Czytaj także -

Aktualne wydanie

2020 02 okladka gif

Świat Szkła 02/2020

(wydanie polsko-angielskie)

User Menu

 20191104-V1-BANNER-160x600-POL

 20200212a-SWIAT-SZKLA-HALIO-160X600-V3

  

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

Wydanie Specjalne

 dom bez barier okladka

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

katalog 2018 a

 

banner konferencja 04 2019

 RODO

 

 Baner 2

Zastosowania termowizji w budownictwie Część 2
Data dodania: 29.12.10

Poniższy artykuł jest drugim z serii, w której przedstawianie są możliwości wykorzystywania badań termowizyjnych w budownictwie. Pokazuje ogólne możliwości zastosowania termowizji w wykrywaniu i lokalizacji miejsc największych strat ciepła z budynków przy badaniach z zewnątrz.

Poniższy artykuł jest drugim z serii, w której przedstawianie są możliwości wykorzystywania badań termowizyjnych w budownictwie. Pokazuje ogólne możliwości zastosowania termowizji w wykrywaniu i lokalizacji miejsc największych strat ciepła z budynków przy badaniach z zewnątrz.

 

Podkreślone zostaną zalety i wady badań termograficznych z zewnątrz budynków oraz pułapki czyhające przy interpretacji termogramów.

 


Wprowadzenie
W strukturze zużycia energii w budownictwie mieszkaniowym największy udział stanowi ogrzewanie i wentylacja. Zapotrzebowanie na energię do ogrzewania budynków zależy w znacznej mierze od izolacyjności cieplnej i szczelności przegród zewnętrznych.

 

Obecnie znane są metody obliczeniowe i programy komputerowe umożliwiające określenie sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynków oraz innych wielkości charakteryzujących budynki wg dokumentacji projektowej.

 

Niekiedy różnią się one od rzeczywistych wielkości charakteryzujących budynki w stanie istniejącym.

 

Sprawdzone mogą być one za pomocą kamer termowizyjnych celem oceny izolacyjności termicznej budynków.

 

Obecne kamery dają obrazy o rozdzielczości optycznej 640x480 pikseli, co w połączeniu z wysoką czułością pozwala na uzyskanie bardzo wyraźnych termogramów i wykrycie praktycznie każdej znaczącej anomalii rozkładu temperatury w przegrodach budowlanych. Dzięki tej metodzie można poznać źródła i miejsca największych strat ciepła z budynku.

 

Możliwości wykorzystania termowizji do badań termoizolacyjności ścian osłonowych
Potrzeba dokładnego oszacowania izolacyjności ścian budynków istnieje zarówno na etapie projektowania, jak też jego użytkowania. Na etapie projektowania oszacowanie współczynnika przenikania ciepła bazuje na znajomości współczynników przewodzenia ciepła materiałów budowlanych i izolacyjnych, wartościach normowanych współczynników przejmowania ciepła danej geometrii przegrody.

 

W praktyce istnieje konieczność określenia izolacyjności termicznej (współczynnika przenikania ciepła ścian, występowanie mostków termicznych, nieszczelności stolarki okiennej) dla istniejących budynków. Budynki też mają niejednokrotnie bardzo różnorodne ściany, nie zawsze zbudowane zgodnie z projektem lub projektu po prostu nie ma. W takiej sytuacji parametry izolacyjności termicznej budynku należy określić na drodze pomiarowej.

 

 

Rys. 1. Termogramy bloku mieszkalnego wielorodzinnego, gdzie wykryto zamurowane otwory okienne materiałami o gorszej izolacyjności termicznej – widoczne różnice w temperaturach zewnętrznych mające wpływ na straty ciepła

 

Widać to np. na termogramach budynku wielorodzinnego, gdzie zamurowano otwory okienne w ścianie z wielkiej płyty (rys. 1) oraz starego domu jednorodzinnego rozbudowanego o część nową, gdzie na łączeniu obu części wykryto mostek termiczny powodujący większe straty ciepła z budynku (rys. 2).

 

Rys. 2. Termogramy rozbudowanego domu, gdzie na łączeniu starej i nowej części wykryto mostek termiczny powodujący nadmierne straty ciepła 

 

Badania izolacyjności ścian budynków mieszkalnych metodą termowizyjną można przeprowadzać dla budynków nowych i starych, długo eksploatowanych (rys. 3).

