. Termografia - detektív na odhaľovanie nedostatkov v stavebníctve

Slovo termografia nám napovedá, že má niečo spoločné s teplom, ktoré sa dá nejako zaznamenať. Dalo by sa celkom hodnoverne tvrdiť, že je účinným detektívom na odhaľovanie únikov tepla cez stavebnú konštrukciu. Dokonca vie odhaliť aj možný budúci výskyt plesní i napríklad uloženie podlahového kúrenia.

Z odbornej literatúry vieme, že všetko čo má teplotu rôznu od absolútnej nuly (0 Kelvinov, čiže približne -273 °C) žiari tak, ako žiarovka. To znamená, že napríklad aj my, ľudia, vyžarujeme energiu, ktorá je merateľná. Ku podivu žiarime rôzne - ako sa len dá, najmä v infračervenej a rádiovej časti žiarenia, máličko vo viditeľnom svetle, a trošku aj ultrafialovo, röntgenovo, gama žiarením...
Zo stúpajúcou teplotou objektu prudko rastie ním vyžiarený výkon. To je vlastne aj dôvod, prečo voľným okom nevidíme vlastné žiarenie okolitých objektov s pre nás normálnymi teplotami okolo 20 °C. Pri takýchto "nízkych" teplotách je vyžiarený výkon vo viditeľnom svetle taký slabý, že ho ľudským okom jednoducho nepostrehneme. So stúpajúcou teplotou vyžiarený výkon prudko narastá a približne pri 500 °C narastie natoľko, že jeho viditeľnú časť už vidíme voľným okom ako tmavo-čerešňovú farbu. Keď zapneme žiarovku, rozžeraví sa jej wolframové vlákno na cca 3 500 °C, vtedy už vyžiarený výkon využívame na osvetľovanie našich priestorov, pretože je jeho viditeľná časť dostatočne intenzívna a vnímame ju ako svetlo so žltou farbou. Keby sme s teplotou stúpali, napríklad k približne 5 000 °C vyžiarený výkon by extrémne stúpol a jeho viditeľnú časť by sme vnímali ako bielo-modré svetlo.

Porovnanie s fotografovaním
Všetkým dobre známe fotografovanie pracuje s viditeľným svetlom a jeho výsledným produktom je nám desiatky rokov známa fotka (spisovne snímka). Pri fotografovaní sa snaží čo najviac priblížiť k tomu, čo vidíme vlastnými očami. Treba však poznamenať, že fotografovanie pracuje vo väčšine s odrazeným viditeľným svetlom od objektu. To znamená, že fotografovaný objekt je málokedy sám zdrojom svetla. Práca s vyžarovaným svetelným zdrojom pri fotografovaní je prácou, len pre skúsených fotografov.
Analogicky funguje aj termografia. Takisto pracuje so svetlom a vytvára z neho obrázok, nie však s viditeľnou časťou svetla, ale s jeho infračervenou časťou. Druhý, snáď dôležitejší rozdiel v porovnaní s fotografiou je v tom, že v termografii ide o snímanie vlastného vyžiareného infračerveného svetla samotnými meranými objektmi a naopak, odrazené infračervené svetlo od meraného objektu (pochádzajúce od vonkajšieho zdroja) nie je želateľné a znehodnocuje termografické snímanie.
Z nasnímaného obrázku infračerveného svetla sa po výpočtoch získa konečný obrázok - termogram, ktorý je výsledným produktom termografie, tak ako je fotka výsledkom fotografovania. Výpočet, ktorým sa získa výsledný termogram, mu dá jeho výsledný zmysel - získaný obraz v infračervenom spektre je výpočtom prevedený bod po bode na obrázok povrchových teplôt snímaného objektu.
Po fyzikálnej stránke nie je nutné, aby sa pre termografiu používalo práve infračervená časť spektra, eventuálne by bolo za určitých okolností možné použiť aj viditeľnú, (resp. inú) časť spektra žiarenia. To, že sa pre termografiu využíva práve infračervené spektrum má príčiny v tom, že intenzita infračervenej časti vlastného žiarenia objektov je už od relatívne nízkych teplôt (desiatky °C pod 0 °C) dostatočne vysoká, aby sa dala snímať a vyhodnotiť s prijateľnou chybou merania. Taktiež veľmi dôležitou výhodou infračerveného žiarenia je, že ho možno spracovať aj optickou cestou pomocou šošoviek (napr. z germánia) alebo zrkadiel, podobne ako viditeľné svetlo, čo už nie je možné previesť, alebo len s veľkými obmedzeniami, okrajovými časťami spektra ako napríklad, rádiovým, ultrafialovým, röntgenovým alebo gama žiarením.

