Dřevěné a montované konstrukce, Technologie

Akustická kamera pro diagnostiku dřevostaveb

Na konferenci Dřevostavby v praxi představil Dřevařský ústav ve spolupráci s IHD Drážďany možnosti diagnostiky budov pomocí akustické kamery. Vizuální zobrazení zvuku je zajímavým diagnostickým nástrojem. Akustická kamera je zařízení, které se používá pro mapování hluku v krajině, v objektu, v provozu nebo u produktu.

Zvuk v obraze
Existují hlukové mapy v průmyslových či obytných zónách, v dopravě, v automobilovém průmyslu, ve strojírenství například ke stanovení závady stroje, ve stavebnictví k nalezení stavebních detailů se špatnou zvukovou izolací apod. Zařízení („kamera“) určí pozici a zdroj hluku tím způsobem, že měří hladinu akustického tlaku a jeho výši zobrazí formou různě barevných ploch. Speciální soustava mikrofonů je napojena na dekodér, který převádí signál do obrazu. Mikrofony zachycují různý rozsah frekvencí, měří je a dokážou rozlišit v čase a prostoru jejich intenzitu. Kamera tedy dokáže v komplexním prostorovém uspořádání najít neznámý zdroj hluku a stanovit jeho podíl na celkové hlučnosti. Zobrazením akustické energie u jednotlivých zdrojů hluku se mohou identifikovat prioritní a podružné zdroje, dají se lokalizovat netěsnosti v konstrukcích, stanovit „klasické“ stavebně-akustické vlastnosti, prostorovou akustiku, dobu dozvuku, oblasti se zvýšenou hladinou zvuku nebo zesílenou absorpcí, také emise zvuků způsobených chůzí po podlaze nebo po schodech.

Rohové napojení konstrukcí. Použitím termokamery snadno zjistíme rozložení povrchových teplot konstrukcí. Jednotlivé teplotní stupně mají přiřazenou určitou barvu. Z obrázku je pak na první pohled vidět, kde je povrchová teplota nejnižší, a naopak kde nejvyšší.Rohové napojení konstrukcí. Použitím termokamery snadno zjistíme rozložení povrchových teplot konstrukcí. Jednotlivé teplotní stupně mají přiřazenou určitou barvu. Z obrázku je pak na první pohled vidět, kde je povrchová teplota nejnižší, a naopak kde nejvyšší.

Je to tedy další cesta pro diagnostiku budov při řešení zvukové izolace. Stavitel se tak může zaměřit na hlavní zdroj problému, navrhnout optimální řešení pro nápravu a tím ušetřit čas náhodným hledáním a snížit investice do oprav.

Jednou z variant uspořádání mikrofonů kamery je tvar koule. Konkrétně zde s 96 mikrofony, dosahem měření 0,5–25 m a rozsahem frekvencí 200–10 kHz. Zařízení dokáže zachytit obraz celého zvukového pole, určí prostorové souvislosti, rozliší původní a odražený signál, naměřené hodnoty jsou jednoznačné a rychle získané. Vysoké množství získaných dat vyžaduje zkušenosti technika při interpretaci výsledků. 

Termokamera odhalí nejslabší místa konstrukce z pohledu tepelněizolačních vlastností pomocí kontrastního barevného zobrazení. Pohled na štítovou stěnu dřevostavby pomocí termokamery – jednotlivé materiály použité v sendvičové konstrukci mají odlišné tepelněizolační vlastnosti. Problematické je v tomto případě napojení stěny na stropní konstrukci, kde je únik díky tepelnému mostu největší.Ukázka akustické kamery Dřevařského ústavu a IHD Drážďany

Teplo v obraze pomáhá i akustice
Další „obrazovou“ diagnostickou metodou je známější termografická analýza. Barevně zobrazované plochy nasnímané termokamerou nezachycují zvuk, ale teplo. Přesněji úniky tepla z budov způsobené nedostatečnou nebo nevhodnou tepelnou izolací, horší kvalitou a nesprávným způsobem zabudování otvorových výplní, nekvalitními stavebními materiály (např. spojovací nebo lepicí prostředky), nevhodně navrženou skladbou stavebních materiálů a někdy i nekvalitním řemeslným zpracováním. Dá se předpokládat, že v místech, kudy uniká větší množství tepla a konstrukce tedy není dostatečně těsná, může vznikat i problém s akustikou.

Demonstrace fungování akustické kamery. Zelené body na obrazovce zachycují umístění mikrofonů. Intenzita barvy rozlišuje sílu akustické energie. Zde červená ukazuje místo s nejsilnějším zdrojem hluku.Schéma zapojení akustické kamery (zleva): mikrofonní soustava s videokamerou, přídavné senzory, datový převaděč, kalibrační přístroj, počítač pro zobrazení zvuku se softwarem pro vyhodnocení.

Zima s nízkými venkovními teplotami nahrává právě této diagnostické metodě. Na termografickém snímku lze identifikovat přesné místo úniku tepla. I v tomto případě je ale třeba dbát na to, aby technik měl zkušenosti s nastavením přístroje, emisivity, zkontroloval pokovení skel, prochlazenost oken větráním, odrazy od oblohy dle denní doby atd. Při vyhodnocování termosnímku by měl umět výsledky interpretovat v souladu s aktuálním počasím v době měření. Každá barva a teplota na termosnímku se vyhodnocuje v souvislostech.

Jedním z důležitých faktorů relevantních výsledků měření je používání pouze kalibrovaných měřidel v dobrém technickém stavu. Zaručují objektivnost zjištěných dat.

JAN DAVID

Ing. Jan David (*1990)
vystudoval Českou zemědělskou univerzitu v Praze, obor Dřevařské inženýrství. Už během studia začal pracovat jako asistent v projekci firmy Czech Pan, s. r. o., (příprava výkresových podkladů pro evropskou certifikaci ETA). V současnosti se zabývá prováděním auditů a diagnostikou dřevostaveb ve VVÚD, s. p.