Bir termal görüntü neyi kanıtlar — ve neyi kanıtlamaz
Bu Makalede Gezin
Bir termal görüntü hemen ikna edicidir. Kırmızı ve mavi, bir de öncesi-sonrası — bu bir kanıt gibi görünür. Aslında bir termogram yalnızca tek bir soruyu yanıtlar: Neresi başka yerlerden daha sıcak? Bir yapı elemanının ne kadar iyi yalıttığını yanıtlamaz. Bu bir yorum meselesi değil, doğrudan normda böyle yazıyor.
Norm “niteliksel” diyor — ve bunu ciddi anlamda kastediyor
Bilirkişi raporlarında en çok atıfta bulunulan DIN EN 13187 geri çekilmiştir. Kasım 2023’te yerini DIN EN ISO 6781-1 aldı. Bugün DIN EN 13187’ye dayanan bir bilirkişi raporu alan kişi bunu bir hata olarak değil, ama çalışmanın ne kadar güncel yapıldığına dair bir ipucu olarak değerlendirmelidir.
Ana norm ISO 6781 kapsamını açıkça ortaya koyuyor: Termal düzensizlikleri tespit etmeye yönelik niteliksel bir yöntemi tanımlıyor — ve açıkça şunu belirtiyor: „Does not apply to the determination of the degree of thermal insulation and air tightness of a structure.”
Yöntem bulmak içindir, ölçmek/hesaplamak için değil. Ardıl normun sayısal değerler için nereye atıf yaptığı öğreticidir: ısı akısı ölçümü için ISO 9869-1’e, hava sızdırmazlığı için ISO 9972’ye. Termografi normu, sayısal değerler için kullanıcıyı başka yöntemlere yönlendiriyor.
VATH’ın Bauthermografie Yönergesi de aynı sınırı çiziyor: Isı köprülerinin niteliksel tespiti içeriden ve dışarıdan mümkünken, niceliksel değerlendirmeler „ilke olarak sadece içeriden, ek ölçüm yöntemleri kullanılarak” yapılabilir.
Görüntüde neden bir U-değeri yok
Bir U-değeri, sıcaklık farkı başına ısı akısı yoğunluğudur. Bir termal kamera ısı akısı yoğunluğu ölçmez — bir ışınım yoğunluğu ölçer ve bundan bir yüzey sıcaklığı hesaplar.
Yüzey sıcaklığından ısı akısına geçiş için tam olarak bu yüzeydeki ısı geçiş katsayısına ihtiyaç vardır. Bu, dışarıda ne bilinir ne de sabittir: rüzgâra ve gökyüzüyle ışınım alışverişine bağlıdır. Buna ek olarak yapı elemanı ısı depolar — sıcaklık dalgası dış iklime göre saatlerce gecikmelidir.
Ayırt ediciliğin gerçekte ne kadar kaba olduğunu camlar üzerinden bir örnek gösteriyor: Tek cam, kaplamasız çift cam ve modern ısı yalıtımlı cam termografik olarak birbirinden ayırt edilebilir. Ancak U = 1,3 olan bir ısı yalıtım camı ile U = 1,1 W/(m²·K) olan bir cam ayırt edilemez. Büyüklük mertebeleri evet, ondalık basamaklar hayır.
Mevcut binalarda U-değerini ölçen yöntem
Bir tane var: ISO 9869-1‘e göre ısı akısı ölçümü. Bir ısı akısı plakası, daha kararlı sıcaklığa sahip tarafa — pratikte içeriye — monte edilir ve ardından beklenir. Norm aynı anda üç koşul talep eder:
- Ölçüm süresi en az 72 saat.
- Test sonundaki U-değeri, 24 saat öncekinden en fazla yüzde 5 sapmalıdır.
- Ölçüm süresinin ilk ve son üçte ikisinden elde edilen değerler birbirinden en fazla yüzde 5 sapmalıdır.
72 saat, kararlı koşullarda geçerli minimumdur; gerçekçi olan bir ila iki haftadır. Araştırmalar dört ila beş günde, kışın ise on güne kadar yakınsama tespit etmiştir. Ve bu durumda bile toplam belirsizlik yaklaşık yüzde 15 olarak kalır.
Buradan sunulan her termogram için şu ilke çıkar: Bunun için özel olarak tasarlanmış, günlerce süren temas yöntemi bile U-değerini ancak yaklaşık yüzde 15 doğrulukla verebiliyorsa, saniyeler içinde bir görüntü üreten ve ısı akısını hiç ölçmeyen bir yöntem bunu daha doğru veremez.
Kullanılabilir bir çekim için gerekenler
| Koşul | Gereklilik | Kaynak |
|---|---|---|
| İç/dış sıcaklık farkı | ≥ 15 K önerilir | VATH 2023 |
| Isıtma bekleme süresi | yarı-durağan — yapı tipine bağlı olarak birkaç güne kadar | VATH 2023 |
| Rüzgâr | yaklaşık 2 m/s’den itibaren anlamsız | VATh 2011 |
| Güneş | etkisi olmamalı, öncesindeki saatlerde de | VATH 2023 |
| Gökyüzü | kapalı olmalı; açık gökyüzünden kaçınılmalı | Uzman literatür |
| Hava durumu | durağan, 3 ila 7 gün gecikme | Uzman literatür |
| Kameranın mutlak ölçüm doğruluğu | 2 K (± % 2), önerilen 1 K | VATH 2023 |
Son satır bu yazının en önemli sayısıdır. İki Kelvin’in altında iddia edilen her iyileşme bir termal kamerayla kanıtlanamaz — bu, cihaz doğruluğunun içindedir.
