Тепловізорами (інфрачервоними камерами) називаються прилади для реєстрації електромагнітного випромінювання з інфрачервоного діапазону та перетворення його на видимий діапазон. До видимого діапазону відноситься випромінювання з довжиною хвилі від 08 мкм до 03 мкм. До інфрачервоного діапазону – від 1000 до 0,8 мкм. Зрозуміло, що очі людини не помічає ІЧ-випромінювання, воно сприймається людською шкірою як відчуття тепла, тому називається тепловим.
Сучасні тепловізори мають чутливість до змін температури близько 0,1° Цельсія, що дозволяє використовувати їх для безконтактного вимірювання температури різних об'єктів, у тому числі для тепловизійного обстеження будівель та споруд. Легкість та швидкість отримання актуальної інформації про стан дверей, вікон, дахів, стін роблять ІЧ-камери незамінним та ефективним інструментом неруйнівного контролю у будь-який момент життєвого циклу будівлі – від етапу його будівництва до експлуатації. Ці проділи дозволяють просто та надійно визначати місця будь-яких витоків тепла. Підтримка комфортної температури в робочих та житлових приміщеннях, зниження витрат на обігрів будівель, ліквідація місць, через які відбувається марна втрата енергії – вирішення цих завдань неможливо уявити без тепловізорів.
За роки промислового використання інфрачервоних камер російські фахівці нагромадили величезний досвід. На основі багаторічного спостереження за експлуатацією будівель та пошуку лазівок, через які йде енергія обігріву, можна впевнено стверджувати, що, серед усіх конструкцій, що захищають, дах є другим за величиною джерелом тепловтрат. Вона впевнено посідає друге місце безпосередньо після втрат енергії через двері та вікна. Це природне наслідок конвекції, тобто обміну повітря між верхніми і нижніми шарами в приміщенні, що відбувається в результаті їх нерівномірного нагрівання. Якщо тепле повітря не збирається для рециркуляції вентиляційною системою, відбувається неминуче нагрівання стелі і підвищена віддача тепла в горищне приміщення. Після цього поганий стан самої покрівлі, низька якість покрівельних матеріалів, недостатня герметичність стиків стін з покрівлею вносять свій внесок у збільшення тепловтрат і, відповідно, витрат на підтримку прийнятної температури будівлі.
Особливо плоскі дахи будівель сприяють прояву негативних наслідків цього ефекту. Плоскі дахи найбільше схильні до впливу атмосферних опадів, які повільно, зате постійно руйнують покрівельні матеріали. Атмосферна вода, що проникає в структуру матеріалів, створює капілярні канали, що порушують герметичність покрівлі та місць її стикування зі стінами, вентиляційними та димовими трубами. Ці руйнування посилюють витік теплого та вологого повітря з приміщення (так звана ексфільтрація) та поява додаткового конденсату. У холодну пору року ці канали перетворюються на провідники холоду. Досвідчений термографіст за допомогою професійної ІЧ-камери здатний локалізувати такі дефекти, визначити характер і причину їх виникнення, дати практичні рекомендації для усунення. Будівельникам та, зокрема, покрівельникам тепловізійний контроль корисний таким:
- можливістю визначати технічний стан горищного приміщення даху та герметичність стиків її інженерних комунікацій (вентиляційних шахт, повітроводів, труб водопостачання та опалення);
- можливістю отримувати інформацію про рівень інфільтрації та ексфільтрації повітря;
- візуалізацією прихованих дефектів будівництва, поява яких викликана недбалим виконанням архітектурних рішень та недотриманням технологічного регламенту;
- отриманням даних про порушення товщини та якості укладання утеплювача, кількість адсорбованої ним вологи;
- виявляти різні порушення у температурно-влажностном режимі приміщень.
