Termowizja: czego oczy nie widzą…

Badania wykonane nowoczesnymi kamerami termowizyjnymi o dużej rozdzielczości termicznej pozwalają na szczegółową i dokładną analizę stanu izolacji termicznej budynku, lokalizację niewidocznych elementów konstrukcyjnych mających wpływ na występowanie mostków termicznych, określenie umiejscowienia i rodzaju zawilgoceń, lokalizację rurociągów, sprawdzanie funkcjonowania ciągów wentylacyjnych oraz lokalizację miejsc przepływu powietrza.

Ponadto na podstawie zdjęć termograficznych możemy przekonać się o wielorakich uszkodzeniach budynku, nieprawidłowościach w działaniu systemów grzewczych oraz o wielu innych wadach. Ogólnie mówiąc, badania wykonane metodą termowizyjną pozwalają zarządcy posiąść wiedzę na temat niewidocznych gołym okiem problemów występujących w budynku.

Zgodność z projektem

Realnie istniejący budynek rzadko kiedy jest zgodny z projektem pod względem izolacyjności cieplnej przegród budowlanych, a także wykonanych instalacji wewnętrznych. Przyczyny takiego stanu mogą być różne: użycie innych materiałów budowlanych, wykonanie przegród o innej grubości, zawilgocenie, niestaranność wykonania robót, zmiany projektowe w trakcie realizacji itp. Kontrola izolacyjności cieplnej jest pomijana przy odbiorze wybudowanego budynku, a obecnie jakość wykonanej izolacji nabiera coraz większego znaczenia przy jego ocenie. Wniosek jest prosty: należałoby dokonywać kontroli i sprawdzania budynków pod względem izolacyjności cieplnej przegród budowlanych po zakończeniu procesu budowlanego lub remontu zmieniającego izolację cieplną w czasie termomodernizacji.

Techniki termograficzne mają bardzo szerokie zastosowanie w budownictwie. Za pomocą dobrze przeprowadzonego badania możemy:

• wykonać kontrolę termowizyjną przed remontem i po remoncie,
• wykonać kontrolę termowizyjną przed lub po zakupie budynku,
• szybko zlokalizować miejsca przecieków i awarii hydraulicznych,
• zlokalizować miejsca występowania strat ciepła, które zwiększają koszty ogrzewania,
• sprawdzić działanie lub wykryć uszkodzenie wodnego lub elektrycznego ogrzewania podłogowego,
• znaleźć przebieg instalacji centralnego ogrzewania i ciepłej wody położonej w przegrodach,
• zweryfikować pracę instalacji grzewczej, w tym wykryć nierównomierne grzanie lub niedrożności,
• zidentyfikować miejsca, gdzie z powodu zawilgocenia może wystąpić pleśń,
• sprawdzić ciągłość izolacji oraz wykryć jej wady i ubytki,
• sprawdzić prawidłowość montażu oraz szczelność okien i drzwi,
• znaleźć miejsca występowania mostków termicznych.

System termowizyjny

Termowizja jest metodą badawczą pozwalającą na zdalną i bezdotykową ocenę rozkładu temperatury na powierzchni badanego obiektu. W metodzie tej wykorzystuje się rozkład promieniowania podczerwonego, wysyłanego przez każde ciało stałe, którego temperatura jest wyższa od zera bezwzględnego, wynoszącego 0,0 K (-273,15°C). Promieniowanie emitowane przez obserwowany obiekt rejestruje kamera, następnie obiekt przekształcony światłem widzialnym tworzy kolorową mapę temperatur. Urządzenie termograficzne dokonuje więc pomiaru promieniowania podczerwonego (cieplnego) docierającego do jego detektora. Sygnał z detektora podlega wzmocnieniu i analizie. Jest rejestrowany w postaci cyfrowego obrazu, przetworzony na postać widzialną i wyświetlony na ekranie monitora. Zapisany w ten sposób obraz nazywany jest termogramem.

System termowizyjny jest rodzajem termometru, który pozwala mierzyć temperaturę na odległość w wielu miejscach jednocześnie. Moc promieniowania badanego obiektu zależy od jego temperatury, dlatego miejsca cieplejsze na obrazie widzialnym wydają się jaśniejsze. Miejsca cieplejsze na powierzchni zewnętrznej odpowiadają gorzej izolowanym obszarom przegrody, a niska temperatura powierzchni może świadczyć o dobrych właściwościach izolacyjnych przegrody. Wartość temperatury obiektu jest obliczana przy założeniu znajomości współczynnika emisyjności powierzchni obiektu, temperatury otoczenia, temperatury i wilgotności atmosfery oraz odległości kamery od obrazowanego obiektu.

