Тепловизор что это такое для чего и как пользоваться
Как проверить свой дом или квартиру с помощью тепловизора на утечки тепла: гайд и примеры термограмм
В холодное время года как никогда важным становится качественный обогрев жилого помещения. И на важное место выходит поиск и устранение утечек тепла, изоляция мостов холода и возможных огрехов в строительстве. Это один из видов энергоаудита, в котором поможет нам мобильный тепловизор. Разбираемся с основами энергоаудита и пробуем самостоятельно проверить квартиру или дом на утечки тепла.
Содержание
Для чего нужно проводить термоинспекцию жилого помещения?
Действительно, с какой целью следует проводить термоинспекцию жилого помещения? Все достаточно просто. Если тепло из нагретого жилища будет «улетать» на улицу, такая ситуация как минимум приведет к повышенному расходу энергии для обогрева (газ/электричество/горячая вода), а как максимум — к заметному снижению комнатной температуры и промерзанию стен помещения. Улучшать существующую систему необходимо в комплексе, прочищая или заменяя батареи отопления, заменяя старые окна на пластиковые со стеклопакетами, утепляя швы, стыки и углы помещения, теплоизолируя все возможные места утечек. А для этого нужно будет провести инспекцию и выявить возможные места утечек.
Что же такое мобильный тепловизор и как с его помощью искать проблемы
Современные доступные и недорогие тепловизоры для смартфонов дают возможность самостоятельно оценить ситуацию с теплоизоляцией в помещении. Существует несколько разновидностей тепловизионных камер для бытовых целей. Речь идет как автономные устройства, так и про приставки для смартфонов или планшетов. Существуют даже смартфоны с уже установленной тепловизионной камерой. Практически все доступные модели на рынке оснащены тепловизионными матрицами, с разрешением и частотой обновления, обеспечивающими приемлемое отображение для инспекции помещений. И практически все модели позволяют сохранять снимки и видео для последующего анализа.
Глубоко вникать в принципы работы тепловизионной матрицы я не буду, но остановлюсь подробнее на типовых проблемах с утеплением помещения и возможных местах утечек тепла. Для начала можно выделить распространенные утечки тепла от пластиковых окон и балконных дверей. Зачастую при установке исполнители работ торопятся и не уделяют должного внимания заполнению теплоизолирующими материалами дверные коробки и оконные рамы, допуская места, где теплый воздух беспрепятственно вырывается наружу, а в помещение поступает холодный воздух.
На термоснимках хорошо видно, что из-под подоконника выходит воздух комнатной температуры (18°С) при уличной средней температуре около 11°С. Это заметно выстужает комнату и при ветреной или морозной погоде находиться в комнате будет некомфортно. Далее подробнее рассмотрим различные варианты типичных проблем для частных и многоквартирных домов.
Термоинспекция жилого дома или коттеджа
В частном строительстве ошибки в проектировании и строительстве часто приводят к серьезным проблемам, в том числе и с отоплением. Основная утечка тепла в доме или коттедже происходит через крышу. Также в обязательном порядке смотрим утепление кладки, стен, жилых пристроек, стыков и т.д. Особое внимание — окнам и перекрытиям. Не лишним будет оценить ситуацию и изнутри помещения. На фотографии хорошо видно недостаточную термоизоляцию стен, нарушение монтажа ветро- и парозащиты под крышей.
Тепловизионная матрица позволяет получить картину распределения температур в целом. Горячие места подсвечиваются, можно выбрать контрастную цветовую схему (палитру), установить температурные границы от и до для отображения на экране. При осмотре крыши и пространства под козырьком становятся хорошо видны места утечек с нарушением теплоизоляции стыка участка стены и крыши.
 |  |
Термоинспекция многоквартирного дома
Что касается многоэтажных домов, то проблем с сохранением тепла достаточно много, как впрочем и других коммунальных проблем. Начинать анализ следует с осмотра подъезда и входной двери, как первых барьеров на пути холода. Далее нужно осмотреть наружные стены и окна. Если оценивать именно панельные дома, то большая часть утечек тепла происходит из-за нарушения изоляции швов между панелями. Также часто попадаются нарушения при установке пластиковых окон. Подтвердить утечки тепла следует и изнутри помещения — просто сравнив результаты внутреннего и уличного замеров.
