Měření Emisivity Stavebních Materiálů

28.11.2025

Praktické zjištění povrchové teploty a emisivity u lesklých materiálů pomocí infračervené termografie se v současné době provádí tak, že se jejich povrch opatří materiálem se známou hodnotou emisivity.

Uvedené veličiny je však možno určit bez pomoci materiálů se známou hodnotou emisivity: pomocí infračerveného záření, které je odráženo lesklým povrchem a detekováno termografickým zařízením.

Praktické zjištění emisivity a povrchové teploty u materiálů pomocí infračervené termografie se v současné době provádí tak, že se jejich povrch opatří materiálem se známou hodnotou emisivity (například samolepicí fólií, event. barevným nástřikem ve spreji) - viz [1].

Toto je však poměrně problematické u lesklých materiálů. To proto, že na pořízeném termogramu měřené plochy lesklého materiálu se nám infračervené záření okolních objektů odráží.

Tento problém nastává také v případě zjišťování hodnoty emisivity prováděného za použití kontaktního teploměru tak, jak je uvedeno v [1].

Čtěte také: Jak správně ohlásit emise kotle?

Hodnota povrchové teploty zjištěná v místě materiálu se známou hodnotou emisivity je však zatížena určitou nepřesností, která je dána tím, že tento materiál má ve většině případů jinou emisivitu než materiál lesklý.

Následkem toho a působením zdánlivě odražené teploty (oblohy, okolních budov či vegetace) zde dochází k rozdílnému ochlazování (resp. ohřívání) v důsledku sdílení tepla sáláním mezi měřenými body a okolím.

To pak způsobuje rozdílné povrchové teploty v obou uvedených místech.

Rozdíl zjištěných povrchových teplot je tím větší, čím větší je rozdíl hodnot emisivity obou materiálů.

Nepřesné určení povrchových teplot zapříčiněné rozdílnými hodnotami emisivity obou materiálů se projevuje také při praktických termografických měřeních v exteriéru.

Čtěte také: Postupy měření emisí 2T

Pořídíme termografický snímek oblohy a okolních objektů (např., které se nám na měřeném lesklém materiálu odrážejí (tzv. přímá metoda určování zdánlivě odražené teploty) - viz [1].

Na tomto termogramu vybereme čtyři referenční body s rozdílnou teplotou - např. v místě oblohy, okolní zástavby či vegetace (Obr. 2.).

Následně provedeme měření na lesklém povrchu.

Termokamerou zaostříme odraz tak, aby odpovídal zrcadlově termogramu okolí pro určení odražené teploty přímou metodou (viz bod 1.).

Na tomto termogramu vybereme čtyři totožné zrcadlově obrácené referenční body (Obr. 3. až Obr. 6.).

Čtěte také: LPG emise Zlín a Fryšták

Základní podmínkou pro použití této metody je schopnost zaostřit odrazy infračerveného záření na měřeném povrchu.

To je možno za předpokladu, že měřený povrch je dostatečně hladký a lesklý (například sklo, leštěný plech z jakéhokoliv kovu apod.).

Pokud tomu tak není, nelze pomocí termografického systému ostře zaměřit příslušné body, což má za následek nepřesnost v určení emisivity měřeného povrchu.

V termografickém systému pak u čtyř měřených bodů simulujeme výsledky měření povrchových teplot v závislosti na různých hodnotách odražené teploty a emisivity povrchu.

Ty hodnoty povrchových teplot, které termografický systém vyhodnotil jako stejné, nebo přibližně stejné s určitou přesností, jsou konečnou povrchovou teplotou lesklého materiálu.

Tomu pak odpovídá příslušná emisivita (Tabulka 2. a Tabulka 3. resp.

Pro měření povrchové teploty a hodnoty emisivity lesklého materiálu bylo určeno izolační dvojsklo.

V termografickém systému je třeba zadat hodnotu vzdálenosti měřených čtyř bodů.

A to nejen na termografickém snímku okolních objektů, které se na měřeném lesklém materiálu odrážejí, ale také na termografickém snímku lesklého povrchu.

