Kamery termowizyjne w pracy instalatora

Kamery termowizyjne w technice instalacyjnej

Kamery termowizyjne, obrazujące w podczerwieni i rejestrujące rozkład temperatury na badanej powierzchni, są bardzo dobrym narzędziem diagnostycznym dla instalatorów sanitarnych. Odpowiednio zinterpretowane obrazy z kamery termowizyjnej pozwalają określić stan i pracę instalacji grzewczych, klimatyzacyjnych, chłodniczych, wentylacyjnych i wodno-ściekowych.

Typowym przykładem jest określenie rozkładu ciepła w grzejnikach tradycyjnych i ogrzewaniu płaszczyznowym (gdzie zdarza się wadliwa praca poszczególnych pętli grzewczych), a także instalacjach kominowych i kolektorach słonecznych. Termograf (obraz w podczerwieni) wskaże miejsce nieprawidłowości czy usterki, może też pomóc w zinterpretowaniu jej możliwych przyczyn (np. rdza i osadzanie się kamienia kotłowego). Na termografie – w postaci „ciepłych” i „chłodnych” obszarów – można też zobaczyć wszelkie nieciągłości instalacji, takie jak wycieki i nieszczelności czynnika grzewczego lub chłodniczego, uszkodzenia, zatory, przerwane izolacje itp.

Kamera termowizyjna pozwala także ocenić pracę instalacji wentylacyjnej. Plamy odpowiadające ciepłemu i chłodnemu powietrzu, widoczne na ścianie czy suficie, umożliwiają ustalenie rzeczywistego kierunku przepływu powietrza na zakończeniach wentylacyjnych typu kratki czy nawiewniki. Podanie dodatkowych parametrów – temperatury i wilgotności otoczenia, ręcznie lub za pomocą sondy – pozwala zwizualizować powierzchnie narażone na zawilgocenie i rozwój pleśni.

Popularnym zastosowaniem termowizji w branży instalacyjnej jest wykrywanie wycieków z instalacji wodociągowych i grzewczych. Na obrazie w podczerwieni badanego obszaru wycieki widoczne są również jako zmiany temperatury – odpowiednio jako „gorąca” lub „chłodna” plama. Wykrycie wycieku wody ciepłej lub grzewczej jest stosunkowo proste, ponieważ obszary „gorące” są wyraźnie widoczne. Natomiast prawidłowa interpretacja plamy „chłodnej”, czyli wykrycie wycieku z instalacji wody zimnej, wymaga od instalatora większego doświadczenia. Skuteczność lokalizacji wycieków zależy nie tylko od temperatury wyciekającego czynnika, ale także intensywności i głębokości wycieku oraz od rodzaju przegrody.

Zastosowanie kamery umożliwia także zlokalizowanie dokładnego miejsca wycieku w przypadku, gdy miejsce to jest zabudowane czy ukryte w konstrukcji budynku albo gdy uwolniona w wyniku wycieku wilgoć zajmuje dużą powierzchnię (np. na suficie) i trudno ustalić punktowe miejsce awarii.

Z praktycznego punktu widzenia to właśnie sytuacje awaryjne wywołują zainteresowanie termowizją jako techniką umożliwiającą stwierdzenie i udokumentowanie wad lub uszkodzeń instalacji. Nawet wśród klientów kupujących mieszkanie lub gotowy dom (także na rynku wtórnym) popularna staje się inspekcja tuż po zakupie, ponieważ umożliwia przygotowanie dokumentacji ewentualnych wycieków i ich skutków. Dokumentacja ta odgrywa znaczącą rolę w rozmowach z deweloperem lub firmą ubezpieczeniową.

