Metodologie privind determinarile termografice în constructii, indicativ MP-037-04″ Publicat in Monitorul Oficial, Partea I nr. 405 din 06/05/2004

1. GENERALITĂŢI 1.1. Obiectul prevederilor

Termografia este o metodă utilizată pentru vizualizarea, înregistrarea şi reprezentarea distribuţiei temperaturii pe suprafaţa anvelopei clădirii.

Obiectul metodologiei îl constituie precizarea succesiunii etapelor de efectuat prin care se obţine informaţia termică asupra construcţiei şi prelucrarea acestei informaţii pentru integrarea sa în proiectele de specialitate.

Metodologia pune la dispoziţia specialiştilor:

– o procedură de înregistrare a distribuţiei temperaturii pe suprafaţa investigată a anvelopei clădirii/elementului de construcţie analizat;

– o procedură de prelucrare a imaginilor termografice în vederea identificării şi localizării defectelor de izolare termică şi a zonelor de infiltraţii de aer din anvelopa clădirilor, respectând prevederile din reglementările tehnice în vigoare.

1.2. Domeniul de aplicare: Prezenta metodologie se aplică la reabilitarea termică a fondului construit de clădiri de locuit.


Metodologia este o procedură eficientă pentru detectarea neregularităţilor termice ale elementelor de construcţie care alcătuiesc anvelopa clădirilor prin examinare termografică. Metoda este utilizată pentru identificarea variaţiilor mari ale proprietăţilor termice, inclusiv etanşeitatea la aer ale componentelor care alcătuiesc anvelopa clădirilor.

Neregularităţile proprietăţilor termice ale elementelor constituente ale anvelopei unei clădiri au ca rezultat variaţii ale temperaturii pe suprafeţele anvelopei. În acest fel, prin cunoaşterea distribuţiei temperaturii pe suprafaţa anvelopei se poate evalua structura şi poziţia punţilor termice. În mod normal aceste elemente se pot defini pe baza proiectului clădirii, în condiţiile din proiect, dar sunt dificil de evaluat în condiţii reale, ţinând cont de calitatea execuţiei, îmbătrânirea şi degradarea calităţii materialelor sau în lipsa proiectului de execuţie al clădirii.

Temperatura pe suprafaţă este influenţată de structura şi umiditatea anvelopei şi de debitul de aer care traversează anvelopa clădirii. Distribuţia temperaturii pe suprafaţă poate fi deci utilizată la detecţia neregularităţilor termice datorate defectelor de izolare, conţinutului de umiditate şi/sau infiltraţiilor de aer din elementele de închidere ale anvelopei clădirii.

Activitatea de termografiere se desfăşoară:

– la recepţia lucrărilor,

– la cerere,

– în caz de cutremure şi mişcări de teren,

– la reabilitări de clădiri.

Termografia se aplică la:

▪ clădiri cu sursă de căldură interioară:

– construcţii civile (clădiri de locuit, clădiri publice),

– clădiri industriale,

▪ clădiri fără sursă de căldură interioară:

– clădiri de patrimoniu

1.3. Utilizatorii prevederilor

Metodologia se adresează celor care utilizează metoda termografică în construcţii, utilizatori potenţiali fiind ingineri care se ocupă de expertiza şi reabilitarea clădirilor, auditori energetici, ingineri structurişti, energeticieni, specialişti în fizica construcţiilor, arhitecţi cu specializarea protejarea patrimoniului construit.

Rezultatele determinărilor constituie date utilizate în fiecare dintre specialităţile în care se aplică metoda termografică.

1.4. Definiţii

Termenii utilizaţi în prezenta metodologie sunt cei din referinţa normativă EN ISO 7345/1995 (1.6. [2]).

Termenii de utilizare generală se definesc astfel:

Termografie: determinarea şi reprezentarea distribuţiei temperaturii prin măsurarea densităţii radiaţiei infraroşii (IR) de la o suprafaţă, incluzând interpretarea mecanismelor întâmplătoare ce produc neregularităţi în imaginile termice.

Termograf: un sistem sensibil la radiaţia IR care produce o imagine termică bazată pe temperatura radiantă aparentă.

Imagine termică: imagine care este produsă de un termograf şi care reprezintă distribuţia temperaturii radiante aparente pe o suprafaţă.

Termogramă: o imagine termică, obţinută printr-o înregistrare a ecranului camerei de luat vederi, pe un suport cu date analogice (bandă magnetică) sau pe un suport cu date digitale (memorie magnetică, dischetă, CD).