Je třeba si uvědomit, že měřena není plocha lesklého povrchu, která je vzdálena od termokamery pouze cca 1 m, ale mnohem vzdálenější odraz (Obr. 3. až Obr. 6.).

Z porovnání hodnot povrchové teploty změřené pomocí kontaktního povrchového čidla, která činila θkont = +4,9 °C (viz Tabulka 1.) a povrchové teploty zjištěné termokamerou metodou čtyř bodů, kde θir,4 = +3,8 °C (Tabulka 3., resp. Graf 1.) plyne, že se liší o 1,1 °C, což potvrzuje správnost uvedeného postupu.

Tento rozdíl mezi určenou povrchovou teplotou pomocí kontaktního čidla θkont = +4,9 °C a povrchovou teplotou zjištěnou termokamerou metodou čtyř bodů θir,4 = +3,8 °C je způsoben zřejmě rozdílnou hodnotou emisivity samolepicí hliníkové pásky, fixující teplotní čidlo k povrchu lesklého materiálu a hodnotou emisivity povrchu lesklého materiálu.

Rozdíl zjištěných povrchových teplot je tím větší, čím větší je rozdíl hodnot emisivity obou materiálů.

Velký vliv na výslednou povrchovou teplotu pak má velikost průměrné zdánlivě odražené teploty.

Hodnota emisivity určená termokamerou metodou čtyř bodů činila ε4 = 0,89 (Tabulka 3., resp.

Výhodou výše uvedené metody čtyř bodů je skutečnost, že v důsledku detekce odraženého infračerveného záření dojde k eliminaci nepřesností v určení povrchových teplot, která je zapříčiněna rozdílnými hodnotami emisivity etalonu a měřené plochy.

Celý tento proces termografického zjišťování povrchové teploty a emisivity u lesklých materiálů je poměrně pracný.

Proto by bylo vhodné rozšířit příslušné programy v termografických systémech o algoritmy umožňující propojení termogramu okolí s termogramem odrazu.

Na základě vhodně zvolených čtyř bodů okolí a odrazu by pak termografické systémy vyhodnotily povrchové teploty v závislosti na různých hodnotách odražené teploty a emisivity povrchu.

Ty hodnoty povrchových teplot, které by algoritmus vyhodnotil jako stejné (s určitou přesností), by byly skutečnými povrchovými teplotami měřeného lesklého materiálu.

Termovizní Měření

Termovizní měření je bezkontaktní měření teploty. Lze měřit jak vzdálenější a nepřístupné povrchy tak i elektrická zařízení v provozu pod napětím. Termovizní měření je schopno zaznamenat mnohem rychleji teplotní změny než kontaktní měření. Rozborem teplotního pole je pak možné posoudit stav zařízení.

Termokameru lze využít mimo jiné ke kvalitativnímu určování nepravidelností teplot v obvodových pláštích budov. Tato metoda využívá infračervené části spektra a je založena na skutečnosti, že každá nepravidelnost v tepelně technických vlastnostech materiálu tvořícího obvodový plášť se projeví odchylkami v rozložení povrchové teploty na vnější stěně objektu. Rozložení teplot je na termogramu odlišeno barevně. De facto se jedná o nepravé barvy. Smyslem je jasná a přehledná vizualizace rozložení povrchových teplot na objektu. Skutečné vyhodnocení ale tak jednoduché a jasné není. Je k němu nutná znalost stavební fyziky, ale i zákonitostí šíření infračerveného záření a emisivity jednotlivých materiálů. Zejména emisivita může značně ovlivnit vzhled termogramu a výrazné rozdíly v zobrazované teplotě.

Použitelné např. ke zjišťování stavu obvodového zdiva staveb, místa úniku tepla i případných prasklin ve zdivu. Vhodné například před pořízením nemovitosti nebo před kolaudací. Skutečná struktura zdiva pod omítkou. Z praktického uživatelského hlediska se při vyhodnocování nejčastěji používá kvalitativní metoda, která není zaměřena na kontrolu skutečné povrchové teploty objektu, ale na zjištění teplotních rozdílů.

