Az infratelevíziós technika

2005/4. lapszám | VGF&HKL online |  3275 |

Figylem! Ez a cikk 19 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

Az infratelevíziós - a gyakorlatban egy adott berendezésgyártó céghez kötődő "themovíziós" vizsgálatként ismertté vált - diagnosztikai módszerről szeretnénk rövid áttekintést adni, különös tekintettel az épületgépészet területén elért eddigi eredményekre, és kitekintést adni a mai tudásunk szerint belátható reális fejlesztési irányokra.

A vizsgálati módszer jobb megértéséhez, a teljességre való törekvés igénye nélkül tekintsük át röviden e diagnosztikai eljárás elméletét, és csupán néhány mondatban kíséreljük meg összefoglalni történetének néhány lényeges elemét.

A tárgyalt vizsgálati módszer polgári célokra irányuló dinamikus fejlesztése az 1970-es évek elején, az első és második "olajár-robbanás" időszakában vált szükségessé. Ebben az időben igény volt olyan gyors, a kor technikai színvonalát képviselő vizsgálati módszer (módszerek) kidolgozására, melyek módot nyújtottak épületek, építmények hőszigetelésének, rendellenes hőáramlási helyeinek, tehát hőeloszlásának megbízható, gyors, műszaki-gazdasági szempontból hatékony kimutatására. Ennek a szakmai kihívásnak eleget téve fejlesztették ki a - kezdetben katonai távérzékelési célokat szolgáló - passzív infratelevíziós vizsgálati eszközöket, mérési módszert és rendszert. Meg kell jegyezni, hogy az adott időszakban a tárgyalt vizsgálati módszer polgári alkalmazása az ipar különböző területein már megkezdődött vagy érdekes kísérletek folytak a minél szélesebb alkalmazásra irányulóan. Így különösen jelentősek voltak azok a vizsgálatok, melyeket az elektromos berendezések, vezetékek, különösen távvezeték-rendszerek üzembiztonsága érdekében, mint hibafeltáró méréseket végeztek, csakúgy, mint a különféle ipari berendezések, tartályok, kazánok, kemencék üzem alatti vizsgálatai. Már ebben az időben felfigyeltek e távérzékelési technika széleskörű alkalmazási lehetőségeire nemcsak az ipar, hanem többek között az orvosi diagnosztika, környezetvédelem, valamint a mezőgazdasági felhasználás legkülönbözőbb aspektusából is.

 

Az infratelevízió ? thermovízió - alkalmazásának igen széles körét jól mutatja az a fontossági sorrend nélküli, címszószerű felsorolás is, mely áttekintést ad azokról a vizsgálatokról, melyeket az elmúlt közel harminc évben végeztünk. Lakó és ipari épületek hőszigetelés-vizsgálata során elvégeztük a hazai tizenegy házgyár és poligonüzem hőszigetelés szempontjából való jellegvizsgálatát, könnyűszerkezetes épületek fejlesztéséhez szükséges vizsgálatsorozatokat, hűtőházak hőszigetelési állapotvizsgálatát, műszaki átadás-átvételi vizsgálatokat. Az infratelevízió felhasználási területébe beletartoznak még az épületkár-vizsgálatok (segítségnyújtás jogvitás ügyek műszaki szakértéséhez), valamint műtárgyak, szobrok, festmények vizsgálata, eltakart szerkezetek, üregek, különnemű építőanyagok felkutatása, műemlékvédelmi vizsgálatok. Szintén fontos részterület a tűzvédelmi vizsgálatok elvégzése, tűzvédő ajtók-szerkezetek hatásvizsgálata, tűzgócok felkutatása, láptüzek határainak légi úton való kijelölése, járműtüzek vizsgálata - égéshatás elemzése, illetve tűzkárok kialakulásának elemzése igazságügyi szakértési munkákhoz. A teljesség igénye nélkül folytatva a felsorolást megemlíthetők a gépjármű motorvizsgálatok (melegedés-eloszlás időbeni változása), gépjármű gumiabroncs melegedés-vizsgálata hűtőkamionok hőszigetelés-vizsgálata. A technológia alkalmazható a levegőben is; a légi infratelevíziós vizsgálatok közé sorolhatók a környezetvédelmi vizsgálatok, az árvízvédelmi vizsgálatok, töltések állapotellenőrzése, illegális szemétlerakó helyek felderítése, folyók, természetes és épített állóvizek hőeloszlás-vizsgálata, víz alatti hőforráskutatás, tűzhatár-vizsgálatok, meliorációs munkák hatékonyság-vizsgálata vízgazdálkodási kutatás, városi zöldterületek elemzése, városi területek átfogó hőeloszlás-vizsgálata városrendezési tervek készítéséhez, különleges célvizsgálatok, távhő vezetékek hibahely-határoló vizsgálata. Elektromos berendezések vizsgálata: transzformátorok, elektromos berendezések, kötések, kapcsolatok üzem közbeni vizsgálata, távvezetékek állapotvizsgálata, épületen belüli vezetékhibák, (melegedési helyek) feltárása. Egészségügyi vizsgálatok: reumatológiai, ideggyógyászati, emlő- és gyógyszerhatás-vizsgálatok. Repülés-egészségügyi vizsgálatok (cselekvőképesség-változás eltérő körülmények között), fáradtságtesztek járművezetők vizsgálatánál. Katasztrófa-elhárítás: eltűnt személyek felkutatása, veszélyeztetett zónák kimutatása, célfeladatok földi és légi vizsgálatok útján.

