Mimořádně aktuálním tématem současného stavebnictví jsou termovizní měření. Nabídkami termovizního měření se hemží internet v takové míře, že by se mohlo zdát, že veškerá diagnostika stavební konstrukce se odehrává v drahé krabičce – termokameře. O tom, proč se ceny služeb termovizní diagnostiky liší a jak je důležité, kdo onu drahou krabičku drží v ruce, pojedná následující článek.
Jak funguje termografie?
Termovizní snímkování lze ve stavebnictví použít k diagnostice teplotních procesů v konstrukcích, pokud je umožněno snímat jejich povrchovou teplotu. Atraktivita barevně škálovaných snímků vede k tomu, že je řada firem uvádí do publikací pro širokou veřejnost. Mohlo by se tedy jevit, že číst „barevné obrázky“ získané snímáním objektu termokamerou může i neproškolený laik, avšak tak, jako v jiných oborech, i zde platí, že sebelepší technika nenahradí mozek a zkušenost pracovníka, který snímek pořídí a následně interpretuje. Abychom se mohli bavit o úskalích a limitech termovizního snímkování, musíme ozřejmit základní principy fungování této metody.
Princip metody je založen na snímání radiační tepelné energie. Tepelná infračervená radiace opouštějící povrch tělesa se nazývá radiační excitance nebo radiosita. Ta může být emitována z povrchu, odražená od povrchu nebo může procházet povrchem. Celková exicitance je rovna součtu jednotlivých komponent tj. části emitované, odražené a části procházející. Reálná teplota povrchu je ovšem závislá pouze na jedné komponentě a to na emitované. Prakticky se to projeví v nutnosti nastavit na zařízení hodnotu emisivity snímaného povrchu. Její znalost je velmi důležitá pro přesné měření, jak bude popsáno i dále.
Měření tepelné infračervené radiace tvoří základ bezkontaktního měření teploty a infračervené (IR) termografie. Zatímco přenos energie světla se děje ve viditelné oblasti spektra od 0,4 µm do 0,75 µm, přenos tepla radiací zabírá oblast spektra mezi 0,75 µm a asi 100 µm a většina praktických měření se provádí v okolí 20 µm. IR tepelné obrazy spočtou a zobrazují na displeji obrazy z infračervené oblasti spektra.
Mezi hlavní výhody bezkontaktního měření teploty patří především rychlost pořízení kvalitního výsledku, umožňuje měřit teploty pohybujících se těles či nepřístupných částí objektů.
Limity metody
Termografie je fenomén, který je opředen řadou mylných představ a očekávání. Pojďme si na některé poukázat a vysvětlit, jak to doopravdy je.
Termovize nevidí za překážku
Jak napovídá předešlá kapitola i nadpis této, termokamerou nenahlížíme do konstrukce. Nelze ji tedy přirovnat k rentgenu. Pokud se hovoří, že na fasádě krásně vidíme prokreslený překlad nad oknem apod., sledujeme pouze důsledek teplotní odezvy za daných okrajových podmínek.
Přesnost stanovení teplot
Obvyklé odchylky při stanovování teploty termokamerou jsou ±2 °C nebo ±2 %. Cenově náročnější termokamery dosahují přesnosti ±1 °C nebo ±1 %. Jaký smysl má vést diskuze nad desetinami ve výsledném termogramu?
Teplotu povrchu zrcadla nezměříte
To platí i o měděných trubkách, lesklých pleších a jiných materiálech s vysokou odrazivostí. Pokud není teplota takového povrchu velmi vysoká tak, aby se v ploše neodrážela teplota okolních povrchů (vč. samotného pracovníka provádějícího měření), bude nasnímané teplotní pole odpovídat syntéze teploty povrchu a okolních ploch.
Vedle těchto vybraných komentovaných aspektů se lze zabývat vlivy teplotní citlivosti, vlastního šumu, optického rozlišení detektoru, zorného pole objektivu atd. Zmiňme ještě, že se termokamery liší nejen rozlišením a teplotní citlivostí, ale i teplotním a spektrálním rozsahem. Proto nelze běžnou termokameru použít (bezpečně a s dostatečnou přesností) na průmyslové vysokoteplotní aplikace a naopak. Tato poznámka míří na mezioborové nabídky měření, které neberou v potaz, že jejich kamera není na daný problém konstruována. Výsledkem jsou pak dezinformace ve formě stále pěkného barevného obrázku. Každá oblast aplikace si žádá specifické vybavení i přístup.
Manipulace s obrázkem ilustrujícím rozložení teplot není sama o sobě chybným postupem. Rozhodující je interpretace. Jako příklad psychologického vnímání kontrastů barev nám může posloužit jeden termosnímek ve dvou způsobech zpracování na obrázku 1.
Snímky ilustrují psychologické působení barev v rámci jedné palety použité pro vykreslení termogramu. Rozdíl je však v nastaveném rozsahu škály zobrazující teploty (legendy u jednotlivých obrázků). Takový přístup může zdánlivě zveličovat či naopak potlačovat význam tepelných mostů v konstrukci stropu.[1]
Obrázek 2 poukazuje na to, že bezkontaktní měření teploty zaznamená vždy jen teplotu povrchu. A ta může být velmi snadno ovlivněna i krátkodobými vlivy v závislosti na druhu a době působení a vlastnostech materiálu povrchu.
Figurant na snímku je po dlouhém pobytu v zimě v lehkých botách. To je příčinou prochladlých prstů. Po jedné minutě změnil postoj. Je vidět, že povrch podlahy pod sebou jednak ohřál chodidly ale i ochladil prokřehlými prsty. Tento pokus má demonstrovat důsledky i krátkodobých vlivů na konstrukce. Je tedy zjevné, že například měření na nedostatečně vytápěném objektu nebo osluněné fasádě nebudou dostatečně smysluplná.[1]
V dalším díle článku poukážeme na zajímavosti dalšího způsobu bezkontaktního měření teplot povrchů – pomocí IR teploměrů. Toto zařízení je výrazně levnější, než termokamery, proto se stále hojně využívají k odhalování míst s rizikem povrchové kondenzace.
autor: Ing. František Vlach
Literatura
- [1] Archiv společnosti Gades solution a Tee-pee.cz
