Indagini termografiche

Lo studio esegue indagini di diagnosi termografiche su edifici nuovi, ristrutturazioni, edifici esistenti per l’individuazione di:

• infiltrazioni d’acqua
• zone con umidità di risalita
• distaccamento del rivestimento esterno
• difetti d’isolamento (corretta posa del cappotto termico)
• infiltrazioni d’aria
• ponti termici
• fughe d’aria (serramenti…)
• verifica presenza di difetti costruttivi

Lo studio collabora con imprenditori, professionisti impegnati nel campo della diagnosi energetica offrendo consulenza e affiancamento nella progettazione.

 

Tra le metodologie di indagine non distruttive impiegate in ambito delle costruzioni civili e del restauro architettonico, la termografia rappresenta oggi uno strumento fondamentale, a partire dalla diagnosi energetica del manufatto fino alla verifica della qualità degli interventi eseguiti. La termografia misura e rileva l’intensità della radiazione emessa dalla superficie dell’oggetto esaminato, in una banda di lunghezze d’onda compresa nella regione infrarossa (non visibile all’occhio umano) dello spettro elettromagnetico.
L’oggetto d’indagine è rappresentato attraverso un termogramma, un’immagine dove ogni colore corrisponde ad un valore di temperatura a seconda del tipo di misura e della paletta di colori impostata. Le differenti gradazioni di colori evidenziano le alterazioni nella distribuzione termica dell’oggetto, e permettono di ricavare importanti informazioni per la definizione della tipologia di intervento da effettuare successivamente.

 

I termogrammi mostrano un'immagine di "distribuzione di intensità di radiazione" dell’oggetto di studio. La temperatura, la radiazione solare, l’umidità, la velocità del vento sono fattori che influenzano i risultati, perchè modificano le modalità con cui avviene lo scambio termico tra materiali e l’ambiente circostante. Riflessi di luce provenienti da altre superfici, possono essere scambiati per difetti della struttura. Per consentire una lettura dei termogrammi senza errori, in ambito edile la norma UNI EN 13187 specifica i requisiti generali per eseguire l'indagine.
Le condizioni ambientali per effettuare misure ideali nell’ambito delle analisi termografiche variano a seconda del tipo di indagine da effettuare tuttavia ma in generale sono:

• condizioni atmosferiche stabili
• cielo nuvoloso prima e durante la misura (per misure all’aperto)
• assenza di luce solare diretta prima e durante la misura
• assenza di fonti d’interferenza nell’ambiente di misura o nel percorso di trasmissione
• assenza di precipitazioni
• assenza di vento o correnti d’aria
• superficie dell’oggetto di misura asciutta e priva di fonti termiche d’interferenza (es. assenza di fogliame sulla superficie)
• la superficie dell’oggetto di misura è ottimale se ha emissività elevata e nota

Esistono due modalità di base per eseguire la rilevazione termografica e cioè:

• Le tecniche passive sfruttano le condizioni operative, i flussi termici naturali dei cicli giornalieri, e microclimatiche, la temperatura superficiale varia abbastanza lentamente, sono molto efficienti e particolarmente adatte alle superfici esterne
• Le tecniche attive, che usano sorgenti termiche artificiali, per un determinato tempo, con qualche grado di incremento della temperatura, richiedono di elaborare una sequenza di immagini della superficie sollecitata (alcuni m2), sono affidabili.

 

Un po’ di fisica…

La termografia si basa sul principio fisico secondo il quale, tutti i corpi aventi una temperatura superiore allo zero assoluto (-273.15 °C) emettono energia sotto forma di radiazione elettromagnetica, con una distribuzione spettrale dipendente dalla temperatura, dalla natura del corpo emittente e dalle caratteristiche della sua superficie.

 

 

Quando l’energia raggiante E incidente su un oggetto parte di essa viene riflessa Er, parte assorbita Ea e una parte trasmessa Et per cui si ha:

E = Er + Et + Ea 

Si definiscono i seguenti coefficienti:
coefficienti di riflessione r = Er/E
coefficienti di assorbimento a = Ea/E
coefficienti di trasmissione t = Et /E da cui si ricava la relazione:

a + r + t = 1

I corpi si definiscono opachi quando le onde elettromagnetiche non riescono ad attraversarlo (t=0) e di conseguenza r + a = 1 (corpi opachi)

 

Viene definito corpo nero quel corpo solido per il quale si ha a=1 e quindi r=0; tutta l’energia raggiante incidente sul corpo viene assorbita indipendentemente dalla lunghezza d’onda e dallo stato fisico. Un corpo nero, è un corpo che ad ogni temperatura e lunghezza d’onda emette e assorbe la massima quantità possibile di radiazione.
L’energia emessa da un corpo nero, per unità di tempo e superficie, alla lunghezza d’onda λ ed alla temperatura assoluta T è definito Potere emissivo monocromatico E_nλ e si ricava dall’equazione di Planck:

 

E_nλ = c1 /λ5(ec^{2 / λT}) – 1 [W/m² μm]                    c1 e c2 sono delle costanti

L’integrazione dell’intero campo di lunghezze d’onde del potere emissivo dà il potere emissivo integrale di corpo nero En(T) il cui valore si ricava dalla espressione di Stefan-Boltzman:

E_n(T) = ∫E_nλ dλ = σ T⁴       [W/m²]
σ = costante di Stefan-Boltzman = 5,67 *10-8 [W/m² K]

 

Si definisce corpo grigio quel corpo per il quale a<1 per cui il coefficiente di assorbimento risulta costante indipendentemente dalla lunghezza d’onda della radiazione incidente. La maggior parte delle superfici comuni non hanno un comportamento come corpo nero e per caratterizzarle si utilizzano grandezze adimensionali quali il coefficiente di assorbimento a e l’emissività ε, rapporto tra la potenza emessa da un corpo qualsiasi e quella emessa da un corpo nero alle stesse condizioni.
Esiste un importante relazione tra i due parametri messa in evidenza dalla legge di Kirchhoff cioè che ad ogni lunghezza d’onda λ e temperatura T una superficie tanto più emette quanto più assorbe:

ε_λ (λ,T) = a_λ (λ,T)

riguardo ai valori globali di emissività e di assorbanza, la suddetta eguaglianza non è valida per le superfici reali in quanto l’ emissività varia al variare della temperatura del corpo emittente e quindi è una proprietà della superficie, mentre l’assorbanza varia in funzione delle caratteristiche spettrali della radiazione incidentee quindi non è una proprietà della superficie, quindi l’eguaglianza tra i due parametri sussiste solo in condizioni di eguaglianza delle temperature del corpo ricevente ed emittente.
Nella pratica si ipotizza che il comportamento della superficie reale sia eguale a quella di un corpo grigio dove i valori ελ e aλ sono uniformi in tutto il campo di lunghezza d’onda. Tale approssimazione consente di definire il potere emissivo E di un corpo grigio come:

E = ε σ T⁴       [W/m²]     Potere emissivo di un corpo grigio

 

Alcuni esempi di studio termografico condotti durante audit energetici: