Termovizní kamera pro stavbu: druhy a pravidla provádění kontroly domu

Objektivně posoudit provedené práce na zateplení rodinného domu lze podle řady znaků. Ve většině případů se jedná o množství spotřebované elektrické energie na vytápění a údaje teploměrů. Pokud se však tepelná izolace ukáže jako neúčinná, je obtížné najít příčiny bez speciálního vybavení.

V takových situacích se používá termovizor pro stavby. V námi předloženém článku je podrobně popsán princip činnosti a konstrukční vlastnosti přístroje. Jsou uvedena pravidla používání a zpracování dat získaných při termovizním snímání.

Proč provádět termovizní snímání?

Průzkum stavebním termovizorem chaty, zahradního domku nebo obytného domu umožňuje na termogramu vidět, co se děje uvnitř různých předmětů a konstrukcí budovy, aniž bychom se jich vůbec dotkli. Tomu se říká nedestruktivní kontrola.

Taková prohlídka ukáže stav topných potrubí ve stěnách a teplé podlahy bez nutnosti otevírat omítku nebo keramické dlaždice.

Základem tepelné diagnostiky je princip zaznamenávání nehomogenit tepelného pole, což umožňuje posoudit stav zkoumaných objektů

Citlivost některých modelů dosahuje setin stupně, díky čemuž lze nejen vidět tepelnou stopu na povrchu konstrukcí, ale také zjistit, co se děje uvnitř.

Jedinečnou výhodou moderních termovizorů oproti jiným kontrolním prostředkům je právě možnost nahlédnout dovnitř předmětů bez narušení jejich celistvosti. I minimální odchylka teplotních ukazatelů od normy bude svědčit o přítomnosti závad, například v elektrické síti.

Kontrola rodinného domu termovizorem pomůže vyřešit různé úkoly:

• lokalizovat místa úniků tepla a určit stupeň jejich intenzity;
• zkontrolovat účinnost parozábrany a odhalit tvorbu kondenzátu na různých površích;
• správně vybrat typ izolace a vypočítat potřebné množství tepelně izolačního materiálu;
• odhalit protékání střechy, potrubí a teplovodů, únik teplonosné látky z topného systému;
• zkontrolovat vzduchotěsnost okenních dvojskel a kvalitu montáže dveřních bloků;
• provést diagnostiku větrání a klimatizačního systému;
• určit přítomnost trhlin ve zdech stavby a jejich velikosti;
• najít místa ucpání v systému zásobování teplem;
• diagnostikovat stav elektroinstalace a odhalit slabé kontakty;
• odhalit místa výskytu hlodavců v domě;
• najít zdroje sucha/zvýšené vlhkosti uvnitř soukromé stavby.

Stavební termovize umožňuje rychle zkontrolovat shodu parametrů postavené budovy s technickými požadavky, posoudit kvalitu nemovitosti před jejím nákupem a diagnostikovat fungování vnitřních komunikací.

Provedené vyšetření domu termografickým skenerem před zahájením pokládky tepelně izolačních materiálů pomůže správně vypočítat náklady na zateplení

Po dokončení prací umožní termovizní snímkování zkontrolovat konečný výsledek a odhalit nedostatky montáže, které způsobují tepelné ztráty. Kontrola ukáže také tepelné mosty, které lze rychle odstranit při přípravě na zimní sezónu.

Před rekonstrukcí nebo opravou starých staveb přijde přístroj s infračervenou kamerou na pomoc, aby odhalil nejchladnější zóny a místa zatékání, problémy s podlahovým topením, a objektivně posoudil rozsah plánovaných stavebních prací.

Konstrukce a princip fungování

Citlivým prvkem každé termovize je senzor, který transformuje infračervené záření různých objektů neživé a živé přírody, stejně jako pozadí, na elektrické signály. Získané informace jsou přístrojem zpracovány a zobrazeny na displeji ve formě termogramů.

U všech živých organismů se v důsledku metabolických procesů uvolňuje tepelná energie, která je zařízeními dobře viditelná

U mechanických přístrojů dochází k zahřívání jednotlivých součástí v důsledku neustálého tření v místech spojení pohyblivých prvků. U zařízení a systémů elektrického typu se zahřívají vodivé části.

Po namíření a nasnímání objektu vytvoří IR kamera okamžitě dvourozměrný obraz obsahující úplné informace o teplotních hodnotách. Data lze uložit do paměti samotného zařízení nebo na externí médium, nebo je lze přenést pomocí USB kabelu do počítače pro podrobnou analýzu.

