dostop do letvic in kotov.

Stene je treba med notranjo termografijo stavbe osvoboditi preprog in slik, odluščenih starih tapet in drugih predmetov, ki ovirajo neposredno vidljivost preiskovanega objekta.

Hiše, opremljene z radiatorji ogrevanja, je običajno snemati le z zunanje strani. Diagnostiko fasad izvajajo v ugodnih vremenskih razmerah – ob odsotnosti vlažne megle, zadimljenosti, atmosferskih padavin.

Interpretacija pridobljenih podatkov

Termovizijske naprave beležijo temperaturno razliko od 3 ºC, kar se bo na termogramu prikazalo kot anomalno območje v značilnem barvnem spektru. Vendar pa samo spektrozonska slika ni zadostna utemeljitev, da bi diagnosticirano območje šteli za okvarjeno.

Za vsa anomalna območja je treba opraviti toplotnotehnične izračune in šele nato sklepati o stanju preiskovanih objektov.

Zato je v kompletu s prenosnimi termovizijskimi kamerami dobavljena programska oprema za kvalitativno in kvantitativno analizo termogramov ter ustvarjanje poročil.

Vse to pomeni, da za delo z infrardečo kamero ni potrebno posebno usposabljanje. Po preučitvi navodil za uporabnika ni težko samostojno opraviti termovizijskega pregleda in obdelave rezultatov v ponujenem programu. Po analizi pridobljenih kazalnikov bo aplikacija podala strokovno oceno posnetkov.

Poleg tega je mogoče informacije, zbrane z opremo, prenesti v programe za obdelavo statističnih podatkov – preglednice ali posebne inženirske pripomočke, na primer MathLab.

Prav tako velja omeniti, da lahko termovizijska kamera ob nepravilni nastavitvi daje napačne rezultate. Do podobnih situacij pride pri pregledu površin, kot so steklo, sijajne ploščice, ogledalo.

Infrardeče sevanje bližnjih objektov se bo odbijalo na teh površinah, kar bo povzročilo popačenje termogramov. Za pravilno določitev temperature zrcalnih površin v termovizijskih napravah je treba dodatno nastaviti korekcijske faktorje.

Upoštevati je treba tudi hladno sevanje, ki se lahko odbija od oken in strehe stanovanjskega objekta. Dobljeni termogram je lahko precej hladnejši od dejanskega stanja hiše.

Kvantitativna metoda analize porazdelitve temperaturnih polj na površini konstrukcij ne upošteva koeficienta sevanja in ozadnega sevanja okolice. Pri tem ni pomembno, ali se snemanje izvaja z IR-kamero na kraju samem ali pa se dobljeni rezultati obdelujejo s programsko opremo.

Pri izvajanju diagnostičnih ukrepov znotraj stavbe so rezultati bolj zanesljivi, ker zunanje podnebne razmere ne vplivajo na preiskovane površine. Končni termogrami po obdelavi z ustreznimi programi ustrezajo dejanskemu stanju.

Uporaba gradbenega termovizorja omogoča objektivno oceno kakovosti toplotne zaščite stavbe, odkrivanje hladnih mostov in posedanja izolacije ter iskanje skritih poškodb in napak pri montaži okenskih okvirjev, vratnih odprtin ter nekakovostno izvedenih stikov strehe, sten in stropov.

Infrardeča diagnostika omogoča pravilno in s tem ekonomično izvedbo del za zmanjšanje toplotnih izgub v stanovanjskem objektu, znižanje stroškov za izolacijo tal in toplotno izolacijo drugih konstrukcij.

Izvajanje raziskovalnega postopka bo omogočilo strokovno izbiro izolacije za stene in stropa zasebne stavbe. Posledično se bodo zmanjšali stroški ogrevanja zasebne hiše.

Zaključki in koristen video na to temo

Načelo delovanja termovizorja, pregled stavbe po izolaciji za morebitne napake in pravilna interpretacija slik v infrardečih žarkih v videu:

Funkcionalne možnosti termografskih skenerjev:

Video o tem, kako izvesti analizo in ustvariti tehnično poročilo diagnostike hiše s termovizijsko napravo z uporabo programskega modula Testo IRSoft:

Danes je termovizijski pregled z IR-kamero napredna tehnologija neporušnega nadzora, ki omogoča spremljanje stanja različnih konstrukcij, komunikacijskih omrežij in električne opreme.

Študija toplotnih izgub s termovizorjem se izvaja za preprečevanje nastanka izrednih razmer, odkrivanje napak v toplotni in hidroizolaciji ter ugotavljanje okvar v inženirskih sistemih hiše.

Ali imate izkušnje z uporabo termovizije za preučevanje šibkih točk v svoji počitniški hiši/stanovanju? Morda lahko delite koristne informacije o določanju toplotnih izgub skozi gradbene konstrukcije? Prosimo, napišite komentarje, postavljajte vprašanja, objavljajte fotografije na temo članka v spodnjem polju.