 

 

Rys. 3. Termogramy: starej, kilkudziesięcioletniej kamienicy oraz nowo zbudowanego domu, gdzie występują liniowe i punktowe mostki termiczne

 

W budynkach z wielkiej płyty termowizja wykazała złą izolację niektórych złączy pionowych i poziomych oraz wady izolacji wewnątrz płyt (rys. 4).

 

 

 

Rys. 4. Termogramy ścian zewnętrznych budynków z wielkiej płyty, gdzie występują liniowe i punktowe mostki termiczne na łączeniu płyt

 

W budownictwie tradycyjnym stwierdzono w niektórych przypadkach gorszą izolacyjność materiału zaprawy w spoinach w stosunku do materiałów konstrukcyjnych, co pogarsza parametry termoizolacyjne całej ściany (rys. 5)

 

 

Rys.5. Termogramy ścian zewnętrznych budynków budowanych w technologii tradycyjnej, gdzie widać wyższe temperatury na spoinach łączących materiały konstrukcyjne

 

Badania termowizyjne budynków z zewnątrz
Badania termowizyjne przeprowadzone z zewnątrz pozwalają ocenić pole temperatury na dużych powierzchniach, znaleźć pewne cykliczne prawidłowości w powtarzalnym obrazie i tym łatwiej odstępstwa od nich. Pozwalają na porównania nie tylko w ramach jednego budynku lecz także z innymi budynkami, np. sąsiednimi, wykonanymi w innej technologii, lub przez innych wykonawców (rys. 6, 7).

 

 

Rys. 6. Termogramy ścian zewnętrznych budynków wielorodzinnych budowanych w tej samej technologii: z lewej widać wyższe temperatury pod oknami, gdzie materiały konstrukcyjne mają gorszą izolacyjność

 

 

 

Rys. 7. Termogramy ścian zewnętrznych budynków jednorodzinnych budowanych w różnych technologiach: od lewej widać dom nieocieplony z najwyższymi temperaturami, w środku dom w nowej technologii z ociepleniem, z prawej dom budowany w starej technologii; zarejestrowane w tych samych warunkach

 

Pojedyncze termogramy mogą być połączone w obrazy termalne pola temperatury dla całej ściany i porównane dla innych ścian tego samego lub innych budynków.

 

 

 

Rys. 8. Termogramy ścian zewnętrznych budynków wielorodzinnych budowanych w starej technologii, gdzie widać duże mostki termiczne. Świadczą o tym wysokie temperatury, uwidaczniając słabą izolacyjność materiałów konstrukcyjnych

 

Można też zarejestrować powiększenia detali, gdzie występują znaczne defekty (rys. 8) oraz miejsca gdzie są one mniej ewidentne (rys. 9).

 

 

Rys. 9. Termogramy ścian zewnętrznych budynków przy stropodachach budowanych w nowej technologii, gdzie widać niewielkie mostki termiczne, o czym świadczą wyższe temperatury, uwidaczniając słabą szczelność na łączeniu materiałów konstrukcyjnych w niewielkich obszarach

 

Badania termowizyjne z zewnątrz budynków niekiedy wykazują wyższe temperatury, np. w okolicy wieńców przy stropach oraz w okolicy nadproży powyżej okien (rys. 10).

 

 

 

Rys. 10. Termogramy ścian zewnętrznych budynków, w których widoczne są obszary większych strat cieplnych z budynków mieszkalnych w okolicy wieńców przy stropach oraz w okolicy nadproży powyżej okien. Wyższe temperatury uwidaczniają słabszą izolacyjność materiałów w tych miejscach

 

Obserwacje kamerą w podczerwieni pozwalają zobaczyć różnice temperatur dla budynku, w którym jedna ze ścian jest ocieplona, a druga nie; także na powierzchni okien starego typu oraz okien z szybami zespolonymi na ich powierzchniach dla tej samej ściany (rys. 11).

 

 

Rys. 11. Termogramy ścian zewnętrznych budynków, w których widoczne są obszary większych strat cieplnych z budynków mieszkalnych na ścianie nie ocieplonej oraz na powierzchni okien starego typu. Widoczna słabsza izolacyjność materiałów w tych miejscach

 

Widać miejsca, które często mają gorszą termoizolacyjność i którędy ucieka ciepło z budynków.

 

Teoretycznie większe straty ciepła powinny następować przez stropodachy i ściany osłonowe dlatego szczególnie te obszary się izoluje, jednak wcale niemałe straty następują również przez podłogę i ściany piwnic do gruntu co widać na rys. 12.