Zastosowanie termowizji może też pomóc w sprawnej diagnostyce uszkodzeń czy nieprawidłowości działania instalacji technologicznych (nieprawidłowa temperatura czynnika), w instalacji elektrycznej (nadmierny wzrost oporu) oraz w układach mechanicznych (podwyższone tarcie). Kamera termowizyjna jest przydatna także w przypadku braku dokumentacji projektowej dla budynku, kiedy nie jest znany przebieg przewodów w przegrodach. Inspekcja termograficzna umożliwi zlokalizowanie i inwentaryzację instalacji, a także rozpoznanie ukrytych pod tynkiem zamurowanych okien czy wylotów kominów wentylacyjnych.

Dokładność pomiaru kamerą termowizyjną

Dla zastosowań w budownictwie, w tym w technice instalacyjnej, najważniejszym (choć nie jedynym) parametrem jest rozdzielczość kamery (matrycy, przetwornika). Jest ona rozumiana jako liczba pikseli, z których złożony jest obraz uzyskany za pomocą kamery, lub czujników pomiarowych zawartych w matrycy detektora kamery. Przy większej rozdzielczości jeden punkt pomiarowy obejmuje mniejszą powierzchnię, co umożliwia uzyskanie bardziej dokładnego wyniku. Rozdzielczość kamery decyduje więc o tym, jak szczegółowy będzie termograf, co pozwala dostrzec nawet niewielkie wady lub usterki instalacji. Uwaga – rozdzielczość kamery nie jest tym samym co rozdzielczość ekranu. Rozdzielczość ekranu jest funkcją użytkową i nie wpływa na dokładność pomiaru.

Rozdzielczość kamery znacząco wpływa na cenę urządzenia. Jeśli jednak pomiary kamerą termowizyjną są ważną częścią oferty firmy instalacyjnej lub często stosowanym narzędziem pracy, należy wybrać wysoką rozdzielczość, np. 640×480 px.

W przypadku kamer (a dokładniej – obiektywów) określona jest też minimalna odległość, z jakiej można dokonywać pomiarów, by termogram pozostał wyraźny. Dla standardowych obiektywów jest to ok. 0,3 m, dla teleobiektywów (obiektywów wąskokątnych) – ok. 1,2 m, a dla obiektywów szerokokątnych – ok. 0,2 m. Rodzaj obiektywu wpływa także na pole widzenia. Jeśli zatem zaplanowane jest szerokie użytkowanie kamery w różnych warunkach pracy – tj. wymagane jest obrazowanie z różnych odległości i różnego pola widzenia – warto zainwestować w urządzenie, w którym obiektyw jest wymienny. W przypadku takiego rozwiązania obiektywy często są elementem zestawu kamery.

Od prawidłowego ustawienia odległości – na wartość tę wpływa rozdzielczość kamery – zależy ostrość obrazu. Obrazy nieostre nie mają żadnej wartości pomiarowej. W bardziej zaawansowanych seriach kamer wprowadzone są czujniki laserowe – laser i odbiornik. Dzięki temu kamera wyostrza obraz, na który skierowany jest obiektyw. Laser pozwala też na zmierzenie odległości, z jakiej wykonano obrazowanie (odległość można odczytać z wyświetlacza kamery), i pola mierzonej powierzchni.

Istotne jest też odpowiednie przygotowanie urządzenia do pomiaru. Polega to m.in. na określeniu (wprowadzeniu) tzw. emisyjności badanych powierzchni oraz temperatury ich odbicia. Prawidłowe określenie tych parametrów zapewnia dokładne pomiary temperatury. Kamera dobrej klasy ma zwykle specjalne narzędzie do łatwego wprowadzenia i regulacji wartości emisyjności i temperatury odbicia.

