Termokamera.cz

Při měření termokamerou se lze, stejně jako při každém jiném měření, dopustit řady chyb. Ty mohou vést k chybně naměřeným hodnotám povrchové teploty, nebo k chybným závěrům měření.

Aby byly výsledky měření i závěry správné, je třeba:

1. respektovat vlastní chybu termokamery, která je udávána výrobcem,
2. správně stanovit emisivitu, odraženou zdánlivou teplotu a vlastní vyzařování a útlum atmosféry a
3. dodržet správný postup měření, který zahrnuje i zjištění dostatečných informací o měřeném objektu.

Emisivita a další Aby byly výsledky měření správné, je třeba správně stanovit a v termokameře nastavit emisivitu, odraženou zdánlivou teplotu, a parametry atmosféry (relativní vlhkost, teplotu a tloušťku atmosférického sloupce). Za tímto účelem má každá termokamera menu, které je podobné tomu, které zde vidíte.

Vlastní chyba termokamery

Termokamera, stejně jako každý jiný měřicí přístroj, vykazuje vlastní chybu stanovení měřené hodnoty. Velikost této vlastní chyby je udávána výrobcem a v současné době jde u většiny termokamer o jednu z těchto dvou hodnot:

• ±2°C nebo ±2% z měřeného údaje
• ±1°C nebo ±1% z měřeného údaje.

Přičemž hodnota ±1°C nebo ±1% je v současné době špičkovou hodnotou, které dosahují pouze ty nejlepší termokamery s cenou nad půl milionu korun. Hodnota ±2°C nebo ±2% je považována za standard a vaše termokamera by v žádném případě neměla mít tento parametr horší (např. ±5°C nebo ±5%).

Parametr je udán ve tvaru ±2 nebo ±2% resp. ±1 nebo ±1%, přičemž platí ten horší z obou údajů. Tj. pokud například měříme povrch o teplotě 10°C, je u termokamery s chybou měření ±2 nebo ±2% výsledná hodnota 10±2°C. Při měření povrchu o teplotě 200°C je výsledná hodnota měření se stejnou termokamerou 200±4°C (2% z 200°C jsou 4°C, což je více než 2°C a platí větší z obou hodnot).

Hodnota 200±4°C znamená, že za výsledek měření lze považovat kteroukoli z teplot v interval 196°C až 204°C. Termokamera nedokáže měřenou hodnotu přesněji určit a uvedený interval vyjadřuje skutečnost, že měření bylo provedeno s určitou nejistotou.

Jde o chybu, která je pevně daná a metodikou měření ji nelze snížit. V praxi je tedy výsledná chyba měření vždy větší, neboť i další parametry jsou stanoveny s určitou nejistotou (emisivita), nebo nelze přesně stanovit jejich vliv (odražená zdánlivá teplota).

Hodnotu ±2 nebo ±2% resp. ±1 nebo ±1% je třeba brát s rezervou. Při použití kalibrované termokamery bude v praxi vaše hodnota nejspíše výrazně lepší, ale údaj lze chápat tak, že se výrobce za tuto skutečnost nezaručuje.

Při měření na černém tělese, jehož teplota je 45±0,2°C (ano, i zde je určitá nejistota), bylo ověřeno, že chyba měření této konkrétní termokamery za těchto konkrétních okolností je 0,4°C až 0,8°C. Což je rozhodně méně než 2°C, které jsou udávány u termokamery FLIR T440 s kterou bylo měření provedeno.

Emisivita, odražená zdánlivá teplota a atmosféra

Z rovnice termografie vyplývá, že výsledná přesnost měření termokamerou je ovlivněna

• přesností stanovení emisivity měřeného povrchu
• působením odražené zdánlivé teploty
• působením atmosféry

Atmosféra

Z těchto tří vlivů je asi nejméně problematická atmosféra, jejíž vliv (útlum tepelného záření, ale také vyzařování tepelného záření) lze s vysokou přesností kompenzovat po změření atmosférické teploty, atmosférické vlhkosti a vzdálenosti od měřeného objektu a zadání těchto hodnot do termokamery či příslušného programového vybavení pro zpracování snímků.

Odražená zdánlivá teplota

Tzv. odražená zdánlivá teplota je okolní tepelné záření, které se odráží od lesklého povrchu měřeného objektu a dopadá na detektor termokamery. Termokamera pak přirozeně není schopna rozlišit, zda jde o vlastní tepelné záření, nebo odražené teplené záření. Odražené tepelné záření tedy musíme stanovit a zadat jeho hodnotu do termokamery, aby termokamera mohla jeho vliv opět kompenzovat. Vlastní měření se provádí pomocí IČ odražeče dle normy ČSN EN 18434-1.

Je třeba zdůraznit, že vliv odražené zdánlivé teploty je tím větší, čím větší je odrazivost povrchu (samozřejmě v dané části vlnového pásma, kde je citlivá použitá termokamera). Odrazivost povrchu je tím menší, čím větší je emisivita (Kirchhoffův zákon). Proto platí, že čím je vyšší emisivita, tím je menší vliv odražené zdánlivé teploty. Při vysokých emisivitách (0,95 a vyšší) tedy v některých situacích stačí odraženou zdánlivou teplotu stanovit přibližně (odhadem a na základě zkušeností). Jde například o měření teploty na povrchu stavebních konstrukcí s vysokou emisivitou v interiéru (za podmínek nepřítomnosti zdroje tepelného záření o teplotě, která výrazně převyšuje atmosférickou teplotu v místnosti) při termografické diagnostice budov.