 

 

 

Rys. 12. Termogramy ścian zewnętrznych budynków, w których widoczne są obszary większych strat cieplnych na ścianie, u dołu przy schodach i na łączeniu z gruntem

 

W budownictwie mieszkaniowym izoluje się ściany zewnętrzne w obszarze mieszkań, rzadko izoluje się natomiast ściany fundamentowe pod i ponad powierzchnią gruntu i ściany podpiwniczenia (rys. 13), co może być źródłem znacznych strat ciepła.

 

 

Rys. 13. Termogramy ścian zewnętrznych budynków, w których widoczne są obszary większych strat cieplnych na ścianie nie ocieplonej w obszarze mieszkań oraz na ścianie podpiwniczenia nie zaizolowanego

 

Balkony w budynkach generalnie są mostkami cieplnymi, gdyż zakotwiczone są w murach osłonowych związanych z płytami stropowymi. Powoduje to, że działają one jak radiator. Ostatnio stosuje się izolowanie termiczne całej płyty: od góry, od dołu i od czoła, co w dużej części załatwia problem (rys. 14).

 

 

Rys. 14. Termogramy ścian zewnętrznych budynków z balkonami, w których widoczne są obszary większych strat cieplnych przez płytę balkonową ze strony lewej

 

W nowoczesnej architekturze stosuje się często na znacznych powierzchniach elewacji szkło w metalowych ramach (aluminium), które mają duży współczynnik przewodzenia ciepła powodując zwiększone jego straty. Dotyczy to budynków biurowych, użyteczności publicznej (rys. 15), a ostatnio również mieszkalnych (rys. 16).

 

 

Rys.15. Obraz termalny i fotogram ściany zewnętrznej budynku biurowego, na którym widoczne są obszary większych strat cieplnych przez ramy okienne

 

 

Rys.16. Fotogramy i termogramy ścian zewnętrznych budynków mieszkalnych, w których widoczne są obszary większych strat cieplnych przez ramy okienne

 

Zasady wykonywania badań termowizyjnych budynków z zewnątrz
Wady izolacji cieplnej i brak szczelności są termowizyjnie widoczne zarówno od zewnątrz, jak i od wewnątrz. Przy czym wyniki badań z zewnątrz są bardziej zależne od warunków zewnętrznych.

 

Jakość badań termowizyjnych, zwłaszcza przy badaniach z zewnątrz, oprócz parametrów technicznych kamery, specjalistycznego oprogramowania, zależy od warunków panujących przed badaniem i w jego trakcie oraz doświadczenia termografisty. Istotne są warunki środowiskowe i współczynniki emisyjności materiałów elewacyjnych.

 

Optymalne warunki środowiskowe podczas badań to: różnica temperatury wewnętrznej i zewnętrznej powinna wynosić minimum 10 K, brak nasłonecznienia przegród (pełne zachmurzenie chmurami niskimi), brak wiatru, brak opadów atmosferycznych, brak zamglenia. Cztery pierwsze warunki powinny być spełnione ze względu na bezwładność cieplną ściany.

 

Warunek pierwszy wynika z faktu, że jakościowa detekcja wad cieplnych w obudowie budynku metodą podczerwieni zaleca, aby różnica ta wynosiła 3/U to jest ok. 10 K, gdzie U to współczynnik przenikania ciepła przez przegrodę (dla dzisiejszych ścian U= 0,3W/m2 K).

 

W warunku drugim zawarty jest wpływ zróżnicowanego promieniowania docierającego do budynku z zewnątrz.

Ten warunek jest bardzo ostry dla elewacji o niskim współczynniku emisyjności (nowoczesne budynki biurowe: aluminium, szkło, polerowany granit).

 

Warunek pełnego zachmurzenia nie zastępuje jednak warunku braku dogrzewania przez słońce, tzw. promieniowanie rozproszone, stąd też korzystnie jest badać budynki wieczorem lub w nocy po ustaniu wpływu nagrzewania słonecznego. Czas oczekiwania na optymalny pomiar zależy obok intensywności napromieniowania od bezwładności cieplnej elewacji .

 

Trzeci warunek, brak wiatru lub jego mała prędkość, jest istotny ze względu na jego własności chłodzące. Warunek ten nie jest najważniejszym parametrem, jeśli chodzi o wyszukiwanie wad, natomiast utrudnia lub uniemożliwia porównywanie własności izolacyjnych ścian o różnych orientacjach względem wiatru.