Některé modely termovizí mají vestavěná rozhraní pro okamžitý bezdrátový přenos digitálních informací. Registrovaný tepelný kontrast v zorném poli termovize umožňuje vizualizovat signály na obrazovce přístroje v polotónech černobílé palety nebo v barvě.

Na termogramech se zobrazuje intenzita infračerveného záření zkoumaných konstrukcí a povrchů. Každý jednotlivý pixel odpovídá konkrétní hodnotě teploty.

Na základě nehomogenity tepelného pole se odhalují chyby v inženýrských konstrukcích domu a vady stavebních materiálů, nedostatky tepelné izolace a nekvalitní opravy.

Na černobílé obrazovce termovize budou nejjasněji zobrazeny teplé zóny. Všechny studené objekty budou prakticky nerozeznatelné.

Na barevném digitálním displeji se oblasti, které vyzařují teplo silněji než ostatní, rozsvítí červeně. Se snižující se intenzitou vyzařování se spektrum posune směrem k fialové. Černou barvou budou na termogramu označeny nejchladnější zóny.

Ke zpracování výsledků získaných termovizí stačí připojit přístroj k osobnímu počítači. To umožní přenastavit barevnou paletu na termogramu tak, aby byl potřebný teplotní rozsah co nejlépe viditelný.

Moderní multifunkční zařízení jsou vybavena speciální detektorovou maticí, která se skládá z obrovského množství velmi miniaturních citlivých prvků.

Infračervené záření zachycené objektivem termovize se bude promítat na této matici. Takové IR kamery jsou schopny detekovat teplotní kontrast odpovídající hodnotám 0,05–0,1 °C.

Většina modelů termovizí je vybavena tekutým krystalovým kontrolním displejem pro zobrazení informací. Kvalita obrazovky však nemusí vždy vypovídat o vysoké úrovni infračerveného zařízení jako celku.

Hlavním parametrem je výkon mikroprocesoru použitého pro kódování získaných dat. Rychlost zpracování informací hraje klíčovou roli, protože snímky pořízené bez stativu mohou být rozmazané.

Fungování termovizních zařízení je založeno na zaznamenávání teplotního rozdílu mezi obecným pozadím a objektem a převodu získaných dat na grafický obraz viditelný lidským okem.

Dalším důležitým parametrem je rozlišení matice. Zařízení s větším počtem citlivých prvků poskytují kvalitnější dvourozměrné snímky než termovizní přístroje s nižším rozlišením detektorové matice.

Tento rozdíl je způsoben tím, že na jednu citlivou buňku připadá menší plocha povrchu zkoumaného objektu. U grafických snímků s vyšším rozlišením jsou optické šumy téměř nepostřehnutelné.

Druhy termovizních přístrojů

Kontrola rodinného domu na tepelné ztráty pomocí IR kamery umožňuje provést maximálně přesná měření a kvalitní analýzu všech teplotních ukazatelů. Poté na základě rychle získaných dat lze odborně provést opravy a/nebo modernizaci obytného objektu.

Pro termovizní diagnostiku se používají dva typy zařízení:

• stacionární termovize;
• přenosné infračervené kamery.

Stacionární přístroje se používají převážně ve výrobních podnicích. Jsou určeny pro pravidelnou kontrolu stavu elektrických sítí a nepřetržitý monitoring složitého technického zařízení. Stacionární termovizní systémy jsou vyrobeny na polovodičových maticích fotodetektorů.

Pomocí přenosných termovizních kamer se provádí energetický audit bytových domů a soukromých staveb. Tato zařízení se používají jak pro jednorázovou místní kontrolu, tak pro komplexní diagnostiku domů.

Přenosné termovizní kamery jsou vyvinuty na bázi křemíkových nechlazených mikrobolometrů a skvěle se hodí pro použití na těžko přístupných místech.

Termovizní snímání je účinná bezkontaktní metoda inspekce, kterou je vhodné kombinovat s použitím aerodveří pro měření a kontrolu vzduchové propustnosti budov.

V závislosti na funkčních možnostech rozlišujeme tři typy termovizních kamer:

1. Pozorovací přístroje — zajišťují pouze vizualizaci různých tepelně kontrastních objektů, často v monochromním provedení.
2. Měřicí zařízení — vytvářejí grafický obraz v rozsahu infračerveného záření a každému bodu světelného signálu přiřazují určitou hodnotu teploty.
3. Vizuální pyrometry — jsou určeny pro bezkontaktní měření teploty a vizualizaci tepelného pole konkrétních objektů s cílem odhalit oblasti s odchylkami od normálních hodnot.

Cena dobrých funkčních přijímačů tepelného záření začíná od 3000 dolarů. Jejich koupě pro jednorázovou kontrolu domu je prostě nerentabilní. Mnoho společností dnes nabízí stavební termovizní kamery k pronájmu na den. Je to velmi výhodná služba.

