9. Termowizja

9.1 Termowizja

Termografia (potocznie termowizja) jest nazwą naukową techniki rejestracji obrazów, polegającej na wykrywaniu promieniowania w paśmie podczerwieni i w efekcie zamianie tego promieniowania na obraz widzialny. Dzięki temu możemy obserwować i oceniać rozkład temperatur oraz ich wartości na zewnętrznej powierzchni badanego obiektu. Badanie polega na mierzeniu fal elektromagnetycznych, emitowanych przez ciała o temperaturze wyższej od zera bezwzględnego.

Obraz powstały w wyniku przetworzenia przez kamerę termowizyjną zarejestrowanego promieniowania emitowanego przez badany obiekt na kolorową mapę temperatur to termogram.

Termografia jakościowa – metody, w których nie wyznacza się określonych wartości pomiarowych. Przedstawia się natomiast wizualizację różnic temperatury na badanej powierzchni celem lokalizacji miejsca problemu.

Termografia ilościowa – wykorzystuje podczerwień w metodzie badawczej, bez bezpośredniego udziału innych przyrządów pomiarowych. Ocena ilościowa polega na wykorzystania wyznaczonych wartości temperatur np. w celu wykrycia miejsc o temperaturze powierzchni wyższej od dopuszczalnej, czy też określenia współczynnika przenikania ciepła lub wyznaczenia jednostkowych strat ciepła.

9.2 Czynniki wpływające na jakość badań termowizyjnych

• temperatury otoczenia – do kamery termowizyjnej, poza promieniowaniem emitowanym przez badany obiekt, dociera także odbite od powierzchni obiektu promieniowanie otoczenia. Poziom tego promieniowania zależy od współczynnika odbicia powierzchni obiektu oraz od natężenia promieniowania obiektów znajdujących się w otoczeniu badanej powierzchni. Szczególnie istotne jest uwzględnienie tego promieniowania w sytuacji, gdy temperatura badanego obiektu jest porównywalna lub niższa od temperatury otaczających go obiektów, a współczynnik emisyjności badanej powierzchni jest niski (czyli jest to powierzchnia silnie odbijająca promieniowanie). Nie należy przeprowadzać pomiarów przy bezpośrednim świetle słonecznym lub niedaleko np. gorącej żarówki.
• warunki środowiskowe – mocno zachmurzone niebo to idealne warunki do wykonywania pomiarów termowizyjnych na zewnątrz, ponieważ chmury osłaniają przedmiot pomiaru przed słońcem i „zimnym rozproszonym promieniowaniem niebieskim”. Dalej woda, śnieg i lód zniekształcają obraz cieplny. Mają one wysoką emisyjność i są nieprzepuszczalne dla promieniowania podczerwonego. Ponadto pomiar mokrych przedmiotów może zawierać błędy, ponieważ powierzchnia mierzonego przedmiotu chłodzi się podczas wyparowywania cieczy.
• zanieczyszczenie powietrza – kurz, pył, sadza i dym oraz niektóre opary mają wysoką emisyjność i są praktycznie nieprzenikalne. Oznacza to, że mogą one zakłócać pomiar, ponieważ emitują własne promieniowanie podczerwone.
• rodzaj materiału, z którego wykonany jest obiekt oraz struktura jego powierzchni. Wpływ tych czynników uwzględnia parametr nazywany emisyjnością. Emisyjność jest miarą intensywności promieniowania z obiektu badanego w stosunku do intensywności promieniowania powierzchni ciała doskonale czarnego o tej samej temperaturze. Emisyjność obiektów zawiera się w zakresie od 0,1 do 0,95.

9.3 Podstawowe warunki wykonywania badań termowizyjnych

• Różnica między temperaturą wewnątrz badanego budynku, a temperaturą na zewnątrz powinna wynosić minimum 15K,
• Temperatura wewnątrz badanego obiektu powinna być możliwie jednolita,
• Badania od zewnątrz należy wykonywać przed wschodem lub kilka godzin po zachodzie słońca, najlepiej przy pełnym zachmurzeniu,
• Skorupa budynku nie może być wilgotna od opadów atmosferycznych,
• Nie należy przeprowadzać badań termowizyjnych na zewnątrz, jeżeli pada deszcz, śnieg czy też jest gęsta mgła,
• Prędkość wiatru nie może przekraczać 2 m/s,
• W czasie pomiarów temperatura powietrza zewnętrznego może się zmieniać nie więcej niż +5°C, natomiast w pomieszczeniu +2°C,
• Należy zmierzyć lub przyjąć z tabel współczynnik emisyjności badanej powierzchni,
• Niedopuszczalne jest wykonywanie pomiarów w ciągu dnia – jedynie przy całodziennym całkowitym zachmurzeniu nieba chmurami kłębiastymi w miesiącach od listopada do lutego,
• Wymagany jest odpowiedni kąt patrzenia kamery na badaną przegrodę maksymalnie do 45°.

9.4 Termowizja w budownictwie

• ocena stanu izolacji termicznej budynku i lokalizowanie miejsc nieszczelności,
• badania instalacji grzewczych, kotłowni i węzłów cieplnych pod kątem strat ciepła,
• lokalizowanie przebiegu i wykrywanie usterek ogrzewania podłogowego,
• ocenę szczelności stolarki budowlanej i wykrywanie miejsc strat ciepła,
• nieszczelności oraz wad instalacji wodnych w ścianach, podłogach,
• ocena izolacji kominowych oraz zawilgoceń dachu,
• diagnostyka przeciążeń w instalacjach elektrycznych,
• wykrywanie mostków termicznych w przegrodach budowlanych,
• wykrywanie niepożądanej infiltracji zimnego powietrza przez przegrody,
• analiza stanu technicznego budynku przed i po termomodernizacji,
• diagnostyka systemów wentylacyjnych, klimatyzacyjnych i wymienników ciepła.

9.5 Zalety badań termowizyjnych

• bezpieczny, bezdotykowy pomiar,
• bezinwazyjność,
• badania odbywają się w czasie rzeczywistym,
• jednoczesny pomiar temperatury na całej badanej powierzchni,
• dokładność,
• pomiar termograficzny jest możliwy do wykonania zarówno od wewnątrz jak i z zewnątrz budynku,
• pomiar miejsc trudnych do zdiagnozowania przez inne metody diagnostyczne, pozwala precyzyjnie i natychmiast wskazać miejsce awarii, co ma duże znaczenie przy pracach diagnostycznych i naprawczych,
• pozwala ograniczyć zakres prowadzonych remontów i napraw do elementów, które tego faktycznie wymagają, co skutkuje oszczędnością czasu i kosztów materiałowych.

9.6 Wady badań termowizyjnych

• Wysoki koszt zakupu profesjonalnego sprzętu,
• Wymagane odpowiednie warunki atmosferyczne (wiatr, temperatura itp.),
• Brak możliwości pomiaru temperatury elementów znajdujących się pod wodą,
• Wpływ zakłóceń termicznych (promieniowanie pozorne) na wyniki pomiaru,
• Do poprawnej interpretacji termogramu wymagana jest spora wiedza oraz doświadczenie,
• Błąd pomiarowy 1°C lub 1%.