Praktické využitie na stavebné účely
Stavebné konštrukcie obsahujú mnoho mechanických porúch, napríklad vo forme spojov medzi panelmi, osadení okien, rozdielov v hrúbke, kvality alebo druhu materiálu - muriva, prasklín v stavebnej konštrukcii, atď., ktoré voľným okom nemôžu byť viditeľné. Takéto poruchy stavebnej konštrukcie vo všeobecnosti menia jej tepelný odpor v miestach, kde sa nachádzajú.
V konečnom dôsledku sa pri vhodných teplotných podmienkach tieto poruchy prejavia na termograme ako oblasti s odlišnými teplotami. Vhodné teplotné podmienky môžeme vytvoriť, napríklad počas vykurovacieho obdobia, keď teplotný rozdiel medzi vnútornou (izbovou) a vonkajšou teplotou je dostatočne veľký (približne 15 °C a viac).
Výhodou termografie je najmä to, že je to bezkontaktná metóda, ktorou môžeme snímať veľké plochy vzdialených objektov. Pomocou nej môžeme tzv. nazrieť do vnútra konštrukcie bez jej poškodenia - deštrukcie.

Vizualizácia (grafické znázornenie) tepelných únikov zo stavebných konštrukcií
Termografia je výborná metóda na zobrazenie stavebnej konštrukcie z pohľadu tepelných únikov. Na vhodne zosnímanom termograme, ktorý väčšinou zobrazuje rozloženie teplôt na vonkajšom povrchu stavebnej konštrukcie, je možné aj pre laika takpovediac na prvý pohľad odhadnúť kadiaľ uniká teplo (obr. č. 1). Skutočná situácia je však podstatne komplikovanejšia ako odhad na prvý pohľad. Skúsené oko odborníka síce môže veľa odhadnúť priamo z termogramu bez výpočtov, na získanie serióznych výsledkov je však ďalšia výpočtová analýza nevyhnutná. Principiálne je možné pri vhodne vykonanom termografickom meraní vypočítať celkovú tepelnú spotrebu meranej stavebnej konštrukcie v čase merania. Výpočtové programy tohto druhu sú však ešte len vo vývojových štádiách, pretože ide o zatiaľ novú tému. Programy sú zamerané aj na výpočet výslednej tepelnej spotreby stavebnej konštrukcie pri rôznych druhoch a hrúbkach zatepľovacích materiálov, alebo opačne, na výpočet hrúbky tepelnej izolácie potrebnej na docielenie požadovanej tepelnej spotreby stavebnej konštrukcie. Pre klientov by tento program znamenal výraznú pomôcku pri rozhodovaní sa medzi variantmi zateplenia.

Zhodnotenie kvality vykonaných zatepľovacích prác
Často diskutovanou témou je kontrola kvality vykonaných zatepľovacích prác. Pomocou termografie, ktorá je na tieto účelu obzvlášť vhodná sa tento problém dá riešiť. Je to však riešenie už po "funuse", treba sa obrátiť na odborníkov pred rozhodnutím o zateplení domu. Termografické meranie po zateplení sa dá využiť skôr na zhodnotenie kvality zateplenia a prípadnej reklamácie. Znovu zdôrazňujeme, že termografické meranie zateplenej stavebnej konštrukcie a jeho analýza sa zameriava na odhalenie porúch vo vyhotovení tepelnej izolácie. Bežne sú viditeľné, napríklad úpony, ktorými sa tepelnoizolačné tabule prichytávajú ku stavebnej konštrukcii (Vo väčšine prípadov nejde o chybu - obr. č. 2.), ďalej spoje tabúľ, ich navlhnutie a podobne. Ak sa termografické merania na stavebnej konštrukcii vykonajú pred a po realizácii zateplenia, potom možno zhodnotiť dosiahnutý efekt zateplenia čiže ušetrenia tepelnej energie. Ak sú však merania vykonané pri odlišných vonkajších poveternostných podmienkach a vnútorných vykurovacích podmienkach, potom v zhodnotení nastáva problém. Najvhodnejšie je merania - pred a po zateplení - naplánovať do približne identických podmienok, najmä vonkajších. Presnejšie výsledky dostaneme, ak budú vnútorné podmienky tiež identické. Potom nemôže dôjsť ku skresleným hodnoteniam.