 

Warunek czwarty jest oczywisty, bowiem opady powodują zawilgocenia badanej powierzchni i zmniejszają przejrzystość atmosfery. Zawilgocenie to spadek temperatury i zniekształcenie (spłaszczenie) jej rozkładu.

 

Warunek piąty jest istotny przy dużych odległościach pomiaru i powinien być sprawdzony na miejscu, w zależności od stopnia „optycznego” zamglenia.

 

Celem badań termograficznych budynków jest rozpoznanie stanu izolacyjności cieplnej ścian osłonowych.

 

Cel ten osiągany jest dzięki termowizyjnemu określeniu pola temperatury na powierzchni ścian i korelacji tego pola z konstrukcją ściany i warunkami środowiskowymi w momencie badania i wcześniej. Historia ostatnich kilku – kilkunastu – godzin, ze względu na dużą bezwładność cieplną ścian, jest ważnym parametrem interpretacji uzyskanych termogramów.

 

Chodzi tu o stan nasłonecznienia, opadów, przebieg temperatury powietrza w funkcji czasu kierunek i prędkość wiatru, wilgotność zamglenie i inne. Badania termowizyjne najlepiej udają się w nocy, w stabilnych warunkach środowiska i polegają na rejestracji termogramów na całej badanej powierzchni.

 

Analiza przeprowadzona po nałożeniu informacji o pogodzie w ostatnich godzinach, konstrukcji ścian i ewentualnych anomaliach wewnętrznych (np. węzeł cieplny, usytuowanie grzejników itp.) jest prosta i czytelna. Obszary przylegające do tych miejsc mają inną (wyższą) temperaturę niż pozostała część ściany przy badaniach z zewnątrz.

 

Wady izolacji cieplnej, nieszczelności w obudowie budynku oraz różnego rodzaju mostki cieplne są dobrze wykrywalne przy pomocy badań termowizyjnych.

 

Wynika to z następujących zalet termograficznej wizualizacji pola temperatury:
- termografia umożliwia obserwacje w czasie rzeczywistym zróżnicowania pola temperatur na całej badanej powierzchni,
- obserwacje można prowadzić z odległości od kilku do kilkudziesięciu metrów.

 

W porównaniu z bezpośrednim pomiarem temperatury termometrem kontaktowym, metoda termowizyjna wykazuje następujące zalety:
- pozwala na otrzymanie w czasie rzeczywistym obrazu rozkładu temperatury na całej badanej powierzchni,
- umożliwia pomiar w miejscach niedostępnych do pomiaru bezpośredniego,
- nie zakłóca bilansu cieplnego badanego obiektu.

 

Pułapki interpretacji termogramów wykonanych od zewnątrz:
- wpływ niejednorodnego otoczenia,
- wpływ bezwładności cieplnej,
- nieznajomość wnętrza (temperatura powietrza, meble, instalacje co),
- duża podatność temperatury zewnętrznych powierzchni niektórych przegród na dobowe zmiany temperatury powietrza zewnętrznego,
- brak możliwości obserwacji ścian wewnętrznych i ukrytych pod osłonami.

 

Przy badaniach termowizyjnych z zewnątrz możliwa jest ocena pola temperatury na dużych powierzchniach całego budynku. Na termogramie wykonanym z zewnątrz widać: wyraźne wady ocieplenia z zewnątrz, strukturę muru, przebieg instalacji CO, usytuowanie sprzętów na ścianach zewnętrznych.

 

Należy również uwzględnić wpływ takich czynników, jak promienie słoneczne, wiatr, deszcz itp., zwłaszcza przy pomiarach z zewnątrz. Aby nie trzeba było uwzględniać wpływu czynników atmosferycznych na otrzymane termogramy, najkorzystniej jest wykonywać je w nocy przy bezwietrznej i suchej pogodzie.

 

Podsumowanie
Kontrola izolacyjności cieplnej i szczelności powietrznej budynku przy badaniach termowizyjnych z zewnątrz ma duże zastosowanie w praktyce. Stare budynki z lat 60., 70. i 80. to modelowe przykłady wad. Budowano wtedy szybko i nie zawsze zgodnie z projektem ze względu na brak materiałów, nie mówiąc o występujących ewidentnych wadach wykonawczych.

 

Nowo budowane budynki też nie są wolne od wad. Rozpowszechnione nowe, materiało- i energooszczędne projekty wymagają precyzji i staranności w budowaniu.