 |  |
Утечки в окнах, дверях, швах, стыках стен помещения
Надо понимать, что при просчетах проекта зданий (квартиры, дома, помещения) возможные утечки тепла осуществляются через несущие конструкции — так называемые «мосты холода». На снимках примеры утечек через стыки и швы стен офисного здания. Даже при исправно работающем отоплении в углу помещения всегда холодно, а сотрудники жалуются: «дует».
Обратите внимание как «светится» излучаемым теплом стык шва в панельном доме. А в квартире будут постоянно холодные (ледяные!) полы. И просто утеплить пол со стороны квартиры будет мало — нужно в обязательном порядке теплоизолировать этот самый шов. И такая ситуация в целом справедлива для остальных похожих случаев.
Проверка систем отопления
И если со стенами/окнами разобрались, то далее обращаем внимание на системы отопления. Достаточно важно проверить состояние и добиться эффективной работы радиаторов отопления. Тепловизор поможет найти место завоздушивания, засора, неправильно работающие элементы батареи.
Тепловизор для смартфона
Один из самых простых вариантов для самостоятельного энергоаудита может стать тепловизор для смартфона. Представляет собой небольшую приставку с камерой ИК-диапазона, которая подключается к порту USB смартфона. На фото модели Seek Thermal Compact PRO и базовая Seek Thermal Compact. Отличаются не только фокусирующей линзой, но и разрешением матрицы. По большому счету, любой из этих моделей будет достаточно для беглого осмотра помещения внутри или снаружи — большая часть термограмм из настоящей статьи получена именно с помощью этих моделей.
Смартфон со встроенным тепловизором
Удобным вариантом станет недорогой смартфон со встроенным тепловизором. В качестве примера приведу достаточно интересный смартфон Blackview BV6600 Pro со встроенным тепловизором FLIR и в защищенном корпусе. Именно эта модель представлена на заглавном фото.
Такой смартфон всегда будет под рукой и поможет провести осмотр помещения, а также сохранить в память фотоснимки или видеоролики. Ниже приведены примеры утечек тепла в дома или квартире: неутепленные углы и стыки стен, крыш, нарушения при установке окон и вентиляции, полученные с помощью Blackview BV6600 Pro.
Автономный тепловизор с Wi-Fi
Еще один хороший и проверенный вариант — это автономный мобильный тепловизор. На фотографии одна из самых удачных моделей — Seek Thermal Shot Pro с разрешением матрицы 320 x 240 точек. С помощью подобного устройства было обнаружено проблемное место в подъезде. Это был ввод газовой трубы без должной теплоизоляции. Из отверстия постоянно дуло, на морозе снижение температуры в подъезде могло достигать 5-10 градусов. Изоляцию восстановили, сквозить перестало, в подъезде в итоге заметно комфортнее.
 |  |
Заключение и выводы
Стоит ли говорить, что обнаруженные места утечек и «мосты холода» следует тем или иным способом изолировать, снижая утечки тепла из жилого помещения. Таким образом если вы желаете провести зиму в тепле, но сомневаетесь в теплоизоляции своего помещения, то лучше не ждать и провести инспекцию с помощью тепловизора. Это можно сделать самостоятельно с мобильным тепловизором. Недорогие модели доступны для заказа как из Китая и со склада в России.
С другими тестами и обзорами гаджетов, а также подборками оборудования вы можете ознакомиться по ссылкам ниже и в моем профиле.
Для чего нужен тепловизор
С помощью тепловизора можно обнаружить человека или животное в условиях плохой видимости, чем и пользуются охотники, военные, спасатели. Прибор используют также для выявления потерь тепла при строительстве зданий, ремонте жилья и нежилых объектов. Специализированные приспособления с тепловизионными датчиками помогают медикам исследовать человеческий организм, контролировать сложные технологические процессы на производстве. Возможно, и в вашей сфере с их помощью можно решать ответственные задачи.