Yayınım katsayısı: içeride önemsiz, dışarıda belirleyici
Geçirgen olmayan yüzeyler için ε + ρ = 1 geçerlidir. Yayınım katsayısı ne kadar düşükse, kamera nesne yerine o kadar çok çevreyi ölçer. Burada genellikle göz ardı edilen şey: Aynı hata içeride ve dışarıda tamamen farklı ağırlıkta etki eder.
| Durum | gerçek ε | Kamerada ayarlı | Hata |
|---|---|---|---|
| İçeride, duvar 17 °C, yansıyan 20 °C | 0,90 | 0,95 | +0,2 K |
| Dışarıda kapalı gökyüzü, duvar 5 °C, yansıyan 0 °C | 0,90 | 0,95 | −0,3 K |
| Dışarıda açık gökyüzü, duvar 5 °C, yansıyan −50 °C | 0,90 | 0,95 | −2,2 K |
| Dışarıda açık gökyüzü, aynı duvar | 0,85 | 0,95 | −4,4 K |
| Dışarıda açık gökyüzü, galvanizli oluk 5 °C | 0,10 | 0,95 | −47 K |
0,05 kadar yanlış ayarlanmış bir yayınım katsayısı içeride 0,2 K’nin altına mal olur ve önemsizdir. Aynı hata dışarıda açık gökyüzünde 2 K’nin üzerine mal olur — ve bu, ısı köprüsü ya da yenileme başarısı olarak yorumlanan büyüklük mertebesindedir.
Metaller ε açısından yaklaşık 0,02 ile 0,3 arasındadır. Böylece tam olarak ısı köprüsü şüphelenilen noktalar etkilenir: alüminyum çerçeveler, saçak sacları, yağmur olukları, panjur kutuları, galvanizli yapı elemanları.
Yansıyan çevre sıcaklığı
Kameranın bu payı hesaptan çıkarabilmesi için yüzeyde neyin yansıdığını bilmesi gerekir. Yaygın hata, dışarıda dış hava sıcaklığını girmektir. Bu yanlıştır: açık gökyüzünde yaklaşık −50 ila −60 °C’lik „soğuk gökyüzü ışınımı” yansır. Alan açısından gökyüzü güneşi geride bırakır — açık havada bile yansıyan sıcaklık genellikle 0 °C’nin altındadır, güneşli bir günde bile.
Bu, buruşturulup tekrar düzleştirilmiş bir parça alüminyum folyo ile belirlenir: kamera ε = 1’e ayarlanır, folyodaki sıcaklık okunur, değer yansıyan sıcaklık olarak girilir.
Bu hata alansal olarak etki eder. Yapıyı değiştirmeden tüm görüntüyü kaydırır — ve bu yüzden öncesi/sonrası karşılaştırmalarda özellikle sinsidir. Bir model hesabı: duvar 5 °C, gerçekte yansıyan −50 °C, kamera 0 °C’ye ayarlanmış, sonuç 5,0 °C yerine 0,9 °C olur. Hiçbir şey göze çarpmadan dört Kelvin’in üzerinde fark.Bir yenileme başarısını taklit etmenin yedi yolu
Aşağıdaki noktaların hepsi, yapı elemanında hiçbir şey değişmemiş olsa da görünürde bir iyileşme yaratır:
- Renk skalası. En etkili kaldıraç. Çok geniş ölçeklendirmeyle her enerji kaçağı düşük enerjili bir eve, çok dar ölçeklendirmeyle düşük enerjili bir ev bir felakete dönüşür. Dar öncesi, geniş sonrası — ve başarı yalnızca görüntü işlemede ortaya çıkar.
- Rüzgâr. Yüzey sıcaklıklarını eşitler ve ısı köprülerini kaybettirir. Rüzgârlı bir sonrası çekimi, sakin havadaki bir öncesi çekiminden daha iyi görünür.
- Kapalı yerine açık gökyüzü. Açık gökyüzü altında gökyüzüne dönük yüzeyler o kadar güçlü soğur ki kötü yalıtım iyi gibi görünür.
- Farklı saat. Farklı günün saatlerinde alınan iki çekim, aynı hava sıcaklığında bile soğuma döngüsünün farklı noktalarını yakalar.
- Farklı iç sıcaklık. Daha az sıcaklık farkı, daha az kontrast demektir. Görüntü düzleşir ve daha homojen, yani „daha iyi yalıtılmış” görünür.
- Mobilya ve tablolar. Kaldırılmış bir tablo, eksik yalıtım gibi görünen soğuk bir leke bırakır. Bu nedenle: duvar eşyaları en az altı saat önceden kaldırılmalı — her iki çekimde de aynı şekilde.