 

A szakmai előkép korrekt ismertetése érdekében szeretném rögzíteni, hogy az infratelevíziós vizsgálatokat hazánkban az 1970-es évek elején kapott első műszerrel az MTA Műszerügyi Intézete kezdte meg, majd a tervezés-kutatásfejlesztés gyakorlati alkalmazásra irányuló munkáit 1975-től ugyancsak elsőként a Földmérő és Talajvizsgáló Vállalatnál kezdtük meg. A szakmai tisztesség megköveteli annak hangsúlyozását, hogy e tevékenységbe a későbbiek folyamán döntően megalapozott szakmai munkára épített kitűnő eredményekkel több intézet, vállalat, egyetemi tanszék és egyéb szervezet is bekapcsolódott, jelenleg is számos korszerű berendezés, magas színvonalú munkát végezve működik az országban.

Nézzük át röviden az infratelevíziós mérés elvét, mely a diagnosztikai vizsgálatok körében az elmúlt évtizedek egyik - bizonyos jogos fenntartás ellenére is - meghatározó előrelépést jelentő, világszerte egyre inkább ismert és alkalmazott módszerévé vált. Minden 0 K-nál magasabb hőmérsékletű test energiakapcsolatban áll környezetével, elektromágneses sugárzást abszorbeál (elnyel), emittál (sugároz) és transzmittál (átenged). Az anyag hőmérsékleti állapotára jellemző az abszorbeált és emittált sugárzás. Az emittált sugárzás intenzitása és energiájának spektrális eloszlása az anyag minőségének és hőmérsékletének függvénye.

Az abszolút fekete test sugárzó energiája és hőmérséklete között összefüggés van, mely szerint a fekete test által kibocsátott emissziós energia a test abszolút hőmérsékletének negyedik hatványával arányos.

 

 

A konkrét vizsgálatokra kifejlesztett berendezések lényegében olyan zártláncú televíziók, melyek kamerája az infravörös sugárzásnak egy az adott célra leginkább megfelelő (pl. 2-5,6 ľm) hullámhosszúságú tartományát érzékeli, és azt fekete-fehér vagy színes hőképpé állítja össze - integrálja - a berendezés monitorján. A megjelenített hőeloszlásképen az azonos denzitású (denzitás: a fekete-fehér hőeloszlás képeken a "feketedés" mértéke. Az azonos denzitású szintek azonos sugárzásintenzitást reprezentálnak), vagy választott (hamis) színekkel jelzett mezők azonos sugárzásintenzitású helyeket mutatnak be.