Что это и как работает?
Для начала разберемся, как функционирует тепловизор. Принцип действия прибора базируется на том, что он фиксирует тепловое излучение объекта, приходящееся преимущественно на инфракрасный спектр, не видимый человеку. А с помощью специальной оптики (из такого материала, как германий или его более доступных аналогов) проецируется картинка, где различной температуре объекта или предмета соответствует своя цветовая гамма.
 |
В результате появляется возможность видеть то, что зрению человека недоступно. Вот почему, к примеру, охота с тепловизором возможна и ночью, и в туман, и в сильную метель. Плюс современные модели позволяют анализировать температурные значения с допустимым отклонением в 0,1 градуса Цельсия, что важно для проведения точных измерений, обеспечения безопасности и контроля различных производственных процессов.
Итак, тепловизор — устройство, которое визуализирует тепловое излучение и его распределение, позволяет увидеть картинку объектов, в спектре не видимом человеческому зрению.
 |
Виды тепловизоров:
Для военных целей и охоты
Современные наблюдательные тепловизоры используются в качестве приборов ночного видения (ПНВ). Они применяются охотниками и вооруженными силами для обнаружения целей с контрастным температурным излучением (зверей и птиц, живой силы, бронетехники).
 |
Преимущества на фоне обычных ПНВ, усиливающих слабозаметный свет:
Полезность снижается лишь в сильную жару.
Строительство и теплоизоляция
 |
Повсеместно используются приборы с тепловизионными датчиками в строительной сфере. Внешне эти приспособления отличаются от монокуляров и биноклей. Обычно они напоминают любительские видеокамеры или фотоаппараты, имеет дисплей, иногда оснащается рукояткой, напоминающей штатив.
С помощью устройства визуализации инфракрасного излучения можно:
Сегодня нередко специализированные фирмы и частные лица покупают тепловизор для энергоаудита, предлагая услуги поиска утечек тепла, к примеру, для снижения затрат на отопление.
Медицинские цели
 |
Оборудование с тепловизионными датчиками востребовано в диагностической медицине. Его применяют в нейрохирургии, онкологии (для выявления злокачественных опухолей), педиатрии, для обнаружения воспалительных процессов и т.д.
В конце «нулевых» годов тепловизоры стали одним из обязательных инструментов эпидемиологов. С их помощью обнаруживают группы людей (к примеру, в транспорте, общественных местах), инфицированных гриппом и другими заболеваниями, сопровождающимися повышенной температурой тела.
Где и кем еще используются тепловизоры?
 |
Сфера применения становится лишь шире, а сами тепловизоры совершенствуются в плане удобства эксплуатации, расширения измерительного диапазона и точности анализа. Вот самые распространенные области использования:
Тепловизоры для охоты
Содержание
Содержание
Еще каких-то 15–20 лет назад гражданские тепловизоры не воспринимались охотниками всерьез. Стоили такие девайсы неприлично дорого, при этом становились сплошным разочарованием для гордых состоятельных владельцев. Со временем технология стала по-настоящему доступной, однако перешедшие в более доступный ценовой сегмент тепловизоры теперь выдают более четкую и стабильную картинку.
Принцип работы
Независимо от конструкции и назначения, все тепловизоры визуализируют инфракрасное излучение объекта (это не «приборы ночного видения», которые усиливают видимый свет). Устройство сначала улавливает тепловые поля вокруг объектов и направляет в тепловую матрицу, потом преобразует ИК-лучи и создает на экране видимую картинку.
Из-за того, что фон, предметы и живые объекты имеют разную температуру — на выходе получается разноцветная (или черно-белая) «карта», на которой можно различить людей, животных, деревья, рельеф. Чем больше температура объекта контрастирует с температурой фона — тем более четко он будет различим на экране.