Radianţă totală: raportul dintre fluxul de căldură şi produsul dintre unghiul solid în jurul direcţiei vectorului Delta şi aria proiectată normal la această direcţie (EN ISO 9288:1996).

NOTĂ: Radianţa include atât radiaţia emisă de la o suprafaţă cât şi radiaţia reflectată şi transmisă.

Temperatură radiantă aparentă: temperatură determinată pe baza radianţei totale măsurate.

NOTĂ: Această temperatură este temperatura echivalentă a corpului negru care ar produce aceeaşi radianţă totală.

Densitatea radiaţiei infraroşii: caracteristica distribuţiei în volum (pe suprafaţă) a energiei în spectrul IR.

Izotermă: o regiune pe ecran alcătuită din puncte, linii sau arii având aceeaşi densitate a radiaţiei infraroşii.

Imagine izotermă: imagine termică cu izoterme.

Fereastră atmosferică: domeniu de lungimi de undă transparent pentru radiaţia IR (nu există absorbţie a radiaţiei IR).

1.5. Simboluri

Simbolurile utilizate în prezenta metodologie şi unităţile de măsură (SI) corespunzătoare sunt:

– R – puterea radiaţiei emise pe unitatea de suprafaţă [W/m2];

– µ – submultiplu al unităţii pentru lungime, µ = 10-6 m;

– h – constanta lui Planck, h = 6,626196 ▪ 10-34 J▪s;

– k – constanta lui Boltzmann, k = 1,380622 ▪ 10-23 J/K;

– T – temperatura absolută [K].

1.6. Documente conexe

[1] SR EN ISO 13187/2000· Performanţa termică a clădirilor. Detecţia calitativă a
neregularităţilor termice în anvelopa clădirilor. Metoda
termografică
[2] EN ISO 7345/1995····· Thermal insulation. Physical quantities and definitions. (Izolare
termică. Mărimi fizice şi definiţii).
[3] SR EN ISO 10077/1···· Performanţa termică a ferestrelor, uşilor şi obloanelor – Calculul
transmitanţei termice. Partea I: Metoda simplificată.
[4] SR EN ISO 6946······· Părţi şi elemente de construcţie – Rezistenţa termică şi transmitanţa
termică – Metodă de calcul.
[5] SR EN 12524·········· Materiale şi produse pentru construcţii – Proprietăţi higrotermice –
Valori de proiectare tabelate;
[6] SR EN ISO 9288······· Izolaţie termică. Transfer de căldură prin radiaţie. Mărimi fizice şi
definiţii.
[7] SR EN 22726·········· Ambianţe termice. Aparate şi metode de măsurare a mărimilor fizice.
[8] NP 048-2000·········· Normativ pentru expertizarea termică şi energetică a clădirilor
existente şi a instalaţiilor de încălzire şi preparare a apei calde
de consum aferente acestora, B.C. nr. 4/2001.
[9] NP 049-2000·········· Normativ pentru elaborarea şi acordarea certificatului energetic al
clădirilor existente, B.C nr. 5/2001.
[10] NP 047-2000········· Normativ pentru realizarea auditului energetic al clădirilor
existente şi a instalaţiilor de încălzire şi preparare a apei calde
de consum aferente acestora, B.C. nr. 5/2001.

Metodologia se bazează pe Standardul Internaţional ISO 6781 DIN 1983, intitulat: „Thermal performance in buildings. Qualitative detection of thermal irregularities in building envelopes. Infrared method” sau „Performanţa termică a clădirilor. Detecţia calitativă a neregularităţilor termice în anvelopa clădirilor. Metoda termografică”, care a fost modificat pentru a se ţine cont de dezvoltarea performanţelor echipamentului şi practicii inspecţiilor, rezultând Standardul European EN 13187/noiembrie 1998. Modificarea principală constă în adăugarea unei proceduri pentru „încercări simplificate cu o cameră de luat vederi în IR”. Versiunea română a acestui standard este SR EN ISO 13187/2000.

Completarea adusă prin prezenta metodologie o reprezintă elementele de prelucrare a informaţiei termice şi integrarea acesteia în normativele apărute în domeniu.