Lokalizácia skrytých porúch v stavebných konštrukciách
Ako už bolo spomenuté, termografia umožňuje tak trochu nazrieť do vnútra stavebnej konštrukcie. Vie odhaliť vnútorné nehomogenity v materiáli snímaného objektu, napríklad na stene je možné bez problémov rozoznať vrstvy malty medzi tehlami, tvar tehál, zmenu materiálu tehál alebo malty atď. (obr. č. 3). Dobre sú viditeľné aj praskliny v konštrukcii s vplyvom na jej statiku, pričom môžu byť aj dodatočne prekryté omietkou (obr. č. 4).
Termografickým meraním môžete rozobrať váš dom bez toho, aby ste sa ho čo i len dotkli.
Lokalizácia neviditeľných konštrukčných zmien, napríklad dodatočne vykonané predchádzajúcimi majiteľmi.
Pri kúpe nehnuteľnosti si majiteľ môže nechať vykonať termografický audit, z ktorého bude zrejmé, v akom stave sa nehnuteľnosť nachádza. Či boli na nehnuteľnosti vykonané dodatočné zásahy predošlými majiteľmi. Typické príklady sú, napríklad vybúrané a dodatočne zamurované časti stien, dodatočne postavené časti konštrukcie z iného materiálu (obr. č. 3), zmeny vo vedení tepelných alebo elektrických rozvodov. Pomocou termografie sa dá určiť kvalita zateplenia, vrátane tepelnoizolačnej kvality okien, bezpečnosť elektrických rozvodov pri plnom zaťažení, funkčnosť tepelných rozvodov, lokalizácia zakrytých prasklín v konštrukcii, lokalizácia miest s výskytom vlhkosti alebo s jej pravdepodobným výskytom v budúcnosti, atď...

Presná lokalizácia tepelných alebo elektrických vedení
Termografiu smelo môžeme nazvať dobrým detektívom, ktorý i napriek dobrej povesti nejakého objektu, odhalí jeho chyby, ktoré sú bežnému človeku nepostrehnuteľné. Je nenahraditeľným pomocníkom pri lokalizácii pevne zabudovaných vedení. Najlepšie sa dajú lokalizovať vedenia, ktoré sú zdrojom tepla, ako napríklad podlahové kúrenie, prípadne elektrické rozvody.
V prípade potreby zásahu do takýchto častí konštrukcie treba poznať kadiaľ vedenie prechádza, aby sme pri zásahu nenarobili nenapraviteľné škody. Lokalizácia tepelných vedení, ako napríklad podlahového kúrenia je rýchla a hlavne presná (obr. č. 5). V prípade, že ide o rozvod z nekovových materiálov je termografia jedinou možnosťou presnej lokalizácie.

Lokalizácia výskytu vlhkosti
Zrážanie vlhkosti v stavebných konštrukciách spôsobuje v tých lepších prípadoch znížený komfort pri bývaní alebo finančné straty znehodnotením tovaru v skladových priestoroch. Pri dlhodobom výskyte vlhkosti na stenách obytných miestností vytvára vhodné podmienky pre výskyt plesní, čo v tých horších prípadoch zasahuje pri dlhodobom pôsobení najmä naše deti formou alergií a chronických chorôb hlavne dýchacích ciest.
Termografiou je možné za vhodných podmienok identifikovať oblasti s výskytom vlhkosti, ktoré ešte nie sú voľným okom viditeľné, alebo oblasti, kde sa vlhkosť bude zrážať v budúcnosti, keď na to vzniknú vhodné poveternostné podmienky - napríklad pokles vonkajšej teploty pod určitú hraničnú hodnotu.

Mgr. Peter Bukva, PhD.