Ocena ścian

Ściany zewnętrzne, obok podstawowej funkcji konstrukcyjnej, ze względu na ich powierzchnię, spełniają dla budynku zadanie głównej izolacji termicznej, akustycznej oraz paroprzepuszczalności. To, w jaki sposób spełniają swoją rolę zależy od materiałów, z jakich zostały wykonane oraz ich konstrukcji. O jakości termicznej ścian świadczy współczynnik przenikania ciepła. Prawidłowo wykonana ściana i jej izolacja utrzymuje temperaturę zbliżoną do temperatury zewnętrznej.

W miejscach gdzie obserwujemy znaczny wzrost temperatury występują straty ciepła, co wskazuje na wady izolacji. Optymalna kontrola jest możliwa dla budynku zamkniętego i ogrzewanego, w porze zimowej, przy wykorzystaniu techniki termograficznej.

Kontrola termowizyjna umożliwia natychmiastowe ujawnienie liniowych i punktowych mostków termicznych, wadliwych połączeń elementów przegród zewnętrznych czy po prosu ubytków w izolacji. Zdjęcia termograficzne pokazują dokładne informacje o temperaturze dla danego odcinka ściany. Z analizy zdjęć dowiemy się, czy dany budynek jest dobrze zaizolowany, czy ściany są odpowiedniej grubości, a izolacja jest wystarczająca oraz czy nie występują w niej ubytki. Wykonując termogramy budynków od zewnętrznej strony, spodziewamy się, że zróżnicowanie izolacyjności zewnętrznych przegród budowlanych uwidoczni się w postaci nierównomiernej temperatury na powierzchni przegrody. Tymczasem zróżnicowanie temperatury zewnętrznej powierzchni ścian budynków może być wynikiem zarówno niejednorodnej izolacyjności, jak też niejednorodnego otoczenia.

Badania termowizyjne

Tylko pomiary termograficzne od strony wewnętrznej pozwalają na wykrycie wad w ścianach wewnętrznych i ścianach zewnętrznych ukrytych pod osłonami. Pomiary od strony wewnętrznej są dokładniejsze z uwagi na bardziej stabilne warunki otoczenia wewnątrz budynku.

Dla ścian dwuwarstwowych ocieplonych od zewnętrznej strony tylko na termogramach wykonanych od wnętrza budynku widoczne są wyraźne mostki termiczne na wieńcach oraz słupkach konstrukcyjnych. Mostki te nie są widoczne na termogramach wykonanych od zewnętrznej strony budynku.

Mostki cieplne mogą występować również w wewnętrznych ścianach budynków, w których znajdują się piony wentylacyjne prowadzące zimne powietrze z nieogrzewanej piwnicy lub z zewnątrz po odwróceniu się kierunku ruchu powietrza. Obszary o znacznie obniżonej temperaturze pojawić się mogą nie tylko na skutek wad wykonawstwa budowlanego, ale również w wyniku spękania i rozwarstwienia się przegród budowlanych. Aby właściwie ocenić wpływ mostków cieplnych na cechy użytkowe pomieszczeń, należy wziąć pod uwagę nie tylko wartość temperatury na wewnętrznej powierzchni w momencie rejestracji termogramów, ale także ich powierzchniowy zasięg oraz temperaturę powietrza zewnętrznego i wewnętrznego.

Warunki badania

Przenikanie ciepła przez ścianę należy badać porą zimową przy niskich temperaturach zewnętrznych. Rekordowo niskie temperatury zewnętrzne nie są tu najkorzystniejsze, ponieważ występują w niezbyt długich okresach i zazwyczaj przy wyżowej słonecznej pogodzie, powodującej duże dobowe wahania temperatury. Należy zwrócić uwagę również na to, że bezchmurne niebo ma znacznie niższą temperaturę od powłoki chmur, a otoczenie ma również pewien wpływ na wartość temperatury wyznaczanej metodą termowizyjną.

Bardzo korzystne warunki do badania budynków występują przy pochmurnej pogodzie i temperaturach zewnętrznych około 0oC. Wtedy dobowe wahania temperatury są niewielkie i niekiedy warunki takie utrzymują się niezmiennie przez kilka dni. Przy pochmurnej pogodzie bardziej wyrównana jest temperatura otoczenia (otoczeniem dla zewnętrznej strony budynku jest niebo, sąsiednie budynki, drzewa itp. obiekty).

Do właściwego przeanalizowania stanu izolacyjności przegrody budowlanej konieczna jest znajomość wartości temperatur powietrza po obu jej stronach oraz warunków panujących w czasie rejestracji termogramu.

Interpretacja termogramów

Interpretacja termogramów wymaga wiedzy związanej z przebiegiem różnorodnych zjawisk i procesów wymiany ciepła. Osoba wykonująca pomiary termograficzne nie może ograniczyć się do obsługi sprzętu i obliczenia wartości temperatury. Powinna wnikliwie przeanalizować razem ze zleceniodawcą problem do rozwiązania, wykonać pomiary w korzystnych warunkach oraz przeprowadzić kompleksową interpretację termogramów.