Také si můžete objednat kompletní profesionální termovizní inspekci chaty/domu. Průměrná cena snímání termovizní kamerou činí 5 dolarů za 1 metr čtvereční plochy soukromého obytného objektu.

Obecně platí, že cena termovizních kamer je ukazatelem jejich funkčnosti. Ale i levné modely účinně provádějí infračervenou diagnostiku. Proto byste se při výběru měli orientovat na základní technické parametry a schopnost řešit konkrétní úkoly.

Funkční možnosti termovizních kamer závisí na rozlišení infračerveného senzoru, jeho citlivosti a pracovním teplotním rozsahu.

Velkou výhodou je přítomnost doplňkových funkcí, a to: digitální zoom, laserový ukazatel, vytváření anotací k termogramům, nastavitelná barevná signalizace, identifikace oblastí s maximálními a minimálními teplotními hodnotami.

Termovizní diagnostiku domu výrazně usnadní různé příslušenství – vyměnitelné širokoúhlé optické objektivy pro celkový přehled a teleobjektivy pro detailní zobrazení kritických míst, skládací stativy, úložné boxy na baterie.

Pravidla použití termovizoru

Hlavním úkolem termovizního průzkumu je bezchybně odhalit tepelné ztráty a vady v provozu inženýrských systémů a také odhalit možná slabá místa obytného objektu ve fázi výstavby.

Termovizní diagnostika budov zahrnuje:

• průzkum v dlouhovlnné infračervené oblasti spektra v rozsahu 8–15 μm;
• sestavení teplotní mapy zkoumaných objektů a povrchů;
• monitorování dynamiky tepelných procesů;
• přesný výpočet tepelných toků.

Kontrola obytného objektu se provádí jak zvenčí, tak i uvnitř budovy. V prvním případě infračervené snímání umožňuje odhalit hrubé vady infiltrace vzduchových proudů obvodovými konstrukcemi domu a vady tepelné izolace. Ve druhém případě odhalit chyby ve fungování topného systému a elektrické sítě.

Termovizní diagnostiku je lepší provádět v chladném období, kdy je rozdíl teplot venku a uvnitř domu větší než 10 stupňů Celsia

Čím větší je teplotní rozdíl, tím přesnější jsou výsledky kontroly. Kromě toho, aby bylo možné získat korektní data, musí být kontrolovaný obytný objekt nepřetržitě vytápěn nejméně 2 dny. V letním období je kontrola budovy termovizí prakticky zbytečná kvůli minimálnímu teplotnímu rozdílu.

Kontrola budov přijímači tepelného záření ukazuje rozložení teplotních polí na površích předmětů nebo konstrukcí v konkrétním okamžiku. Proto provedení snímku infračervenou kamerou silně závisí na řadě podmínek, jejichž dodržení je kritické pro získání korektních výsledků.

Na činnost přístroje má vliv silný vítr, slunce a déšť. Pod jejich působením se bude dům ochlazovat nebo zahřívat, a tedy lze kontrolu považovat za neúčinnou. Zkoumané konstrukce a povrchy by neměly být vystaveny ostrým přímým slunečním paprskům nebo odraženému záření po dobu 10–12 hodin před zahájením termovizní diagnostiky.

Dveřní a okenní bloky se doporučuje ponechat v pevné poloze 12 hodin před snímáním infračervenou kamerou a během kontroly budovy.

Před zahájením kontroly domu je nutné na zařízení nastavit základní parametry, a to:

• nastavit dolní a horní limit teploty;
• nastavit rozsah termovizního snímání;
• zvolit úroveň intenzity.

Ostatní parametry se upravují v závislosti na typu tepelné izolace, materiálech stěn a stropů. Energetický audit rodinného domu začíná kontrolou základů, fasády a střechy budovy.

V této fázi je velmi důležité provést důkladnou diagnostiku, protože oblasti na jedné rovině se výrazně liší a přijímače tepelného záření to určitě ukáží.

Po kontrole vnější části se přistupuje k diagnostickým opatřením uvnitř obytné budovy. Zde se odhalí asi 85% všech stavebních vad a poruch technických systémů.

Snímkování se provádí ve směru od okenních bloků ke dveřím, pomalu prozkoumávaje všechny technické otvory a stěny. Dveře mezi místnostmi se přitom nechávají otevřené, aby se stabilizovaly proudy ohřátého vzduchu a minimalizovala pravděpodobnost chyb při měření.

Termovizní kontrola zahrnuje postupnou kontrolu různých zón obvodových konstrukcí, které musí být pro snímání infračervenou kamerou otevřené. K tomu je třeba uvolnit prostor pod okny, zajistit neomezený přístup k lištám a rohům.