Можливість електромагнітної хвилі поширюватись у певному середовищі залежить від її довжини. Наприклад, шар води в пару сантиметрів є непереборною перешкодою інфрачервоного випромінювання з довжиною хвилі близько 1 мкм. Повітря атмосфери не є винятком і істотно впливає на електромагнітне випромінювання. Прозорістю атмосфери називається здатність повітря пропускати, а чи не розсіювати спрямоване випромінювання. Вікна прозорості атмосфери визначають спектральний діапазон роботи тепловізорів. Умовно, з безлічі ІЧ-камер можна виділити два класи: довгохвильові (з робочим діапазоном від 7 до 14 мкм) і короткохвильові (діапазон 3-5 мкм). Тепловізійне обстеження конструкцій, що захищають, можна виконувати за допомогою того й іншого класу інфрачервоних камер. Слід пам'ятати, що прозорість різних матеріалів відрізняється для хвиль різних діапазонів. Таким чином, довгохвильові та короткохвильові камери на виході матимуть несхожі термограми. Наприклад, скло є прозорим матеріалом для електромагнітних коливань із хвилею менше ніж 2,7 мкм. Таким чином, довгохвильові тепловізори не підходять для того, щоб заглядати за скляні вікна та двері.
Далі, для якісного прийому ІЧ-випромінювання у різних ділянках спектра використовуються різні фізичні явища. Вони зумовлюють використання матриць, що охолоджуються, в камерах короткохвильового діапазону і неохолоджуваних - в камерах довгохвильового.
Короткохвильові камери мають більш високу роздільну здатність і більшу контрастну чутливість, як наслідок вони мають велику дальність огляду. До недоліків ІК-систем, що охолоджуються, відносяться вартість, досить повільна швидкість роботи і обмежений термін експлуатації охолоджуючого елемента. Наприклад, російський портативний тепловізор ІРТІС, що досить широко використовується в будівництві, має чутливість в соту частку градуса Цельсія, але його оптична система, що сканує, генерує всього одну термограму в дві секунди, при цьому прилад потребує охолодження матриці рідким азотом. Все разом робить його не дуже зручним для оперативної зйомки.
Довгохвильові камери, що не охолоджуються, використовуються для будівництва набагато частіше. На ринку широко представлені моделі таких виробників, як DALI, NEC, JENOTIK, FLIR. Всі такі камери дозволяють отримувати інфрачервоне зображення в реальному масштабі часу і мають цілком задовільну роздільну здатність в одну десяту градуса Цельсія.
Чим вони тоді відрізняються? Можна не вдаватися особливо комплектації і складні технічні подробиці, а першому наближенні відзначити один, найважливіший, параметр – розмір самої матриці. Універсальність тепловізора багато в чому визначається саме цим. Аудит великих об'єктів з віддаленої відстані рекомендується виконувати лише з професійними камерами, розміри матриць яких перевищують 320×240 пікселів. Крім того, інфрачервоні камери з меншими матрицями не мають спеціального програмного забезпечення для склеювання термограм. Використання такого склеювання дозволяє отримувати більші теплові картинки з високою чіткістю.
Крім тепловізора, для якісної діагностики конструкцій, що захищають, вкрай бажано залучення грамотного фахівця. Непідготовлена людина просто не впорається з аналізом отриманих термограм, ні з інтерпретацією отриманих результатів. Самостійна спроба визначення дефектних ділянок є вкрай сумнівним заняттям. Наприклад, треба знати, що тепловізійне обстеження проводиться тільки в зимовий період. При цьому в будівлі має бути включене штатне опалення, різниця температур внутрішнього та зовнішнього повітря має становити понад 15 градусів.
Отже, виділимо етапи передбачуваної покупки:
- Вибір технічних завдань, для вирішення яких передбачається використання тепловізора;
- Визначення частоти його використання;
- вибір тепловізора та його комплектації;
- Організація лабораторії теплового аудиту;
- Навчання або найм персоналу.
Після всього сказаного, слід визнати, що покупка власної камери для невеликої будівельної компанії невигідна. Отримати фінансову користь від такої покупки, мабуть, зможуть лише експлуатаційні служби чи фірми, які використовують ці прилади щодо тепловизионных обстежень на комерційній основі.