Interpretacja termogramów wykonanych od zewnętrznej strony budynków sprawia zazwyczaj dużo trudności. Wynika to z wielu czynników wpływających na wartość temperatury powierzchni w momencie rejestracji termogramu, ponieważ pojemność cieplna przegrody, a szczególnie jej zewnętrznej warstwy, ma związek z chwilową wartością temperatury powierzchni. Decyduje ona o szybkości zmiany temperatury tej powierzchni w zależności od zmieniającej się temperatury bliskiego i dalekiego otoczenia. Otoczenie bliskie to powietrze opływające powierzchnię, z którym następuje wymiana ciepła na drodze konwekcji. Z otoczeniem dalekim wymiana ciepła zachodzi poprzez promieniowanie.

Temperatura powierzchni dwuwarstwowej przegrody budowlanej, której zewnętrzną warstwą jest materiał izolacyjny osłonięty cienkim tynkiem, w ciągu nawet pochmurnego dnia może być znacznie wyższa od temperatury powietrza, niż wynikałoby to z przenikania ciepła w stanie ustalonym. Natomiast w czasie bezchmurnej nocy może osiągać wartości nawet niższe od temperatury powietrza, co jest spowodowane wymianą energii na drodze promieniowania pomiędzy powierzchnią ściany a zimnym nieboskłonem. W zależności od pojemności cieplnej przegroda w różny sposób reaguje na zmiany temperatury.

Zauważyć należy także związek temperatury z barwą powierzchni. Jest on zauważalny na termogramach wykonanych w porze dziennej. Dotyczy w największym stopniu budynków ocieplonych metodą lekką mokrą i pokrytych tynkiem o zróżnicowanej barwie.

W czasie dnia do zewnętrznej powierzchni dociera promieniowanie słoneczne. Promieniowane to jest częściowo pochłaniane, a stopień pochłaniania zależy od współczynnika absorpcji powierzchni tynkowanej. Powierzchnie o barwie jasnej pochłaniają znacznie mniej promieniowania widzialnego niż te o barwie ciemnej. Pochłaniane promieniowanie zamienia się w energię cieplną, dlatego ciała o ciemnej barwie powierzchni nagrzewają się bardziej niż te o barwach jasnych. Na termogramach zarejestrowanych w ciągu dnia ściana ciemniejszej barwie będzie mieć wyższą temperaturę, co wynika z nagrzania się zewnętrznej warstwy izolacyjnej i tynku. Z uwagi na ich niewielką pojemność cieplną temperatura ciemniejszych fragmentów ścian obniży się po pewnym czasie od ustania promieniowania słonecznego i osiągnie wartość równą temperaturze powierzchni. Wartości współczynników emisyjności w podczerwieni termalnej dla tynków o różnych barwach nie różnią się w istotny sposób, dlatego na termogramach wykonanych w porze nocnej nie ma zróżnicowania temperatury skorelowanego ze zmianą barwy tynku.

Diagnostyka instalacji i systemów grzewczych

Pomiar w podczerwieni umożliwia analizę dystrybucji ciepła w systemach grzewczych jak również bezinwazyjną diagnostykę i lokalizację ewentualnych nieszczelności lub uszkodzeń. Taka lokalizacja w uszkodzonej rurze CO lub CW oraz elementach ogrzewania podłogowego pozwala na precyzyjną lokalizację miejsca uszkodzenia, co w większości przypadków pozwoli na naprawę uszkodzenia bez potrzeby kucia całej powierzchni podłogi lub ściany.

Nieprawidłowa praca grzejników powoduje niewłaściwy odbiór ciepła oraz powrót do kotła grzewczego wody o zbyt dużej temperaturze, co przekłada się na jego niewydajną pracę, a w konsekwencji znacznie zwiększone koszty ogrzewania. Grzejniki z upływem czasu mogą wewnątrz pokrywać się kamieniem bądź rdzą w przypadku grzejników niealuminiowych. Wówczas prześwity otworów zmniejszają się, a kamień powoduje zmniejszoną wymianę ciepła. Przygotowany raport z badania termowizyjnego będzie zatem przydatny przy usuwaniu napotkanych problemów za pomocą regulacji, odpowietrzania, napraw czy modernizacji hydraulicznych.

Kompleksowa termograficzna kontrola powinna być przeprowadzona zarówno od zewnętrznej, jak i wewnętrznej strony budynku. Warunkiem określenia wad metodą termowizyjną jest występowanie przepływu ciepła, który zależy od różnicy temperatur po obu stronach ścian. Istnieją zatem możliwości analizy izolacyjności przegród, – a także instalacji. Warto przy tym pamiętać, że pomiary termowizyjne należy zlecać tylko fachowej i doświadczonej ekipie – dysponującej profesjonalnym sprzętem i potrafiącej prawidłowo odczytać i zinterpretować uzyskane wyniki.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!