Az ilyen módon alkotott hőeloszlás-képek rögzítése korábban a monitor fényképezésével történt, napjainkban már lényegesen több információt nyújtó, erre a célra kifejlesztett számítógépes - úgynevezett thermocomputer-es - adatfeldolgozás biztosítja a gyors értékelést. A sugárzó energia és a hőmérséklet összefüggésére irányuló - fentiekben leírt - összefüggésből kitűnik, hogy a kapott kép lényegében sugárzóenergia-képsor.

Lényegében ez a tény (a Stephan-Boltzmann összefüggés) adja meg a lehetőséget a hőmérséklet meghatározására. Míg a korábbi infratelevíziós berendezések szükségessé tették a vizsgált felületről referenciahőmérsékletek mérését, és kalibrációs görbe útján adtak módot az egyes izotermákhoz tartozó abszolút hőmérsékletek meghatározására, napjaink korszerű berendezései részben a beépített hőmérő eszközök, részben az említett "thermocomputer"-ek segítségével külön referencia hőmérsékletmérés nélkül, közvetlenül adják meg az izotermákhoz tartozó hőmérsékleteket. A technika rohamos fejlődését jól mutatja, hogy míg a régebbi - 15-25 éves - berendezések általában még 10 eltérő hőmérsékletet reprezentáló izoterma elkülönítésére voltak alkalmasak, a mai készülékek ennek többszörösére képesek. A thermocomputer-ek már különféle adatok kiemelésére és összehasonlító elemzésére is módot nyújtanak. Ha a műszerek fejlődéséhez hozzávesszük, hogy a mai berendezéseknél már nem szükséges az érzékelő kristály folyékony nitrogénnel való bonyolult és sok korlátot jelentő hűtése, illetve hogy a műszerek napjainkban már szinte egy tenyérben elférnek és üzembiztosak, akkor biztosak lehetünk az alkalmazási lehetőségek ezzel arányos kiterjedésében is.

Ha leegyszerűsítve, egy mondatban kellene összefoglalóan jellemezni az infratelevíziós, "thermovíziós" vizsgálatok újdonságának lényegét, talán a legfontosabb, hogy a korábban ismert diszkrét helyek hőmérsékletmérésével szemben "passzív" távérzékeléssel lehetővé tette a valós idejű ("real time") mezőmérést. Ismeretes, hogy különösen a nagy érzékenységű diagnosztikai vizsgáló berendezéseknél a pontosság érdekében meghatározó fontosságú a vizsgálat feltételeinek, az ún. "peremfeltételek"-nek a megtartása. Ha elfogadjuk, hogy e vizsgálati szempont valamennyi műszeres vizsgálat esetében alapkövetelmény, az infratelevíziós vizsgálatok esetében éppen a berendezések egyre nagyobb érzékenységére figyelemmel, a külső körülmények meghatározó befolyásoló hatására a "peremfeltételek" megtartása tekintetében a legkisebb engedmény sem engedhető meg. Erre a feltételre - feltételrendszerre - azért kell fokozott hangsúllyal felhívnunk a figyelmet, mert az eredmények értékelésében sajnálatos módon az utóbbi években éppen ezen a területen sok esetben hiányzott a kellő szakmai körültekintés - vagy nevezhetjük szakmai alázatnak is. Tudomásul kell - kellene - vennünk, hogy a legnagyobb szakmai tévedéseket éppen a legkorszerűbb, nagy érzékenységű berendezésekkel lehet elkövetni, és sajnos rosszul értelmezett üzleti érdekből lelkiismeretlen eredmények, döntések születhetnek.Csupán példaként emeljünk ki néhány különösen fontos peremfeltételt. Infratelevíziós vizsgálat - függetlenül az alkalmazott vizsgáló berendezés típusától - csak akkor végezhető, ha
kültéri mérések esetén:

• a napsugárzás zavaró hatásai nem érvényesülnek, így nappal borús, fedett időben, napfelkelte előtt vagy napnyugta után tekénykedünk,
• a vizsgálandó felület mentén a mért szélsebesség max. 4 m/sec érték alatt van,
• épületvizsgálatkor a vizsgálandó falszerkezet külső és belső tere között min. 15 °C hőmérsékletkülönbség van,
• a külső és belső léghőmérséklet időbeni változása legyen közel stacionárius, a levegő hőmérsékletének időbeni változása az 1 °C /óra értéket nem haladhatja meg (célszerűen olyan napszak választása szükséges, amikor ez a feltétel teljesül),
• közvetlen eső, csapóeső a felületet nem érte,
• a vizsgálat alatt a mért felület és a kameraegység között mozgó tárgy vagy sugárforrás nem jelenhet meg,
• reflektáló sugárzási hatások a felületet nem érhetik.

Beltéri mérések, például hőszigetelési rendellenességek vizsgálata esetén:

• a vizsgált szerkezet belső és a külső tere között min. 15 °C hőmérsékletkülönbség kell, hogy legyen,
• a mérést megelőzően min. hat órával szabaddá kell tenni a vizsgálandó felületet (pl. a bútorok, takarók, képek eltávolítása szükséges),
• biztosítani kell a belső légtér egyenletes hőmérsékletét és huzatmentességét.

Külön fejezetet jelentenek a humán- és állategészségügyi célú vizsgálatok. Itt különösen jelentős szerepük van a peremfeltételek gondos megválasztásának. E vizsgálatoknál a legkisebb eltérések is teljesen más következtetések levonásához, más eredményekhez vezetnek. Csak példaként: a bőr emissziós tényezőjének időbeni változása, a vizsgáló helyiség hőmérséklet- és páratartalom-változása, a vizsgált személy aktuális helyzete, a helyiség világítási- és fényviszonyainak változása önmagában elégséges hibás következtetések levonásához.

Mind a kvalitatív, mind a kvantitatív vizsgálat esetében meghatározó a mérési elrendezés. Ennek legfontosabb alapszabályai a következők. Az infrakamera tengelyét minden esetben a vizsgált objektum felületére merőleges helyzetben kell a mérés során rögzíteni. Szükség esetén pl. kosaras emelő-berendezés alkalmazása szükséges. Az infrakamera látószögét a helyszíni viszonyok szerint kell meghatározni (pl. 7-20-40°-os optika). Nagy geometriai méretű objektumok, pl. panelos lakó- és ipari épületek homlokzatának, vagy éppen kazánok, ipari berendezések vizsgálatánál az egyes részletek nagyságát úgy kell megválasztani, hogy azok igazodjanak az objektum szerkezetéhez.

Talán az egyik legfontosabb vizsgálati szempont, hogy az elvégzett vizsgálat rekonstruálható legyen. Lényegében - egyedi célvizsgálatoktól eltekintve - minden vizsgálatnál, alapfeltételnél arra kell törekedni, hogy a vizsgálat "időbázisos" módszerként is felhasználható legyen. Az ipari - különösen az épületgépészeti, vegyipari gépészeti, építőipari hőszigetelési-hőtechnikai - vizsgálatoknál az egyik célfeladat az esetleges hibák tényének, helyének, kiterjedésének feltárása, majd az elvégzett javítási munka eredményességének ellenőrzése. Ez csak akkor lehet szakszerű, ha az utóellenőrzésre irányuló vizsgálatot az első vizsgálattal azonos vagy közel azonos feltételrendszer mellett végezzük el. Így van ez természetesen az egészségügyi vizsgálatoknál is, ahol például gyógyszerek gyulladáscsökkentő hatását vagy egyéb olyan beavatkozás hatásellenőrzését kívánják elvégezni, ahol a beavatkozás a felületi hőeloszlás változását eredményezi.