- Değişmiş bir yayınım katsayısı. Bina fiziği açısından en sinsi nokta. İki çekim arasında boyanır, sıvanır veya kaplanırsa ε değişir — ve dolayısıyla ısı akısında hiçbir değişiklik olmadan okunan sıcaklık da değişir. Yayınım katsayısını düşüren bir kaplama, termogramda var olmayan bir sıcaklık düşüşü yaratır.
Güvenilir bir öncesi/sonrası karşılaştırmanın taşıması gereken koşullar
Temel fikir: görüntüleri karşılaştırmak değil, sıcaklık farkından bağımsız bir büyüklük kullanmak.
Bu, DIN 4108-2’ye göre sıcaklık faktörüdür: fRsi = (Θsi − Θe) / (Θi − Θe). Bu, yapıya özgü bir büyüklüktür ve o an geçerli olan sıcaklık farkından bağımsızdır. Bilinen sınır değer fRsi ≥ 0,70, içeride 20 °C ve dışarıda −5 °C olduğunda 12,6 °C’nin üzerinde bir yüzey sıcaklığına karşılık gelir.
Önemli bir kısıtlama: yapı elemanı nedeniyle oluşan faz kayması yüzünden, anlık ölçülen sıcaklıklardan yapılan hesap genellikle anlamsız değerler verir. Kullanılabilir hale gelmesi ancak geçmiş sıcaklık seyirleriyle mümkündür — ısı köprüsü bölgelerinde altı ila sekiz saat aralığında. İç ve dış sıcaklık için veri kaydedici olmadan sıcaklık faktörü de güvenilir değildir.
Buna ek olarak: içeriden ölçmek gerekir. İç hava ile yüzey arasındaki ısı direnci dışarıdakinin yaklaşık iki katıdır, kontrastlar buna uygun olarak daha güçlüdür ve ne rüzgâr ne yağmur ne de gökyüzü ışınımı vardır. Yalnızca dış çekimlerden oluşan bir kanıt, baştan itibaren mevcut en zayıf varyanttır.
Son olarak bir anlamlılık eşiği. İddia edilen iyileşme, belirsizliklerin toplamından büyük olmalıdır: ±2 K cihaz doğruluğu, dışarıda açık gökyüzünde yayınım katsayısından 2 ila 4 K, yansıyan sıcaklıktan 4 K’ye kadar. Pratikte bu şu anlama gelir: İki dış termogramın öncesi/sonrası karşılaştırması neredeyse hiçbir zaman bir yenileme başarısının kanıtı olarak işe yaramaz.
Gerçekten enerji konusuysa, termografi yanlış araçtır. O zaman önlem öncesi ve sonrası ISO 9869-1’e göre bir ısı akısı ölçümü veya hava koşullarına göre düzeltilmiş bir tüketim analizi gerekir. Termografi bu noktada tam olarak yapması gerekeni yapar: nerede ölçüm yapılması gerektiğini gösterir.
Sunulan her termograma sorulacak dört soru
- Her iki görüntüde de skala uç değerleri belirtilmiş mi ve aynı mı? Aynı renk paleti mi kullanılmış?
- Yayınım katsayısı ve yansıyan sıcaklık belgelenmiş mi? VATH yönergesi bunu talep eder. Eksikse çekim izlenebilir değildir.
- Her iki çekimin hava durumu, saati, iç sıcaklığı ve konumu kaydedilmiş ve karşılaştırılabilir mi?
- Çekimler arasında yüzeye bir şey uygulanmış mı? O zaman yayınım katsayısı yeniden belirlenmiş olmalı — aksi halde karşılaştırma fiziksel olarak geçersizdir.
Kaynaklar
Uygulama kapsamının sınırlandırılması, ISO 6781’in serbestçe erişilebilir kapsam metninden alınmıştır; DIN EN 13187 ve DIN EN ISO 6781-1’in tam metinleri ücretlidir ve incelenmemiştir. Bu nedenle ISO 6781-1’den bilinçli olarak tek bir sınır koşulu sayısı bile alıntılanmamıştır. ISO 9869-1’e göre ölçüm süresi ve kesme kriterlerine ilişkin bilgiler, serbestçe erişilebilir norm önizlemesinden ve uzman yayınlarından alınmıştır; yaklaşık yüzde 15’lik belirsizlik bilgisi ise norm metninden değil, İngiliz Building Research Establishment’ın bir yöntem incelemesinden alınmıştır.
Yayınım katsayısı ve yansıyan sıcaklığa ilişkin hata tabloları, geniş bant yaklaşımındaki ışınım dengesine dayanan kendi model hesaplamalarımızdır. Büyüklük mertebelerini yansıtırlar, gerçek bir kameranın ölçüm değerlerini değil.
Uygulama makalelerinde dolaşan birkaç sayı bilinçli olarak alınmamıştır — 24 saatlik bir ön ısıtma süresi, 3 m/s’lik bir rüzgâr sınırı ve güneş ışınımı için bir ya da üç saatlik bir kural. Bunlar orada dernek yönergelerine atfedilmekte, ancak yönergelerde yer almamaktadır.