Emisivita

Množství tepelného záření, které je z povrchu předmětu vyzářeno, závisí na jeho teplotě, ale i na emisivitě. Emisivita je tak v jistém smyslu efektivita vyzařování. Čím je emisivita vyšší a blíže 1, tím více tepelného záření povrch při dané teplotě vyzáří. Při emisivitě rovné 1 vyzáří povrch maximální množství tepelného záření, které je z fyzikálního hlediska možné vyzářit při dané povrchové teplotě černého tělesa. Tuto hodnotu emisivity má však pouze „ideální“ černé těleso a v praxi nejsme schopni této hodnoty dosáhnout.

Vraťme se ale k vlastnímu měření. Když termokamera zaznamená tepelné záření z povrchu měřeného objektu (odmyslete si teď prosím vliv odražené zdánlivé teploty) a v termokameře je nastavena vyšší hodnota emisivity, než je skutečná hodnota emisivity, potom termokamera při dané povrchové teplotě měřeného objektu bude očekávat více tepelného záření, ale protože naměří méně záření, stanoví, že povrchová teplota je ve skutečnosti nižší! Naopak, při nastavení vyšší hodnoty emisivity bude termokamera při dané povrchové teplotě očekávat více tepelného záření a proto nakonec vyhodnotí, že povrchová teplota měřeného objektu je nižší.

Z výše řečeného vyplývá, že správné nastavení emisivity ovlivňuje přesnost měření. Jak moc velkou chybu způsobí nesprávné nastavení emisivity za různých okolností, závisí na řadě okolností a podrobněji se s tím můžete seznámit na některém ze školení v Centru termografie.

Zdánlivá povrchová teplota je na čtverečku (přibližně uprostřed) nižší. Ve skutečnosti je ale povrchová teplota homogenní a pozorovaný jev je způsobem nižší emisivitou v této oblasti.

Postup měření

Dodržení správného postupu měření je z hlediska správných závěrů z měření zcela zásadní. Není však možné sepsat nějaký obecně platný správný postup, protože ten závisí na měřeném objektu a okolnostech měření jako např. okolní teplota, vlhkost, intenzitu proudění vzduchu, přítomnost výrazných tepelných zářičů apod.

O měřeném objektu a jeho funkci je třeba mít co nejvíce dostupných informací. Stejně tak je třeba uvažovat vliv okolních objektů. Namísto dalšího teoretizování zde ukážeme dva příklady.

Elektroinstalační prvky příliš blízko sebe

Na následujících dvou snímcích je vidět vliv nedostatečného chlazení elektroinstalačních prvků. Zatímco na prvním snímku je naměřena teplota více než 100°C. Při oddálení těchto prvků tak, aby byl zajištěn lepší přestup tepla do okolí dochází k poklesu teploty o minimálně 30°C na cca 70°C. Další opatření v rozvodné skříni by pravděpodobně vedly k poklesu teploty o dalších 15 až 20°C.

Ačkoli se tedy původně zdálo, že jističe jsou v kritickém stavu, přehřívají se a je nezbytná jejich okamžitá výměna, byla na vině ve skutečnosti nevhodná montáž či projekt.

Příliš blízko sebe jsou elektroinstalační prvky zaznamenané na termogramu vlevo. Nedostatečné chlazení vede k nárůstu již tak vysoké teploty a to na více než cca 100°C.

Zvětšní prostoru mezi elektroinstalačními prvky vedlo ke snížení jejich teploty, neboť tímto krokem byl usnadněn přestup tepla do okolí. Oproti předchozímu snímku klesla teplota o cca min. 30°C.

Nevhodné podmínky pro diagnostiku budovy

Následující termogram byl pořízen brzo ráno v březnu, jen několik málo minut po východu Slunce. Sluneční (tepelné) záření bylo natolik silné, že došlo k prohřátí fasády i za krátký čas. Tento jev pozorujeme od střechy dolů: povrch bezprostředně pod střechou je na termogramu červený (povrchová teplota cca 4°C), zde již došlo k intenzivnějšímu ohřevu. Dále směrem od střechy k soklu je povrch žlutý (povrchová teplota cca -3°C), neboť z tohoto místa před několika okamžiky ustoupil stín a povrch se začal již ohřívat. Na modrém povrchu je teplota okolo -10°C, tato část povrchu se zatím nezačala prohřívat, neboť vlivu Slunce zde ještě zabraňuje zastínění okolní zástavbou.

Pozorovaný jev je skutečně způsoben ohřevem fasády. Nejedná se tedy o odraz slunečního záření do termokamery, ale o tepelné záření, které vychází z měřeného povrchu.

Podmínky měření byly zvoleny nevhodně. Přímý vliv slunečního záření zabraňuje termokameře zaznamenat případný výskyt tepelných mostů. Jednou ze základních podmínek termografické diagnostiky budov je, že měření má probíhat bez vlivu slunečního záření.

Několik málo minut po východu Slunce byl pořízen tento termogram. Vlivem působení tepelného záření Slunce došlo k ohřevu fasády. Zatím k nerovnoměrnému, neboť vliv působí teprve několik minut. Přímé sluneční záření zabraňuje odhalení tepelných mostů a při termografické diagnostice budov je třeba se mu vyvarovat.