Kamery termowizyjne w pracy instalatora

kamera termowizyjna. Fot. Pixabay

Praca instalatora wymaga korzystania z odpowiednich narzędzi. Są wśród nich zarówno narzędzia z codziennego warsztatu, jak i dające szerokie możliwości diagnostyczne kamery termowizyjne oraz elementy ochrony osobistej, takie jak przenośne mierniki gazów, głównie toksycznych i wybuchowych.

Zastosowanie kamer termowizyjnych 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 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, przerwana izolacja itp.

Kamera termowizyjna umożliwia też ocenę pracy instalacji wentylacyjnych. 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 pozwala też na 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.

Czytaj też: Jak prawidłowo stosować środki chemiczne w domowych instalacjach grzewczych? >>

Zastosowanie termowizji, jako sposobu szybkiego i skutecznego, może też pomóc w sprawnej diagnostyce uszkodzeń czy nieprawidłowości działania instalacji technologicznych w zakładach przemysłowych. Na obrazie termograficznym doświadczony instalator dostrzeże plamy, które będą odpowiadały pojawieniu się ciepłego lub zimnego czynnika płynącego w danej instalacji. Tak samo dobrze widoczne są sytuacje awaryjne w instalacji elektrycznej oraz w układach mechanicznych – miejsca o podwyższonej temperaturze mogą wskazywać na niepożądany wzrost oporu w przepływie energii elektrycznej lub podwyższone tarcie w układzie mechanicznym.

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.

Pomiary kamerą termowizyjną powinny być uzupełnione o dodatkowe rozwiązanie diagnostyczne potwierdzające wynik badań, ponieważ kamera cechuje się pewnym błędem pomiarowym.

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 umożliwia precyzyjne dostrzeżenie nawet niewielkich wad lub usterek instalacji. Uwaga – rozdzielczość kamery nie jest tym samym co rozdzielczość ekranu. Rozdzielczość ekranu jest funkcją użytkową i nie wpływa na dokładność pomiaru.

Najczęściej spotykane w kamerach rozdzielczości matrycy to: 60×60, 80×80, 120×120, 160×120, 240×180, 320×240, 640×480, 640×512, 1280×1024 px. 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.

Jeśli instalator zdecyduje się na kamerę o mniejszej rozdzielczości, szczegółowy termogram będzie można uzyskać, rejestrując większą liczbę obrazów z mniejszej odległości. Takie podejście wydłuża jednak i utrudnia pracę – obrazowanie z małej odległości może być w niektórych sytuacjach utrudnione, a wręcz niemożliwe.

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.

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 fotowoltaicznych. Uszkodzone miejsca silnie się nagrzewają – można by je łatwo wykryć podczas inspekcji, gdyby nie były pokryte warstwą szkła nieprzezroczystego dla podczerwieni. Kamera termowizyjna odczytuje temperaturę powierzchni szkła nagrzewającej się od ogniw w niewielkim stopniu, dlatego różnice temperatury tej powierzchni będą małe. Producenci do inspekcji instalacji PV zalecają kamery o czułości termicznej 0,08°C lub lepszej.

Kamera będzie pracować prawidłowo tylko w przewidzianym dla siebie zakresie temperatury roboczej. Wybierając kamerę, należy dobrać jej zakres temperatury roboczej do najczęściej wykonywanych zadań. Należy uwzględnić, że szeroki zakres pomiarowy (np. od –20 do 250°C) może łączyć się z gorszą czułością temperaturową niż zakres węższy. Dla zastosowań w budownictwie sprawdzi się np. kamera o zakresie od –20 do 120°C. Jeśli oferta firmy obejmuje także diagnostykę specjalistycznych instalacji przemysłowych czy energetycznych, w których może panować dużo wyższa temperatura, dobrym (choć najbardziej kosztownym) rozwiązaniem jest kamera termowizyjna z kilkoma zakresami pomiarowymi (np. od –40 do 150°C, od 100 do 650°C oraz od 300 do 2000°C) – można się pomiędzy nimi przełączać w trakcie pomiarów. 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 – zlokalizowane dzięki temu anomalia temperaturowe czy po prostu rozkład temperatury można odnieść do sytuacji rzeczywistej. Producenci oferują różne funkcje automatycznego nakładania obrazów termicznych i widzialnych (np. obraz w obrazie lub przenikanie obrazów).

Prawidłowo wykonane zdjęcia w podczerwieni, nawet zintegrowane z rzeczywistym obrazem badanego miejsca, to jednak tylko połowa sukcesu. Kluczowym 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. Wykonany 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), raportów 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.

Kamery mogą być też włączone w system zarządzania większą liczbą urządzeń – oprócz kamery np. miernikami temperatury, wilgotności, energii elektrycznej – który pozwala zebrać wszystkie dane z pomiarów i przekazać je do urządzenia głównego. Sama kamera może być takim urządzeniem głównym, zbierając dane pomiarowe z kilku modułów. Dzięki temu w czasie rzeczywistym można uzyskać pełen pomiar.

Wszystko w rękach instalatora

Obok parametrów wpływających na jakość wykonywanych pomiarów i dokumentacji należy zwracać uwagę na rozwiązania zapewniające komfort pracy instalatora. Wśród cech użytkowych dobrej kamery jest też łatwość obsługi – należy tu wskazać m.in. wielkość wyświetlacza, sposób obsługi kamery, jej mały ciężar oraz długość pracy baterii dobrej jakości. Zwykle jest to akumulator litowo-jonowy pozwalający na kilka godzin pracy ciągłej, który zarówno łatwo wymienia się na miejscu pracy (w zestawie z kamerą zwykle jest dodatkowa bateria), jak i szybko ładuje. Ważna jest też wytrzymałość na pracę w terenie, np. odporność na uszkodzenia mechaniczne związane z upadkiem oraz odpowiedni stopień szczelności wobec wody i ciał stałych (dla przykładowego urządzenia dobrej klasy IP wynosi 54).

Urządzenie dobrej jakości nabiera jednak wartości dopiero w rękach doświadczonego i wyszkolonego instalatora. Ważna jest bowiem umiejętność prawidłowego przygotowania urządzenia do pomiarów i wykorzystania jego możliwości (np. uzyskanie odpowiednio ostrych obrazów) oraz interpretacji uzyskanego obrazu termograficznego. Dlatego instalatorzy pracujący z kamerami termowizyjnymi powinni odbywać odpowiednie do swojego poziomu zaawansowania szkolenia, które pozwolą im wykorzystać możliwości urządzenia oraz odpowiednio interpretować uzyskane obrazy.

Literatura

  1. Górka Andrzej, Praktyczne aspekty stosowania termografii do oceny budynków i instalacji budowlanych, „Rynek Instalacyjny” 6/2018, rynekinstalacyjny.pl.
  2. Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 29 listopada 2002 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy (DzU 2017, poz. 1833, z późn. zm.).
  3. PN-EN 13187:2001 Właściwości cieplne budynków. Jakościowa detekcja wad cieplnych w obudowie budynku. Metoda podczerwieni.
  4. Materiały techniczne producentów i dystrybutorów kamer termowizyjnych oraz mierników.

Leave a Comment