Na ilustračních snímcích se pomocí termokamery jasně odhalí závady v tepelně-izolačních vlastnostech budov. U tohoto domu se zřetelně ukázala nedostatečná tepelná izolace okenních rámů. Při zjišťování podkladů pro projekt dodatečné tepelné izolace budovy termokamera poskytne dostatek informací.

Termokamerou lze rychle změřit povrchovou teplotu objektu a odhalit zjevná i skrytá a překvapivá místa úniku tepla. Termokamera již mnohokrát bezpečně odhalila skryté závady v elektroinstalaci.

Vliv Parametrů na Přesnost Měření

Při termovizním měření je nutné si neustále důsledně uvědomovat, co termovize dělá. Termovize snímá v určitém úhlu a z určité vzdálenosti emitované tepelné záření o vlnové délce dané vlastnostmi snímacího zařízení a tento tepelný tok vizualizuje do určeného barevného spektra. Množství tepelného záření emitovaného tělesem je závislé na emisivitě povrchu (emisivita některých materiálů tak, jak se uvádí v ČR, bez závislosti na vlnové délce, ve které platí, je v příloze 2, v příloze 3 je pak emisivita některých materiálů v závislosti na vlnové délce, při které byla zjišťována), na úhlu snímání, na snímané vlnové délce (existují různé kamery, které jsou citlivé na různé vlnové délky, obecně se rozdělují na krátkovlnné a dlouhovlnné), na teplotě povrchu.

Kvalita měření je pochopitelně závislá na mnoha různých parametrech, které mohou ovlivnit kvalitu měření.

Emisivita je vlastnost materiálu souvisící s jeho schopností emitovat tepelné záření.
Teplota okolí má vliv na absolutní vyčíslení teploty měřeného předmětu.
Vzdálenost od měřeného objektu má vliv na absolutní vyčíslení teploty měřeného předmětu.
Teplota okolních předmětů má opět vliv na absolutní vyčíslení teploty měřeného předmětu.

Emisivita a Její Vliv

Emisivita je vlastnost závislá na mnoha parametrech, je závislá mimo jiné i na vlnové délce emitovaného tepelného záření. Obecně platí, že u dlouhovlnných termovizních systémů (vlnová délka 5 - 12 µm) není takový rozdíl mezi jednotlivými materiály, zejména není rozdíl mezi světlou a tmavou barvou. Teoreticky by neměl být rozdíl žádný, ale tmavší barva lépe přijímá sálavé teplo okolí, proto bývá menší teplotní rozdíl na termogramu patrný. Jiné to je, pokud je barevné rozlišení provedeno jiným materiálem.

Pokud jde o materiály s vysokou emisivitou jako je dřevo, omítka, kámen, cihla apod., není chyba v měření, pokud se emisivita nastaví nepřesně, nijak veliká. U materiálů s nízkou emisivitou, což je například hliníkový plech, ale i mnoho dalších materiálů, může mít nepřesné nastavení emisivity velký dopad na měření.

Při vyhodnocování termogramů je nutné rozlišovat jednotlivé materiály, a buď u různých povrchů změnit při vyhodnocování v počítači emisivitu těchto povrchů, nebo dva rozdílné povrchy mezi sebou neporovnávat.

Při snímání je nutné si uvědomit, že emisivita má směrovost (emisivita závisí na úhlu vyzařování a je pod každým úhlem jiná - každé těleso vyzařuje určité množství energie, což je závislé na úhlu vyzařování). Obecně opět platí, že obvykle je emisivita přibližně konstantní v úhlu do 60° od kolmice, u většiny materiálů dokonce do 45°, pod většími úhly pak emisivita již výrazně klesá a těleso má zdánlivě nižší povrchovou teplotu. Na tuto vlastnost je potřeba dávat pozor zejména při měření dvou na sebe kolmých stěn a rohů stěn, kdy bychom, aby obě stěny byly porovnatelné, měli měřit z takové pozice, aby obě stěny svíraly s měřícím paprskem stejný úhel. Při měření z jiného úhlu se pak stává, že ta stěna, která je měřena pod menším úhlem, vykazuje nižší povrchovou teplotu a zdánlivě tak lépe izoluje.