 

Brak kontroli rzeczywistych strat ciepła, a nie wynikających z projektu (certyfikaty energetyczne) mogą być w przyszłości bardzo kosztowne, dlatego coraz większego znaczenia nabierają sprawdzania budynków pod względem izolacyjności cieplnej przegród budowlanych. Kontrola taka jest możliwa dla budynków zamkniętych i ogrzewanych, w porze zimowej, przy wykorzystaniu techniki termowizyjnej.

 

Kontrola powinna być przeprowadzona od strony zewnętrznej i wewnętrznej.

 

Mostki cieplne mogą być związane z elementami konstrukcyjnymi (wieńce, nadproża, połączenia ścian osłonowych z działowymi) lub geometrycznymi (balkony, naroża budynku) oraz z otworami okiennymi. Niedostatecznie zaizolowane miejsca charakteryzują się dużą przewodnością cieplną.

 

Na termogramach wykonanych z zewnętrznej strony budynku widoczne są jako obszary o wyraźnie wyższej temperaturze pokrywającej się z danym elementem konstrukcyjnym.

 

Zastosowanie termografii przy badaniach z zewnątrz do oceny izolacyjności przegród budowlanych pozwala wykryć typowe błędy uniemożliwiające osiągnięcie projektowanej izolacyjności cieplnej poprzez:
- zastosowanie innych materiałów termoizolacyjnych,
- nieciągłość warstwy izolacyjnej i zmniejszone grubości tej warstwy (np. sprasowanie),
- uszkodzenie warstwy fakturowej,
- nieprawidłowe wykonanie lub brak izolacji na złączach.

 

Budowanie tzw. „oszczędne”, z materiałów o gorszych parametrach, wbudowanych do jakiegoś niewidocznego gołym okiem fragmentu konstrukcji lub niestaranność wykonawstwa zostanie dzięki badaniom termograficznym wykryte. Przy drogiej obecnie energii właściciel lub użytkownik budynku szybko zorientuje się, że rachunki są zbyt wysokie, a za pomocą termowizji zobaczy którędy uciekają ciepło i pieniądze.

 

mgr inż. Józef Osiadły
DIAGNOTERM
Kraków

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym

 

patrz też:

- Termografia w podczerwieni w hutniczym przemyśle szklarskim, Tomasz Zduniewicz, Świat Szkła 6/2008 

- Nowoczesne narzędzie diagnostyki cieplnej. Cz. 1, Jan Górski, Świat Szkła 9/2008

- Nowoczesne narzędzie diagnostyki cieplnej. Cz. 2, Jan Górski, Świat Szkła 10/2008

- Zastosowanie termografii w podczerwieni w budownictwie, Tomasz Wiśniewski, Świat Szkła 9/2006

- Dobrze wybrać, S. Żmuda, Świat Szkła - numer specjalny Termowizja w przemyśle szklarskim i budownictwie  

 

inne artykuły tego autora:

- Zastosowania termowizji w budownictwie Część 1 , Józef Osiadły, Świat Szkła 11/2010

- Ocena energetyczna budynków i jej termowizyjna weryfikacja Część 2,  Józef Osiadły, Świat Szkła 10/2010

- Ocena energetyczna budynków i jej termowizyjna weryfikacja. Część 1 , Józef Osiadły, Świat Szkła 9/2010

- Nowe możliwości wykorzystania badań termowizyjnych w przemyśle szklarskim , Józef Osiadły, Świat Szkła 7-8/2010

- Zastosowania termowizji w przemyśle szklarskim - Część 6 , Józef Osiadły, Świat Szkła 5/2010

- Zastosowania termowizji w przemyśle szklarskim - Część 5 , Józef Osiadły, Świat Szkła 12/2009

- Zastosowania termowizji w przemyśle szklarskim - Część 4 , Józef Osiadły, Świat Szkła 10/2009

- Zastosowania termowizji w przemyśle szklarskim - Część 3 , Józef Osiadły, Świat Szkła 9/2009

- Zastosowania termowizji w przemyśle szklarskim - Część 2 , Józef Osiadły, Świat Szkła 6/2009

- Zastosowania termowizji w przemyśle szklarskim - Część 1 , Józef Osiadły, Świat Szkła 5/2009

 

 

więcej informacji: Świat Szkła 12/2010

inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne

 

Czytaj także --

 

 

01 chik
01 chik