Главная \ Публикации

Увидеть невидимое: роль тепловизора в диагностике строительных конструкций

Андрей Сидельников, ведущий специалист ООО «Центр Тепловидения»

Приемлемая температура в жилых и рабочих помещениях —важнейшая составляющая комфорта. Когда драгоценное тепло ускользает, не успев никого согреть, встает вопрос о поиске и ликвидации «лазеек», сквозь которые уходит тепловой поток, и оптимизации энергозатрат. На помощь может придти современная техника. Самым перспективным путем осуществления энергоаудита зданий и сооружений является использование инфракрасных камер — тепловизоров.

Методы определения качества кровельных материалов на этапе строительства, состояния конструкций кровли в период эксплуатации, а также герметичности стыков кровли со стенами, тепло- и гидроизоляции мансард и чердачных помещений заслуживают особого внимания. На сегодняшний день очень эффективно используется метод экспресс-анализа состояния кровли с помощью тепловизионной техники.

Большинство людей на нашей планете верят только тому, что видят. К сожалению, человеческий глаз устроен таким образом, что ему доступна лишь видимая часть диапазона электромагнитных волн (длина волны видимого диапазона 0,2—0,7 мкм). Всё, что не вписывается в указанный диапазон, человеческому зрению недоступно. Именно к невидимому человеческим глазом инфракрасному диапазону относятся тепловые излучения.

К настоящему времени российскими специалистами накоплен огромный опыт использования тепловизоров при обследовании ограждающих конструкций зданий и сооружений. Известно, что во многих случаях вторым после окон и дверей источником теплопотерь является крыша. Первопричина этого — конвекция. Потоки тёплого воздуха, если их не собирает вентиляционная система для рециркуляции, неизбежно будут разогревать поверхность потолка, вызывая повышенную теплоотдачу в чердачное помещение.

Подобный эффект негативно отражается на зданиях с плоскими крышами, в наибольшей степени подверженных воздействию атмосферных осадков, медленно, но верно разрушающих кровельные материалы. Молекулы воды, диффундирующие в структуру материалов, создают капиллярные каналы, которые зимой превращаются в мостики холода. При плохой герметичности стыков кровли со стенами, дымовыми и вентиляционными трубами также будет происходить эксфильтрация тёплого воздуха. К счастью, все эти проблемы решаемы, но для этого необходимо обнаружить места теплопотерь. Опытный термографист с профессиональной камерой не только определит характер и причину дефектов с абсолютной точностью, но и может дать свои рекомендации по их устранению. Условно тепловизоры можно поделить на коротковолновые (3—5 мкм) и длинноволновые (7—14 мкм). И те и другие можно использовать при обследовании ограждающих конструкций. Основным их отличием можно считать способность видеть через разные материалы, которые будут прозрачны или полупрозрачны для одного диапазона и абсолютно не прозрачны для другого. Один из таких материалов — стекло, которое полупрозрачно для коротковолновых камер и не прозрачно для длинноволновых.

В современном строительстве чаще используются длинноволновые камеры ведущих мировых производителей, таких как FLIR, JENOPTIK, NEC, DALI. Это обусловлено тем, что при создании данного типа оборудования применены неохлаждаемые микробаллометрические матрицы (детекторы), позволяющие получать инфракрасное изображение в реальном времени.

Портативные коротковолновые камеры IRTIS российского производства, также широко используемые в строительном тепловидении, обладают невероятной температурной чувствительностью (0,01 °С), но при этом нуждаются в охлаждении детектора жидким азотом, а сканирующая оптическая система формирует кадры со скоростью от 0,5 кадра в секунду, что делает их неудобными для оперативной съёмки.

Все камеры длинноволнового диапазона обладают чувствительностью порядка 0,1°С, и стандартного диапазона температур хватает для решения большинства задач.

В чём же их различие? Не вдаваясь в сложные технические подробности и особенности комплектации, можно отметить один наиболее значимый параметр для всех камер с неохлаждаемой матрицей — размер самой матрицы, который измеряется количеством чувствительных элементов. Именно этот параметр определяет универсальность камеры, так как не все камеры, имеющие близкие параметры, могут быть использованы для проведения тех или иных обследований.

Для проведения обследования крупных объектов с удалённого расстояния допустимо использование только профессиональных камер с большой матрицей (не менее 320x240 пикселей), так как только у них есть ещё и специальное программное обеспечение (ПО). Оно позволяет делать «склейку» термограмм, необходимую при анализе состояния крупных объектов (зданий, сооружений, кровель большой площади и т.д.), что гарантирует меньшую погрешность при измерении и более чёткую тепловую картину. У каждой фирмы, выпускающей тепловизоры, собственный формат файлов термограмм и соответствующее ПО, поставляемое в комплекте с камерой, необходимое для просмотра и обработки термограмм, а также для составления отчётов. Программное обеспечение делится на базовое (поставляемое в комплекте) и профессиональное (докупаемое отдельно). Упомянутая выше программа для склейки термограмм, например, относится к профессиональному ПО.

Зависимость от размера матрицы у тепловизоров такая же, как у современных цифровых фотоаппаратов. Но в отличие от них тепловизор — это ещё и метрический прибор. Так что если при съемке на камеру с маленькой матрицей теряется только качество картинки, то при попытке использовать тепловизор с малой матрицей на объектах, требующих от камеры высокого разрешения, теряется ещё и ценная радиометрическая информация.

Итак, приняв решение о покупке тепловизора, необходимо помнить, что для диагностики ограждающих конструкций (в том числе кровли) желательно использовать профессиональные тепловизоры с большой матрицей. И главное — необходимо привлечение к работе специалиста, способного проводить анализ полученных термограмм. Неосведомлённый человек с этой задачей не справится, так как если посмотреть на термограмму, то мы увидим только разноцветную или монохромную (в зависимости от выбранной палитры) картинку, лишь очертаниями напоминающую тот объект, на который направлен тепловизор. Интерпретировать полученную термограмму и выделить на ней дефектные участки, задача специалиста.

В итоге покупка тепловизора складывается в несколько этапов:

  • определение ряда технических задач, для решения которых будет применён тепловизор.
  • определение периодичности пользования тепловизором.
  • выбор тепловизора, его комплектации и ПО.
  • организация лаборатории теплового контроля на базе своей фирмы.
  • наём или обучение персонала.

Небольшим кровельным и строительным фирмам не выгодно покупать тепловизоры, так как обследование ограждающих конструкций возможно только в зимний период при включённой штатной системе отопления в зданиях, при этом перепад температур внутреннего и внешнего воздуха должен быть не менее 15°С, а перепад давления не менее 1 Па. Более выгодно приобретать тепловизоры эксплуатационным службам и фирмам, проводящим тепловизионные обследования на коммерческой основе.

Чем тепловизор полезен кровельщикам? Применение тепловизионного контроля позволяет:

  • Определять техническое состояние наружных ограждающих конструкций и чердачного помещения крыши, а также теплоизоляцию и герметичность стыков инженерных коммуникаций, находящихся внутри чердачного помещения (трубы отопления, горячего водоснабжения, воздуховоды, вентиляционные шахты).
  • Получать информацию об уровне эксфильтрации и инфильтрации воздушных масс.
  • Визуализировать скрытые строительные дефекты: мостики тепла и холода, появление которых вызвано небрежностью и несоблюдением технологического регламента, а также неграмотным исполнением сложных архитектурных решений.
  • Получать данные о качестве укладки утеплителя (нарушениях толщины и расстановки, наличии адсорбированной влаги).
  • Определять нарушение температурно-влажностного режима чердачных помещений.