Thermovíziós vizsgálatok alkalmazása az épületgépészetben
2006/11. lapszám | Csomós Csaba | 3347 |
Figylem! Ez a cikk 20 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Az újabbnál újabb és technikailag egyre fejlettebb és összetettebb épületgépészeti megoldások teljesen új kihívások elé állítják az e rendszerek tervezését, kivitelezését és szervizelését végző szakembereket. A belsőépítészeti igények is nagyban megváltoztak az elmúlt években, emiatt a gépészeti berendezések szinte már teljesen láthatatlanná váltak a lakóterekben napjainkra. Egyre több gépészeti elem rejtve, a burkolat mögé vagy alá kerül beépítésre. A megszokott radiátorokat padló- és falfűtési rendszerek, a hagyományos horganyzott csöveket pedig réz-, illetve műanyagcsövek (általában préselt csatlakozó idomokkal) váltották fel/le.
Ezeknek az új kihívásoknak a megoldására egyre gyakrabban keresik a thermovíziós vizsgálatok segítségét a szakemberek. A hőkamerák láthatóvá teszik az emberi szem számára általában láthatatlan hőenergiát, ezáltal e technológia igen jól alkalmazható a burkolat által eltakart csőrendszerek diagnosztikájára. A mostani, valamint az ezt követő két cikkben szeretném a tisztelt olvasókkal megosztani az e témához kapcsolódó szakmai ismereteim és tapasztalataim egy részét.
Először is a vizsgálat alkalmazásának jobb megértésese érdekében szeretnék egy rövid áttekintés nyújtani a kedves olvasóknak az infravörös hőtérkép elméletéről, az erre a célra alkalmazható műszerekről és a mérési folyamatokról. Szeretném itt megjegyezni, hogy e cikk terjedelme miatt nem térhetek ki minden lényeges, e témát érintő és fontos elemre. Egy kis visszatekintés. Az infravörös sugarak létezését Sir William Herschel csillagász fedezte fel 1800-ban. Ő "hőfejlesztő sugarak"-nak nevezte a láthatatlan radiációt okozó sugarakat, melyek a tárgyak felmelegedését okozzák. Elsőként szemléltetette, hogy léteznek olyan fénysugarak, melyek az emberi szem által nem láthatók. Leegyszerűsítve elmondható, hogy minden anyag abszolút nulla fok (-273,13 0C) felett energiát bocsát ki elektromágneses sugarak formájában, ezáltal szinte állandó termikus kapcsolatban állnak az anyagok egymással. Ennek az elektromágneses sugárzásnak az infravörös tartományba eső (általában az 1,1 ?m-től a 15 ?m-ig terjedő) részét érzékeli az infravörös kamera, majd ebből látható képet és mért hőmérsékleti adatokat nyújt számunkra.
Ezt az érzékelő és mérő folyamatot nevezik manapság thermográfiának, ami nem más, mint "látni" és "mérni" a tárgyak által kibocsátott termikus energiát, ami általában az emberi szem számára teljesen láthatatlan. Az ilyen típusú vizsgálat érintésmentesen és akár nagy távolságból is elvégezhető egy modern infravörös kamera alkalmazásával.
Az első polgári felhasználásra kifejlesztett kamera kb. 20 kép készítésére volt alkalmas másodpercenként, amit valós idejű, vagyis élőképként jelenített meg. Ez a berendezés 1966-ban került a piacra. Ezt megelőzően a fejlesztések kizárólag a katonai felhasználásra irányultak. A kezedben gyártott műszerek fizikai méreteikben igen robusztusak voltak, nitrogénhűtést igényeltek, és sem képrögzítésére, sem hőmérsékleti érték produkálására nem voltak alkalmasak. A ´70-es években az olajváltságot követően a thermográfia felhasználási területe rohamos bővülésnek indult, és ez magával hozta a kamerák gyors technikai fejlődését. Az új technikai megoldások a ´90-es évekre elhozta a nagyfelbontású, fizikai hűtést már nem igénylő berendezéseket, melyek képesek voltak több tucat képet készíteni és elemezni másodpercenként. A ma gyártott infravörös kamerák már kis térfogatúak, könynyű, de nagy teljesítményű akkumulátorról működtethetők, és ebből kifolyólag igen mobilisak. A beindítást követően szinte azonnal képesek pontos mérések elvégzésére. Egyes modellek kalibráltak, ezáltal igen pontos hőmérsékleti adatok mérésére is alkalmasak, ami miatt több tudományos és fejlesztési ágban szinte nélkülözhetetlen eszközzé váltak.