Przeczytaj także: Badanie przecieków powietrza przez obudowę budynku za pomocą kamery termowizyjnej

Skuteczność badań kamerą termowizyjną

Czułość termiczna (temperaturowa) kamery termowizyjnej oznacza najmniejszą różnicę temperatury [°C], jaką potrafi wykryć przetwornik kamery. Im niższa wartość liczbowa tego parametru, tym wyższa (lepsza) czułość termiczna urządzenia. W najprostszych kamerach przeznaczonych dla szeroko pojętej branży budowlanej jest to wartość z zakresu 0,10–0,15°C. W kamerach bardziej zaawansowanych, umożliwiających diagnostykę czy sporządzenie ekspertyzy, czułość może wynieść nawet 0,03°C. Parametr ten ma szczególne znaczenie w przypadku:

• precyzyjnego określania zakresu usterki (np. zawilgocenia czy nieszczelności izolacji),
• wykrywania małych (choć istotnych) różnic temperatury,
• pomiarów przez przesłony tłumiące promieniowanie podczerwone, np. w przypadku lokalizowania uszkodzeń paneli PV (zalecana czułość termiczna to 0,08°C lub lepsza).

Kamera będzie pracować prawidłowo tylko w przewidzianym dla siebie zakresie temperatury roboczej. Wybierając kamerę, należy dobrać jej zakres temperatury do najczęściej wykonywanych zadań. Trzeba uwzględnić fakt, że szeroki zakres pomiarowy (np. od –20 do 250°C) może się łączyć z gorszą czułością temperaturową niż zakres węższy. Do zastosowań w budownictwie sprawdzi się np. kamera o zakresie od –20 do 120°C. Należy też zwrócić uwagę na dokładność pomiarów – dla dobrych kamer jest to ±2% mierzonej wartości (lub 2°C).

Obraz w podczerwieni i co dalej?

Bardzo ważną funkcją kamery jest możliwość nałożenia na obraz w podczerwieni obrazu widzialnego – zlokalizowaną dzięki temu anomalię temperaturową czy po prostu rozkład temperatury można odnieść do rzeczywistej sytuacji. Producenci oferują różne funkcje automatycznego nakładania obrazów termicznych i widzialnych (np. obraz w obrazie lub przenikanie obrazów).

Istotnym dodatkiem do kamery jest  odpowiednie oprogramowanie pozwalające na wykonanie raportu z badań. Najbardziej podstawowe umożliwia wygenerowanie dokumentu .pdf ze zdjęciami. Bardziej zaawansowana wersja pozwala na analizę zdjęć oraz wykonanie raportu zgodnego z normą PN-EN 13187:2001 Właściwości cieplne budynków. Jakościowa detekcja wad cieplnych w obudowie budynku. Metoda podczerwieni. Sporządzony w ten sposób raport ma wartość dokumentacyjną.

Producenci oferują także aplikacje mobilne współpracujące z kamerami bezprzewodowo. Pozwalają one na działanie w terenie – analizę zdjęć, stworzenie raportu i przesłanie dokumentów bezpośrednio z miejsca pomiarów (do zleceniodawcy czy współpracowników), raport z badań pomiarowych oraz analizę zapisanych obrazów. Jeśli kamera wyposażona jest w złącza USB, dane można łatwo przenieść do komputera. Wyniki można też przechować we wbudowanej pamięci urządzenia lub na przenośnej karcie micro SD.

Wszystko w rękach instalatora

Obok parametrów wpływających na jakość wykonywanych pomiarów i dokumentacji należy zwracać uwagę na cechy użytkowe – m.in. wielkość wyświetlacza, sposób obsługi kamery, jej mały ciężar oraz długość pracy baterii dobrej jakości (najczęściej akumulatora litowo-jonowego), łatwość jej wymiany i szybkość ładowania.  Ważna jest też wytrzymałość na pracę w terenie, np. odporność na uszkodzenia związane z upadkiem oraz stopień szczelności (dla przykładowego urządzenia dobrej klasy IP wynosi 54).     

Literatura

1.    Górka Andrzej, Praktyczne aspekty stosowania termografii do oceny budynków i instalacji budowlanych, „Rynek Instalacyjny” 6/2018, rynekinstalacyjny.pl

2.    PN-EN 13187:2001 Właściwości cieplne budynków. Jakościowa detekcja wad cieplnych w obudowie budynku. Metoda podczerwieni

3.    Materiały techniczne producentów i dystrybutorów kamer termowizyjnych oraz mierników

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!