В целом конструкция тепловизора во многом напоминает строение видеокамеры. Пользоваться прибором так же просто: включаем — ориентируем камеру в нужном направлении — в реальном времени наблюдаем силуэт животного.
Охотничьи тепловизоры принято разделять на 2 типа:
Тепловизионные прицелы — это приборы, предназначенные для охоты или для решения тактических задач. Они наделены способностями оптических приспособлений, а также имеют все основные функции современного тепловизора. Например, тепловая оптика умеет определить расстояние до цели и многократно увеличить изображение, а также может записать «инфракрасное» видео для дальнейшего разбора всех выстрелов. Электронные компоненты таких приборов могут выдерживать сильную отдачу.
В отличие от обычных «гляделок», с помощью теплового прицела охотник может не только искать добычу в условиях плохой видимости, но также произвести выстрел непосредственно по тепловому контуру добычи. Однако его цена стартует с 150 000 рублей и зачастую переваливает за 400 тысяч.
Ручные тепловизоры — это приборы, которые не предназначены для крепления на оружии. Они могут быть реализованы в виде:
Чем на охоте полезен тепловизор
Чего от тепловизора ожидать не стоит
Важные характеристики для охоты
Разрешение сенсора. Цифры 640Х480, 384Х288 или 160Х120 показывают, какое количество термочувствительных элементов используется на матрице. Чем больше цифры — тем чувствительнее (и дороже) прибор. На практике: тем более детализированной получается тепловая сцена, тем больше можно увеличивать картинку зумом без потери качества, и тем более широкий угол обзора может показывать тепловизор.
Кратность. Некоторые тепловизоры дают возможность увеличить изображение, например, чтобы точнее идентифицировать добычу. Слишком большой ZOOM, не всегда помогает охотнику, так как одновременно с увеличением возрастает и «зернистость» картинки, но более высокое разрешение матрицы эту проблему решает.
Угол обзора (поле зрения). Большой угол обзора позволяет охотнику выйти на обширное открытое пространство для поиска потенциального трофея и, не перемещая прибор, увидеть на дисплее более полную картину. Хороший угол обзора тепловизора обеспечивается комбинацией двух характеристик: высоким разрешением матрицы и большим диаметром линзы, используемой в объективе.
Частота обновления кадров. Чем она выше, тем более стабильной получается картинка. Если кадры сменяются слишком медленно, то изображение движущегося животного получается размытым, отображается с задержкой, создает «шлейф». Именно малая частота обновления кадров не дает вести активную слежку, быстро перемещая тепловизор или наблюдая из едущего автомобиля.
Время работы. На охоте никто не использует тепловизор постоянно, поэтому автономности батареи в 4–5 часов пользователям хватает с запасом. Однако зимой емкость аккумуляторов падает быстрее, и есть смысл брать с собой портативный аккумулятор.
Полезные дополнения
Возможность калибровки. Эта функция помогает (в автоматическом или ручном режиме) устранить помехи и шумы, которые появляются вследствие неизбежного нагрева теплового сенсора в процессе работы.
Встроенный дальномер. Данная опция дает возможность точнее «читать» тепловую картинку, на которой привычные для человеческого глаза ориентиры не видны.
Передача данных/запись.Детально, разбирая в спокойной обстановке записанные видеоролики, можно качественно проанализировать свои действия или действия партнёров. Имея интересные динамичные кадры с охоты, вам всегда будет, что показать друзьям или чем дополнить домашний архив.
Сменная палитра. В данном случае мы можем выбрать более подходящий вариант отображения цветов в зависимости от условий использования прибора и личных предпочтений.
Эргономика и защищенность. При пешей охоте тепловизор должен быть как можно легче и компактнее. Прибор, используемый для выслеживания добычи, должен быть хорошо защищен от влаги и от механических повреждений. Поэтому для охотника автономные тепловизоры-моноблоки Seek Thermal Reveal при схожих технических характеристиках будут, однозначно, предпочтительнее устройств линейки Seek Thermal Compact (которые нужно подключать к смартфону).
Ручные тепловизоры начального уровня стоят от 22,5 до 40 тысяч рублей, но при должном обращении способны подарить нам настоящее удовольствие от охоты. Это функциональные и надежные, по-настоящему универсальные помощники, которые также могут пригодиться в охране, в медицине, на производстве и в строительстве.
Тепловизионные прицелы и приборы: как это работает
Тепловизор – это устройство, которое способно получить изображение в инфракрасном диапазоне, причем в так называемом дальнем инфракрасном диапазоне с длиной волн от 7,5 до 14 мкм. Это принципиальная разница тепловизоров от других инфракрасных приборов, таких как приборы ночного видения. Дело в том, что инфракрасный диапазон волн электромагнитного спектра имеет более высокую длину, чем диапазон, видимый человеческому глазу.
Особенностью инфракрасного диапазона является то, что в воздухе инфракрасные волны распространяются неравномерно: волны с одной длиной поглощаются, другие же могут не поглощаться вовсе. Те участки инфракрасного диапазона, где волны не поглощаются атмосферой, называются окнами прозрачности атмосферы. В этих диапазонах и работают инфракрасные приборы, в основном их подразделяют на два типа:
— дальний инфракрасный диапазон от 8 до 14 мкм;
— ближний инфракрасный диапазон 3–5 мкм, он расположен ближе к видимому спектру.
В ближнем инфракрасном диапазоне распространяется в основном отраженное излучение, причем солнце, звезды и другие источники электромагнитного излучения светятся не только в видимом диапазоне, но и в инфракрасном, иногда даже более ярко. Поэтому приборы ночного видения позволяют фиксировать изображение ночью так же хорошо, как днем. Однако приборы, работающие в ближнем инфракрасном диапазоне, не являются тепловизионными. Как уже говорилось выше, они фиксируют лишь отраженные инфракрасные волны, поэтому могут подвергаться засветке при интенсивном отраженном излучении или не показывать ничего при полной темноте, когда нет ни одного источника излучения данного диапазона.
С тепловизорами дело обстоит иначе. Тепло – это форма энергии, которая может накапливаться, передаваться и излучаться. Таким образом, любое нагретое тело обладает электромагнитным излучением, называемым тепловым. Диапазон этих волн наиболее близок именно к дальнему инфракрасному диапазону, причем распределение энергии излучения тела по спектру зависит от температуры. При повышении температуры спектральная область излучения смещается в фиолетовую сторону, а при 100 °С тело начинает раскаляться, и появляется излучение, которое становится видимым даже человеческому глазу.
В связи с этим тепловизионные приборы преобразуют тепловое излучение от объектов и местности в видимое изображение и способны давать результат даже в полной темноте. Регистрируемое тепловое излучение является двухмерным, поэтому на дисплее тепловизора изображение визуализируется как черно-белое или «псевдоцветное», где тот или иной цвет будет соответствовать той или иной фиксируемой температуре объекта.
Устройство и принцип действия тепловизора
Техническое устройство и принцип действия тепловизора очень похожи на устройство обычного фотоаппарата. Инфракрасное излучение от нагретых предметов проходит через фокусирующую оптику и фиксируется инфракрасным сенсором (матрицей), далее полученное изображение поступает в цифровой электронный блок, где оно обрабатывается и выводится на экран дисплея.
Электромагнитные волны инфракрасного диапазона распространяются в соответствии с законами оптики, поэтому фокусирующая система тепловизора собирает эти волны и фокусирует их на инфракрасный сенсор, так же как и обычная оптическая линза. Фокусирующая оптика имеет важную характеристику – угол обзора. Чем больше этот угол, тем большая часть наблюдаемой сцены попадает на экран дисплея, но вместе с тем снижается детализация изображения.