A legújabb berendezések már modern adathordozókkal vannak fölszerelve, melyek akár több száz vagy ezer kép tárolására is alkalmasak, sőt egyes típusok már mozgókép rögzítésére is. Az elkészített infravörös képek speciálisan erre a célra kifejlesztett programok alkalmazásával további analizálásra adnak lehetőséget, majd ezek felhasználásával bárki számára könnyen áttekinthető, úgynevezett kiértékelő riport készíthető. Itt szeretném megjegyezni, hogy nem minden infravörös kamera képes mért hőmérsékleti adat szolgáltatására, ilyenek például az úgynevezett "night vision" (éjjellátó) kamerák.
A hőkamerák felhasználási lehetőségeit nagyban behatárolják ezek technikai paraméterei. Ilyenek például a lencse mérete és ennek cserélhetősége, a kamera által mérhető hőmérséklet tartománya, a működési hőmérséklet tartománya, a detektor érzékenysége, mérete stb. A detektor felbontási mérete alapján három csoportra bonthatjuk a polgári alkalmazásra szánt kameratípusokat. Ily módon megkülönbözetünk kis (160x120), közepes (320x240) és nagy felbontásút (640x480 pixel), igaz ez utóbbi manapság még igen ritka és nagyon drága. A föntebb felsorolt paraméterek mind befolyásolják és egyben be is határolják, hogy mit (pl. milyen méretűt), mikor (pl. milyen hőmérsékleti körülmények közt) és honnan (pl. milyen távolságról) tudunk vizsgálni. Adatgyűjtés szempontjából megkülönbözetünk kvantitatív (mennyiségi), illetve kvalitatív (minőségi) célú vizsgálatokat. A vizsgálandó anyagok fizikai jellemzőinek ismerete, az anyagok emisszió-tényezőjének pontos meghatározása igen fontos feladat, különösen a konkrét hőmérsékleti adatokat eredményező (kvantitatív) vizsgálatok esetében. A környezeti hatások miatt fontos megkülönböztetünk kültéri és beltéri vizsgálatokat. Megbízható termográfiai vizsgálati eredmény eléréséhez a megfelelő fizikai körülmények ismerete és ezek biztosítása, illetve bizonyos mérési alapfeltételek betartása a vizsgálatot végző szakember által feltétlenül szükséges. Az alapfeltételek ismeretének hiánya vagy figyelembe nem vétele pontatlan és teljesen félrevezető mérési eredményt produkálhat.
Néhány példa az ilyen alapfeltételek közül:
. Fizikai hozzáférhetőség (a vizsgálandó felület nem lehet el- vagy letakarva).
. Megfelelő rálátási szög (a kamerát merőlegesen kell tartani a vizsgálandó felületre).
. Minimális hőmérsékletkülönbség a vizsgálandó tárgy és környezete között.
. Megfelelő időjárási feltételek (ne érje napsugárzás vagy csapadék a vizsgálandó objektumot, ne legyen erős légmozgás stb.).