1.7. Principiul termografiei

În contextul standardului SR EN ISO 13187/2000, termografierea se realizează cu ajutorul unui sistem sensibil la radiaţia infraroşie care produce o imagine bazată pe temperatura radiantă aparentă a suprafeţei vizate. Radiaţia termică (corespunzătoare domeniului infraroşu cu lambda = 2 – 12 µ) emisă de suprafaţa vizată este convertită de sistemul sensibil la radiaţia în infraroşu într-o imagine termică care reprezintă intensitatea relativă a radiaţiei termice. Intensitatea imaginii este funcţie de temperatura suprafeţei, de caracteristicile suprafeţei, de condiţiile de mediu şi de tipul de senzor.

Procedura de măsurare implică şi interpretarea imaginilor termice (termograme).

1.8. Responsabilităţi

Lucrările se execută de specialişti în IR în colaborare cu specialişti în termotehnica specifică construcţiilor (anvelopă, instalaţii), şi în fizica construcţiilor, respectând prevederile prezentei metodologii.

2. METODOLOGIA PENTRU DETERMINĂRI TERMOGRAFICE ÎN CONSTRUCŢII

2.1. Documentarea lucrării

– Analiza proiectului clădirii investigate privind folosinţa principală şi regimul de exploatare a clădirii.

– Estimarea volumului de muncă în teren şi evaluarea necesarului de materiale.

– Estimarea emisivităţii materialelor de finisaj a suprafeţelor vizate din tabelele corespunzătoare (1.6. [2]):

2.2. Strategia înregistrării

– Analiza prognozelor meteorologice şi stabilirea perioadei optime pentru înregistrare.

– Stabilirea, de comun acord cu beneficiarul, a unui regim stabilizat de încălzire a clădirii.

– Alegerea poziţiei staţiilor (punctelor) de vânzare.

– Examinarea termografică se realizează conform prevederilor din (1.6. [1]), detaliate în continuare.

2.3. Condiţiile generale ale măsurătorilor

Pentru a defini condiţiile reale de încercare trebuie să fie luaţi în considerare următorii factori:

a) specificaţiile şi capacităţile echipamentului termografic;

b) caracteristicile anvelopei clădirii, adică tipurile corespunzătoare şi localizarea sistemelor de încălzire, a elementelor structurale şi a straturilor termoizolante;

c) proprietăţile radiative ale suprafeţei, de exemplu materialele de finisaj;

d) factorii climatici (temperatura şi umiditatea relativă a aerului, viteza vântului);

e) posibilitatea unui acces uşor pentru o inspecţie uşoară;

f) influenţele vecinătăţii.

Se condiţionează existenţa unui regim termic şi aeraulic care poate fi asimilat regimului staţionar de transfer de proprietate (căldură şi masă):

– Diferenţa de temperatură de pe feţele anvelopei trebuie să fie de minim 15▫C ca să permită detecţia neregularităţilor termice;

– Diferenţele de temperatură şi de presiune pe feţele anvelopei să fie constante;

– Variaţia (pe durata înregistrărilor) a temperaturii aerului interior şi exterior să fie sub 2▫C;

– Anvelopa să nu fie expusă la radiaţia solară directă;

– Viteza vântului să fie sub 2 m/s.

Dacă examinarea este efectuată în situaţia unor abateri de la condiţiile de încercare prevăzute/preconizate, de acest fapt trebuie să se ţină seama la examinarea şi evaluarea rezultatelor şi trebuie specificat în raportul termografic.

Este posibilă obţinerea unor informaţii privind structura clădirii, şi în cazul în care, în lipsa existenţei diferenţei de temperatură între feţe, se realizează o încălzire locală într-un punct al structurii.

2.4. Dotările minime

Efectuarea încercărilor termografice este condiţionată de existenţa unei aparaturi specifice termograf, a unor aparate auxiliare de măsurare a unor mărimi fizice necesare interpretării termogramelor, a unor dispozitive conexe necesare funcţionării aparaturii de măsură, a unor mijloace auxiliare de măsură şi a unor materiale consumabile.

Termograful trebuie să cuprindă:

a) un senzor pentru radiaţia infraroşie care operează la lungimi de undă între 3 şi 12 µm, care poate detecta temperaturi radiante aparente de interes cu o rezoluţie suficientă. (Anexa A.l.)

b) un dispozitiv care face vizibilă şi afişează sub forma unei imagini termice temperatura radiantă aparentă de pe suprafaţa examinată.

c) un dispozitiv care face posibilă înregistrarea imaginii termice şi dacă este relevantă, măsurarea digitală a datelor (informaţiilor).

Aparate auxiliare:

– pirometre, termometre, instrumente de măsură a vitezei vântului, data-loggere pentru temperatura şi umiditatea relativă a aerului, umidometre pentru pereţi.