Stěny je třeba na dobu termografie interiéru uvolnit od koberců a obrazů, odlupujících se starých tapet a dalších předmětů, které brání přímé viditelnosti zkoumaného objektu.

Domy vybavené radiátory topení se obvykle snímkují pouze z vnější strany. Diagnostika fasád se provádí za příznivých povětrnostních podmínek – bez vlhké mlhy, zakouření, atmosférických srážek.

Interpretace získaných dat

Termovizní zařízení zaznamenávají teplotní rozdíl od 3 °C, což se na termogramu projeví jako anomální zóna v charakteristickém barevném spektru. Samotný spektrální obraz však není dostatečným důvodem k tomu, aby byla diagnostikovaná oblast považována za vadnou.

Pro všechny anomální zóny je nutné provést stavebně-tepelné výpočty a poté vyvodit závěry o stavu zkoumaných objektů

Proto je k přenosným termokamerám dodáván instrumentální software pro kvalitativní a kvantitativní analýzu termogramů a také pro tvorbu zpráv.

To vše znamená, že pro práci s infračervenou kamerou není zapotřebí speciální příprava. Po prostudování uživatelské příručky je snadné provést samostatně termovizní kontrolu a zpracování výsledků v nabízeném programu. Po analýze získaných údajů aplikace poskytne odborné hodnocení snímků.

Kromě toho lze informace shromážděné zařízením přenést do programů pro zpracování statistických dat – tabulkových procesorů nebo speciálních inženýrských nástrojů, například MathLab.

Rovněž stojí za zmínku, že termokamera může poskytovat nesprávné výsledky v případě nesprávného nastavení. K podobným situacím dochází při zkoumání povrchů, jako je sklo, lesklá dlažba, zrcadlo.

Infračervené záření blízkých objektů se bude odrážet v těchto površích, což povede ke zkreslení termogramů. Aby bylo možné správně určit teplotu zrcadlových povrchů v termovizních přístrojích, je nutné dodatečně nastavit korekční koeficienty.

Je třeba brát v úvahu i studené záření, které se může odrážet od oken a střechy obytného objektu. Získaný termogram může být výrazně chladnější, než je skutečný stav domu

Kvantitativní metoda analýzy rozložení teplotních polí na povrchu konstrukcí nezohledňuje emisivitu a okolní radiační pozadí. A přitom nezáleží na tom, zda je snímání prováděno IR kamerou na místě, nebo jsou získané výsledky zpracovávány softwarem.

Při provádění diagnostických opatření uvnitř budovy se získávají spolehlivější výsledky, protože vnější klimatické podmínky neovlivňují zkoumané povrchy. Výsledné termogramy po zpracování odpovídajícími programy odpovídají skutečnosti.

Použití stavebního termovizního zařízení umožňuje objektivně posoudit kvalitu tepelné ochrany budovy, odhalit tepelné mosty a sednutí izolace, stejně jako najít skrytá poškození a vady montáže okenních bloků, dveřních otvorů, nekvalitně provedené spoje střechy, stěn a stropů.

Infračervená diagnostika umožňuje správně, a tedy hospodárně, provést práce na minimalizaci tepelných ztrát v obytném objektu, snížit náklady na zateplení podlahy a tepelnou izolaci ostatních konstrukcí.

Provedení výzkumného postupu umožní odborně vybrat izolaci stěn a stropu soukromé stavby. V konečném důsledku se sníží náklady na vytápění soukromého domu.

Závěry a užitečné video k tématu

Princip činnosti termovizního zařízení, kontrola budovy po zateplení na přítomnost defektů a správná interpretace snímků v infračerveném záření ve videu:

Funkční možnosti termografických skenerů:

Videoklip o tom, jak provést analýzu a vytvořit technickou zprávu diagnostiky domu termovizním zařízením s použitím programového modulu Testo IRSoft:

Dnes je termovizní vyšetření IR kamerou – špičková technologie nedestruktivního monitorování, která umožňuje kontrolovat stav různých konstrukcí, komunikačních sítí a elektrického zařízení.

Studium tepelných ztrát pomocí termovizního zařízení se provádí, aby se předešlo vzniku havarijních situací, odhalily vady tepelné a hydroizolace, zjistily závady inženýrských systémů domu.

Máte zkušenosti s používáním termovizní kamery k vyhledávání slabých míst ve svém domě či bytě? Možná byste se mohl podělit o užitečné informace ohledně určování tepelných ztrát stavební konstrukcí? Napište prosím komentáře, ptejte se, připojte fotografie k tématu článku v bloku níže.