Инфракрасный сенсор или чип по своему устройству напоминает матрицу фотоаппарата, поскольку характеризуется разрешающей способностью, которая указывается в количестве пикселей. Чем выше разрешение, тем более детализированное изображение получается. Разрешающая способность подобных датчиков ниже, чем у оптических, примерно 160х120 или 320х240 пкс. У наиболее современных моделей разрешение может составлять до 1024х768 пкс.
Очень важной характеристикой инфракрасного сенсора является динамический диапазон. Это диапазон температур, в пределах которого все объекты с такими температурами будут отображаться на дисплее.
Цифровой электронный блок обрабатывает полученное от инфракрасного сенсора изображение, убирает помехи и шумы, например вызванные собственным излучением воздуха, накладывает на изображение полезную информацию и различные данные, а также может выполнять ряд дополнительных функций (фото-, и видеозахват, выделение особо нагретых областей и т.д.)
Дисплей тепловизора тоже имеет ряд важных характеристик: диагональ, яркость и разрешение. Разрешение дисплея может не совпадать с разрешением инфракрасного сенсора, тогда итоговое изображение будет искажено. Например, если разрешение дисплея будет ниже инфракрасного сенсора – может пострадать детализация, если разрешение дисплея будет выше инфракрасного сенсора – станет заметным некорректное расстояние до объектов.
Необходимо заметить, что в работе тепловизионного оборудования есть своя специфика, например оно не дает изображения через стекло, воду или блестящие объекты, так как эти поверхности действуют как зеркала в системе.
Тепловизоры делятся на две категории: стационарные и переносные. Стационарные – это, как правило, тепловизоры третьего поколения, на основе матриц полупроводниковых приемников, для нормального функционирования которых часто используется азотное охлаждение.
Переносные – это наиболее современные тепловизоры, на базе неохлаждаемых микроболометров. Они более эффективны и во многом превосходят по функциональности стационарных собратьев.
Болометр – это тепловой приемник оптического излучения, который был изобретен в 1878 г. американским астрономом, физиком, пионером авиации Сэмюэлем Припонтом Лэнгли (1834–1936 гг.) Принцип действия прибора основан на изменении электрического сопротивления термочувствительного элемента вследствие нагревания его под воздействием поглощаемого потока электромагнитной энергии.
Проще говоря, главным компонентом болометра является очень тонкая, затемненная для лучшего эффекта поглощения пластинка, проводящая электрический ток. Эта пластинка из-за своей малой толщины довольно быстро нагревается под воздействием электромагнитного излучения, и ее сопротивление повышается. На основе болометра базируется большинство современных тепловизоров.
Неохлаждаемые инфракрасные детекторы делятся на классы: микроболометры, ферроэлектрики и другие типы. В свою очередь, микроболометры делятся на два подкласса – это микроболометры на оксиде ванадия (VOx), используемые в основном в США, и микроболометры на аморфном кремнии (a-Si). Ферроэлектрики также подразделяются на два подкласса – использующие толстопленочную технологию (Thick Film BST) и тонкопленочную технологию (Thin Film PLZT). К другим типам неохлаждаемых инфракрасных детекторов можно отнести Poly-SiGe и приемники на солях свинца.
Микроболометры на оксиде ванадия более чувствительные и работают при более низких температурах, их используют, как правило, для измерительных приборов. Пожарным и спасательным подразделениям высокая точность получаемой температуры не так важна, как высокая частота снимаемой информации, и для этой роли идеально подходят микроболометры с аморфным кремнием. Ферроэлектрики же значительно проигрывают микроболометрам.
Тепловизор является довольно дорогостоящим оборудованием, около 90% стоимости прибора приходятся на объектив и инфракрасный сенсор. Производство неохлаждаемых инфракрасных чувствительных элементов – очень наукоемкий и высокотехнологичный процесс. А в объективах используются редкие и дорогие материалы, такие как германий (Ge). В отличие от стекла германий обладает прозрачностью в инфракрасной области спектра, поэтому металлический германий сверхвысокой чистоты имеет стратегическое значение в производстве оптических элементов инфракрасной оптики. Именно поэтому в мире существует немного производителей, которые могут себе позволить содержать такое производство.