Dispozitive conexe:

– acumulatori necesari diferitelor aparate, încărcători pentru acumulatori.

Mijloace auxiliare:

– rulete de 10 … 30 m, GPS, busolă, binoclu, aparat foto, lanterne.

Material consumabil:

– azot lichid (pentru aparatele care îşi realizează referinţa cu ajutorul acestuia).

2.5. Efectuarea înregistrării

1. Informaţiile care trebuie să fie înregistrate sunt cele referitoare la temperatura aerului exterior, nebulozitate, precipitaţii şi orice umiditate în exteriorul anvelopei clădirii, cât şi condiţiile de vânt. De asemenea, se notează orientarea clădirii în raport cu punctele cardinale.

2. Dacă scopul principal al examinării termografice este să localizeze infiltraţiile de aer, diferenţa de presiune trebuie să fie de cel puţin 5 Pa la locul inspecţiei. Examinarea termografică trebuie să fie făcută în planul suprafeţei caracterizată de presiunea minimă.

3. Trebuie să fie estimate efectele produse de straturile de aer ventilat din pereţi sau de la sursele de căldură (dacă există) instalate în clădire (conducte încastrate, coşuri de fum, etc.) asupra temperaturii anvelopei examinate.

4. Trebuie să fie determinate cu o precizie de ±1▫C temperaturile aerului interior şi exterior, înainte de începerea înregistrărilor. Se recomandă măsurarea cu o precizie de ±2 Pa pe faţa expusă la vânt şi opusă vântului la nivelul fiecărui etaj. Se înregistrează valorile constatate. Se identifică direcţia diferenţei de presiune prin secţiunea anvelopei clădirii şi poziţia planului neutru, dacă există.

Se pregăteşte şi se reglează termograful în conformitate cu instrucţiunile sale de utilizare: sensibilitatea, domeniul, emisivitatea şi apertura sunt fixate prin setări ale reglajelor pentru a acoperi domeniul de temperatură al suprafeţei care se studiază.

Variaţiile în temperatura radiantă aparentă din imaginea termică a suprafeţei anvelopei clădirii trebuie să fie măsurate cu o precizie de max (±10% sau de ±0,5▫C). Temperatura de referinţă a suprafeţei se determină cu o precizie de ±0,5▫C.

Examinarea trebuie să înceapă cu efectuarea unei încercări preliminare pe suprafaţa anvelopei. Se studiază în detaliu părţi ale suprafeţei care prezintă interes special sau zone care prezintă anomalii. Trebuie să fie înregistrate termograme ale părţilor selectate ale anvelopei investigate (părţi care nu prezintă defecte cât şi părţi în care se bănuieşte prezenţa defectelor de construcţie).

Pentru a decide dacă o variaţie a radiaţiei de la suprafaţa implicată se datorează reflexiei de la o altă suprafaţă este cel mai bine să se studieze suprafaţa din diferite poziţii pentru că, în general, reflexia se va modifica cu poziţia.

Poziţiile părţilor reprezentate în termograme trebuie să fie indicate pe un plan sau schiţă a clădirii.

Dacă termogramele indică infiltraţii de aer, acestea trebuie verificate prin măsurători ale vitezei aerului, dacă este posibil.

2.6. Interpretarea rezultatelor

Examinarea termografică a părţilor de construcţie cuprinde:

– determinarea câmpului de temperaturi superficiale pe o parte a unei anvelope a clădirii, pornind de la distribuţia temperaturii radiante aparente obţinută prin intermediul unui sistem sensibil la radiaţia infraroşie;

– analiza câmpului de temperaturi superficiale, constatarea defectelor de izolare, conţinutului de umiditate şi/sau infiltraţiilor de aer;

– în cazul neizotermiei – evaluarea tipului şi dimensiunii neizotermiei suprafeţei.

2.7. Modele termografice

Neregularităţile izolaţiei termice, etanşeitatea la aer şi structura clădirii vor produce diferite modele ale temperaturii superficiale. Anumite tipuri de defecte au o formă caracteristică într-o imagine termică. În evaluarea termogramelor trebuie să fie considerate următoarele caracteristici ale modelului:

– uniformitatea temperaturii radiante aparente în raport cu secţiunile suprafeţelor structurilor similare în care nu există punţi termice;

– regularitatea şi incidenţa secţiunilor mai reci sau mai calde, de exemplu la parapeţi şi la colţuri;

– localizarea contururilor şi a formei caracteristice a secţiunilor mai reci sau mai calde;

– diferenţa măsurată între temperatura medie a unei suprafeţe a structurii analizate şi temperatura secţiunilor selectate mai reci sau mai calde.

