Lokalizace tepelných úniků termovizní technikou

19. srpna 2008

Partneři sekce:

Se zvyšováním cen energií je stále více aktuální potřeba jejich hospodárného využívání. Ve stavebnictví jde především o energie vynaložené na vytápění budov a minimalizaci ztrát jejich zateplením. Pro analýzu tepelných úniků existuje mnoho metod, ale nejvíce informací poskytují termovizní měření. V následujícím článku přiblížíme více tuto techniku měření.

Fyzikální princip

Povrch každého tělesa vyzařuje elektromagnetické záření. Se zvyšováním teploty tělesa roste i intenzita vyzařování. Tento fyzikální jev se využívá k bezkontaktnímu měření teplot – změříme intenzitu záření a z ní určíme teplotu tělesa. Při pokojových teplotách je vyzařování nejintenzivnější v infračervené oblasti, proto se zařízení pracující na tomto principu nazývají i infračervené teploměry.

Stejný princip využívají termovizní kamery. Na rozdíl od infračervených teploměrů, jimiž můžeme měřit teplotu pouze v jednom bodě, termovizní kamery snímají teploty v několika bodech. Pokud se jednotlivým teplotám přiřadí barvy, můžeme dostat obraz, který určuje rozložení povrchových teplot na tělesech.

Použití

Základním úkolem při návrhu zateplení budovy je lokalizovat tepelné úniky. Termovizní měření velmi rychle poskytne odpověď na tuto otázku. Při prohlídce budovy zvenku mají místa úniku tepla zvýšenou povrchovou teplotu. Při prohlídce obvodových zdí zevnitř mají místa s únikem tepla naopak sníženou teplotu.

Druhou důležitou otázkou při zateplovaní je kvantifikace tepelných úniků. Termovizní měření dokáže odpovědět i na tuto otázku, i když to není tak jednoduché jako v prvním případě. Vyžaduje to znalost měřených materiálů, jejich vlastností a rozměrů měřeného objektu. Rovněž je zapotřebí znát podmínky, za nichž se měření uskutečnilo. V praxi všechny tyto problémy výrazně usnadňuje vhodný software, který obsahuje katalog materiálů se všemi potřebnými údaji.

Samotné měření je poměrně jednoduché a rychlé. Termokamerou se zkoumaná místa prohlédnou a vyfotografují podobně jako s digitálním fotoaparátem. Na rozdíl od fotoaparátu se termosnímek neukládá jako barevný obraz, ale jako teplotní mapa, takže později při vyhodnocování snímku lze odečítat teplotu kteréhokoliv bodu na obraze nebo znovu využít barevnou stupnici, a tak dosáhnout optimálního zobrazení míst úniku tepla.

Mnohé modely kamer umožňují spolu s termosnímkem uložit i fotografii v denním světle nebo přidat slovní komentář, což později při vyhodnocovaní záznamů usnadňuje identifikaci měřených míst.

Navzdory jednoduchosti je třeba termovizní měření provádět korektně a k interpretaci výsledků přistupovat kriticky. Základní podmínkou korektního měření je zajistit, aby povrchové teplotní rozdíly byly způsobeny pouze tepelnými úniky. Měřená budova musí být v ustáleném stavu, rozdíl teplot mezi vnitřním a vnějším prostředím by měl být alespoň 10 °C. Není vhodné provádět měření, když na budovu dopadá přímé sluneční světlo, protože se zvyšuje povrchová teplota a teplotní rozdíly způsobené tepelnými ztrátami jsou překryty. Rovněž velké změny venkovních nebo vnitřních teplot mohou zkreslit měření a kromě tepelné vodivosti se projeví i tepelná setrvačnost.

Aplikace termovizních kamer

Na obr. 1 je pohled na přední stěnu bytovky. Na přední stěně prosvitá rozvod topení, které není dostatečně zaizolováno. Dále jsou zřetelně vidět tepelné mosty vytvořené nosnou konstrukcí, přičemž lze rozeznat jednotlivé prvky i pod omítkou. Na druhém záběru obr. 1 je nejvýraznější únik tepla v bodě 3. Tento únik není způsoben nevhodným zateplením, ale otevřeným větracím oknem.

Nevhodně zateplenou stavbu (obr. 2) lze na první pohled rozeznat tak, že pod omítkou jsou viditelné cihly. V místech (1) dochází ke styku stropních desek s obvodovým zdivem. Deska se v interiéru chová jako sběrač tepla a na svém styku s obvodovým zdivem teplo odevzdává okolí. V místě (4) pod oknem je tloušťka stěny menší; nachází se tam radiátor, který zřetelně prosvítá.


Obr. 2 Lokalizace tepelných úniků – rodinný dům 1 – tepelné mosty vytvořené nosnou konstrukcí, 2 – tepelné úniky zářením přes okno, 3 – tepelný únik dilatační spárou, 4 – tloušťka stěny je v tomto místě menší, za stěnou je umístěn radiátor, 5 – přes omítku prosvítá malta, která má vyšší tepelnou vodivost než ostatní zdivo		Obr. 3 Lokalizace tepelných úniků – interiér 1 – únik tepla zdivem, 2 – dodatečné zateplení stěny, 3 – tepelný most – nosná konstrukce je v kontaktu se sádrokartonem a odvádí teplo ven, 4 – tepelný most; teplota v rohu je 9,7 °C; při teplotě vzduchu 20 °C a při relativní vlhkosti nad 50 % zde bude kondenzovat vodní pára