Az épületgépészeti alkalmazás lehetőségei

A technikai lehetőségekből következően mindazon területeken jó eredményekkel hasznosítható ez a vizsgálati módszer, ahol felületi hőmérséklet-eltérést okozó vagy azt megváltoztató jelenség alakul ki. Így például

• csővezetékek, rendszerek nyomvonalának meghatározására,
• térszint feletti és alatti, falakban és eltakart szerkezetekben vezetett csőszigetelések állapotvizsgálatára,
• kazánok hőeloszlásának, hőszigetelésének állapotvizsgálatára,
• szelepek zárásbiztonságának kimutatására, ellenőrzésére,
• radiátorok, hőleadó szerkezetek hőeloszlásának kimutatására,
• kémények, füstelvezető szerkezetek hőeloszlásának kimutatására (hibahely-kutatás),
• padlófűtés-nyomvonal meghatározására,
• padlófűtés hibahely-kutatására.

A fentiekben jelzett területek egyben szakmai irányokat is jelentenek. Igen fontosnak tartom e helyütt is felhívni a figyelmet arra, hogy éppen a vizsgálatok tapasztalatai vezettek arra a következtetésre, hogy vannak, lehetnek olyan esetek, amikor e viszonylag költséges vizsgálatok elvégzése esetleg öncélú. Sok esetben egy gyakorlott szakember éppen az általa végzett vizsgálatok tapasztalatai alapján, már műszeres vizsgálat nélkül is képes megfelelő pontosságú felelős műszaki álláspontra jutni. Megítélésem szerint az e vizsgálatokkal foglalkozó, azt irányító szakemberek személyes felelőssége az is, hogy felhívják a figyelmet egy-egy műszaki feladat megoldásánál az infratelevízió alkalmazásának korlátaira, alkalmatlanságára. Megítélésem szerint ez nem csökkenti, ellenkezőleg, növeli a tárgyalt módszer alkalmazásának hitelét.

Az elért eredményekről, fejlesztési irányokról, csakúgy, mint egy-egy vizsgálati ág gyakorlásának negatív tapasztalatairól, részben saját, részben társkutatók, fejlesztők tollából széleskörű publikáció áll rendelkezésre. (Már a 1982-ben megjelent az épülethatároló szerkezetek hőszigetelési rendellenességeinek feltárására irányuló Építésügyi Ágazati Műszaki Irányelv is.) Az infratelevíziós-thermovíziós vizsgálatokról a fentiekben adott rövid áttekintés természetesen nem törekedhetett teljességre. Cikkemben csupán megkíséreltem egységes szerkezetbe foglalt áttekintést adni erről a korunk műszaki színvonalának valóban megfelelő vizsgálati módszerről, lehetőségeiről és irányairól, valamint hangsúlyosan felhívni a figyelmet az eredményértékelés felelősségére.

 

Kelemen Lajos

 

Panelos lakóépület homlokzatáról, külső oldalról készült felvétel. Jól látható az alsó sorban lévő függőleges és vízszintes hézagképzés rendellenes hőszigetelése.

 

Lakószoba belső oldalról készített hőeloszlás-kép a sarokban kialakult rendellenes lehűlő felülettel.

 

Lakószoba belső oldaláról készült hőfénykép a sarokvonalban kialakult ?hidegsávval?.

 

Panelépületi lakószoba belső oldaláról készült hőeloszlás-kép. Jól látható a panelmező és a függőleges hézagképzés ? különösen a felső sík irányában kialakult ? rendellenesen lehűlő zónája.

 

Lakószoba belső oldali hőképe. Tipikus ?sarokhatás?, jól látható a lehűlő felületek kialakulása.

 

Külső oldali hőeloszlás-kép lakóépületről. Jól láthatók a födémek vonalában kialakuló hőhidak.

 

?Sarokhatás? kimutatása belső oldali felvételen.

 

Nyílászáróról (ablak) készült belső oldali hőfénykép. Jól látszik a tok és a befogadó szerkezet közötti elégtelen hőszigetelés.

 

Külső oldali hőfénykép panelos lakóépület homlokzatáról, a panelmezőnél és a hézagképzéseknél kialakult hőszigetelési rendellenességek kimutatása.

 

---