Neregularităţile în aspectul unei termograme indică adesea un efect al anvelopei clădirii. Aspectul unei termogramei referitoare la o construcţie cu un defect poate varia considerabil.

– Infiltraţiile de aer (la îmbinări şi intersecţii) în anvelopa clădirii produc forme neregulate cu margini neregulate şi variaţii mari de temperatură;

– Lipsa izolaţiei produce forme regulate şi bine definite neasociate cu aspectul structurii clădirii. Aria defectului are o variaţie de temperatură relativ uniformă;

– Umiditatea prezentă în structură produce în mod normal un model pestriţ şi difuz. Variaţiile de temperatură nu sunt extreme în cadrul modelului.

Pentru acele părţi ale anvelopei clădirii în care a fost detectată prezenţa defectelor de izolare termică şi a infiltraţiilor de aer, trebuie să se facă o scurtă analiză a tipului şi extinderii fiecărui defect.

Rezultatele încercării pot fi verificate prin efectuarea de sondaje în zonele suspectate a fi cu defecţiuni sau prin prelevare de carote şi prin supunerea acestora unor examinări vizuale. Acest supracontrol local, distructiv, va fi extrapolat la scara întregii clădiri (înregistrări termografice).

2.8. Procedeul general pentru interpretarea imaginilor termice

Etapele importante ale interpretări imaginilor termice sunt cuprinse în algoritmul prezentat în Monitorul Oficial, Partea I nr. 405 din 06/05/2004.

Distribuţia temperaturii anticipate pentru părţile inspectate trebuie să fie determinată utilizând planuri şi alte documente referitoare la anvelopa clădirii şi la sistemul de încălzire şi ventilare al clădirii examinate.

Distribuţia de temperatură reală trebuie să fie evaluată din termograme. Dacă această distribuţie de temperatură diferă de cea aşteptată, acest fapt trebuie să se noteze. Se consideră ca defecte acele neregularităţi care nu pot fi explicate pe baza proiectului anvelopei în conformitate cu planurile, sau pe baza efectelor surselor de căldură, sau nu pot fi atribuite variaţiilor de emisivitate sau valorii coeficientului de transfer termic.

2.9. Raportul tehnic termografic

Raportul tehnic termografic trebuie să includă:

a) descriere a încercării cu referire la standard şi o declaraţie conform căreia a fost efectuată o încercare cu o cameră de luat vederi în IR, numele clientului şi adresa completă a beneficiarului;

b) scurtă descriere a construcţiei clădirii (această informaţie trebuie să se bazeze pe schiţe sau altă documentaţie disponibilă);

c) tip(uri) de material(e) de finisaj utilizate în structură şi valoarea (valorile) estimată(e) ale emisivităţii acestui (acestor) material(e);

d) orientarea clădirii în raport cu punctele cardinale indicate într-un plan şi descrierea împrejurimilor (clădiri, vegetaţie, peisaj etc.);

e) specificarea echipamentului utilizat, incluzând fabricantul, modelul şi numărul seriei;

f) data şi ora încercării;

g) temperatura aerului exterior; se dau cel puţin valorile minime şi maxime observate:

i) cu 24 h înaintea începerii examinării şi

ii) în timpul examinării;

h) informaţii generale despre condiţiile radiaţiei solare, observate pe parcursul a 24 h înainte de începerea examinării;

i) precipitaţii, direcţia şi viteza vântului în timpul examinării;

j) diferenţa între presiunea aerului pe partea expusă la vânt şi opusă vântului, oriunde este necesar pentru fiecare etaj;

k) alţi factori importanţi ce influenţează rezultatele, de exemplu variaţii rapide ale condiţiilor meteorologice;

l) declaraţie asupra oricăror abateri de la condiţiile relevante de încercare;

m) schiţe şi/sau fotografii ale clădirii indicând poziţiile termograme lor;

n) rezultate ale analizei legate de tipul şi extinderea fiecărui defect de construcţie care a fost observat, extindere relativă a defectului printr-o comparaţie între partea cu defecte a anvelopei şi părţi similare de-a lungul clădirii;

o) identificarea părţilor clădirii examinate;

p) rezultate ale măsurătorilor şi investigaţiilor suplimentare;

q) recomandări pentru beneficiari;

r) dată şi semnătură.

Ministerul Transporturilor, Constructiilor si Turismului