Ezt a felsorolást több oldalon keresztül igen részletesen és sok-sok példával lehetne folytatni, amit e cikk írója már csak terjedelmi okokból sem tehet meg. Amit ezzel kapcsolatban fontosnak tartok itt megjegyezni, hogy a vizsgálatot végző szakembernek rendelkeznie kell a megfelelő szakmai ismeretekkel, és ezeket mindig az adott körülmények figyelembevételével kell alkalmaznia. Nagyon fontos már a vizsgálat szükségességének eldöntése előtt a mérési körülményekről és az ezt befolyásoló legapróbb részletekről is tájékozódni. Fontos a megrendelő figyelmét felhívni a vizsgálattal járó esetleges bizonytalansági tényezőkre, a műszeres vizsgálat korlátaira. Bizonyos esetekben, amennyiben ez előre látható, a vizsgálat haszontalanságát, céltalanságát szintén a megrendelő tudomására kell hozni. A thermográfiai szolgáltatást nyújtó cég puszta anyagi haszon elérése céljából nem végezhet hasznavehetetlen és fölösleges vizsgálatot. A megfelelő szakmai ismeretekkel és tapasztalatokkal rendelkező thermográfus ilyen konklúzió meghozatalára képes, sőt bizonyos esetekben akár műszeres vizsgálat nélkül is megfelelő műszaki, diagnosztikai álláspontra tud jutni. A helytelenül elvégzett thermográfiai vizsgálat vagy hibás mérési eredménykiértékelés fölösleges kiadáshoz és elvégzett munkához, vagy egyéb anyagi károkhoz is vezethet. Fontos tudnunk, hogy egyazon infravörös kép által detektált termikus rendellenességet gyakran több okkal is magyarázhatunk. A hibás diagnózis elkerülése érdekében nagyon fontos minden egyes olyan tényező ismerte, amely a vizsgálat eredményét befolyásolja.
Az infravörös kép által kimutatott termikus rendellenesség pontos forrásának meghatározása és korrigálása minden esetben fizikai beavatkozást igényel. Az infravörös hőkamerák felhasználási köre igen széles, és ez a kör napról napra tovább bővül. Egyre több területen válik a mindennapi élet hasznos és nélkülözhetetlen részévé. A mind gyakoribb felhasználás legnagyobb mozgatórugója az alkalmazás által termelt gazdasági haszon. A vizsgálatok gyakorlati eredményeiről hosszasan lehetne írni, mivel minden alkalmazási területen más és más módon jelentkezik. Adódik olyan eset, amikor a vizsgálati eredmény pusztán eszmei, hisz ezáltal tudásra tettünk szert, mint például a csillagászatban. Van, amikor a siker pénzben is kifejezhető, mivel az elvégzett vizsgálat egy hiba helyreállítási költségét csökkentette. Ilyen például egy épület hőszigetelési hibáit feltáró vizsgálat, vagy éppen egy szivárgó padlófűtési hiba pontos behatárolása. Előfordul, hogy egy betegség korai diagnosztizálását teszi lehetővé a vizsgálat. Léteznek olyan esetek is, amikor a sikeres vizsgálat elvégzéséhez mesterségesen kell előállítani a méréshez szükséges körülményeket, például injektálni kell a hőt. Gyakran még ilyen estekben is ez, az úgy is nevezett "aktív thermográfia" a legmegbízhatóbb és legrentábilisabb vizsgálat. Talán csak az emberi képzelőerő szab korlátokat a thermovíziós vizsgálatok alkalmazásának.
Rövid felsorolás a nem hadászati célú felhasználási területekről:
. Csillagászat
. Roncsolásmentes vizsgálatok (anyagvizsgálatok)
. Orvostudomány (gyulladások kimutatás, akár állatokon is)
. Polgári szervezetek (határőrség, tűzoltóság, természetvédelem)
. Gyártási folyamatok ellenőrzése (papírgyártás, alumíniumhengerlés)
. Különböző fejlesztések, kutatások során (prototípusok tesztelése)
. Ipari karbantartások során (anyagvastagság- és lerakódás-vizsgálatok)
. Elektromos berendezés ellenőrzése (kötések ellenőrzése, terheléselosztás vizsgálata)
. Mechanika berendezések (tengelyek beállításának ellenőrzése)
. Épületek ellenőrzése (hőszigetelési hibák, kivitelezési hiányosságok feltárása)
A fenti felsorolás utolsó pontjában említett épületellenőrzés szolgál témául e sorozat következő cikkéhez. A cikk középpontjában a különböző épületgépészeti elemek thermovíziós vizsgálata és ezek alkalmazhatósága lesz, részletesen elemezve és gyakorlati példákkal szemléltetve.
Csomós Csaba
