Obecny artykuł jest kolejnym z serii w której przedstawianie są możliwości wykorzystywania badań termowizyjnych w budownictwie.
Tu pokazane są zastosowania termowizji w wykrywaniu i lokalizacji miejsc największych strat ciepła z budynków, przy badaniach od wewnątrz, wynikających nie tylko z gorszej izolacyjności cieplnej lecz również niedostatecz ej szczelności konstrukcji.
Przedstawione będą możliwości do wskazania obszarów największych strat ciepła wynikających ze słabszej izolacyjności termicznej powstałej w wyniku zawilgocenia, czy wynikające z nieszczelności powietrznej budynku pomimo przysłonięcia powierzchni wykończeniem. Pokazane będzie, jaki wpływ na to ma jakość materiałów i technologia oraz wykonawstwo.
Wprowadzenie
Termowizja służy w budownictwie do badania różnic temperatury na powierzchniach budynku. Różnice w oporze cieplnym konstrukcji mogą w pewnych warunkach powodować różnice temperatury na jej powierzchniach. Oznacza to, że mogą być lokalizowane i badane wady ocieplenia, mostki cieplne i nieszczelności w osłonowych elementach konstrukcyjnych budynku.
Istniejące budynki nie zawsze są zgodne z projektem pod względem izolacyjności cieplnej przegród budowlanych. Przyczyny takiego stanu mogą być różne: użycie innych niż w projekcie materiałów, eksploatacyjne zużycie (pogorszenie jakości) materiałów wynikające np. z zawilgocenia lub rozszczelnienia, niestaranność robót budowlanych.
Przenikanie chłodnego (lub ciepłego) powietrza przez elementy konstrukcji również ma wpływ na różnice temperatury powierzchniowej. Mogą one wynikać z gorszej termoizolacyjności lub niedostatecznej szczelności powietrznej konstrukcji. Badania termowizyjne pozwalają zlokalizować anomalie temperaturowe, na powierzchniach wewnętrznych budynku charakterystyczne dla danego defektu czy błędu budowlanego.
Typowe przykłady gorszej izolacyjności cieplnej ścian zewnętrznych wykryte za pomocą termowizji w badaniach od wnętrza budynku Temperatury na ścianach zewnętrznych budynku wykonanego w nowoczesnej technologii podobnie jak i ocieplonego rejestrowane od wnętrza powinny wykazywać równomierne rozkłady i wartości zbliżone do temperatur panujących w poszczególnych pomieszczeniach.
Oczywiście nieco niższe temperatury mogą występować w narożnikach i przy krawędziach pomieszczeń, gdzie oddziaływanie wymiany ciepła jest słabsze, jednak spadki temperatury nie powinny być zbyt duże i nie mogą następować one skokowo. Pomiary od wnętrza budynku wykonane na wewnętrznych powierzchniach ścian zewnętrznych, na ścianach działowych, na sufitach i przy podłodze wykazują niekiedy różnice w stosunku do innych ścian, np. działowych (pokazane w części 3 artykułu, rys 1).
Rys. 1. Termogramy wewnętrznej powierzchni ścian zewnętrznych w mieszkaniu, gdzie stwierdzono znacznie niższe temperatury na ścianach osłonowych w okolicach nadproży okiennych, co wskazuje że mają słabszą izolacyjność cieplną w stosunku do pozostałych obszarów ściany
Innym przykładem wykrywania gorszej termoizolacyjności poszczególnych fragmentów ścian są obrazy termalne nadproży okiennych (rys. 1) oraz obrazy termalne ściany przy stropach w okolicy wieńców (rys. 2), gdzie wykryto niższe temperatury. Czasami przyczyną obniżenia izolacyjności cieplnej materiałów budowlanych jest występujące zawilgocenie, które obniża ich parametry termoizolacyjne. Tak było np. na ścianach przy stropach, nad którymi umieszczono taras.
Rys. 2. Termogramy wewnętrznej powierzchni ścian zewnętrznych w mieszkaniu, gdzie stwierdzono niższe temperatury na ścianie osłonowej przy suficie w okolicach nie zaizolowanych wieńców przy stropie, co wskazuje na znaczne straty ciepła do otoczenia w tym obszarze ściany
Nie był on do końca skutecznie zaizolowany hydroizolacją, co powodowało przenikanie wilgoci i pogorszenie izolacyjności cieplnej, a co wykryto na łączeniu stropu i ściany poprzez obserwowane niższej temperatury (rys. 3, 4).
Rys. 3. Termogramy wewnętrznej powierzchni ściany zewnętrznej w mieszkaniu, nad którym znajduje się taras. Stwierdzono niższe temperatury na ścianie osłonowej na całym łączeniu jej z sufitem. Jest to efektem zawilgocenia stropu, które przechodzi dodatkowo na ścianę boczną przy suficie powodując niszczenie materiałów i zwiększając straty ciepła do otoczenia
Rys. 4. Termogramy wewnętrznej powierzchni ściany zewnętrznej, nad której częścią znajduje się taras. Stwierdzono niższe temperatury na łączeniu jej z sufitem w części pod tarasem, co jest efektem zawilgocenia stropu. Brak tego zjawiska na łączeniu stropu ze ścianą w pozostałych obszarach tej ściany, poza tarasem
Miejsca o gorszej izolacyjności cieplnej to tzw. mostki termiczne, powodujące zwiększone odprowadzanie ciepła na zewnątrz i wychładzające pomieszczenie od wnętrza. Mogą być one powierzchniowe pokazane np. na rys. 1, 2, liniowe, tak jak na rys. 3, 4 oraz punktowe, przedstawione na rys. 5, wynikające z niewłaściwej lub uszkodzonej izolacji.
Rys. 5. Termogramy wewnętrznej powierzchni ściany zewnętrznej, w której stwierdzono niższe temperatury w niewielkich obszarach, wynikające z elementów konstrukcyjnych o gorszej izolacji oraz gdy została ona uszkodzona
Niekiedy zdarza się, że występują niewielkie mostki cieplne w elementach konstrukcyjnych, np. przeszkleń okiennych w nowoczesnym budownictwie. Jest to zrozumiałe i uzasadnione, jeśli wynika z działających tzw. nawiewników w ramach okiennych doprowadzających powietrze, gorzej jeśli dotyczy elementów konstrukcyjnych (metalowych) mocujących przeszklenia (rys. 6).
Rys. 6. Termogramy wewnętrznej powierzchni ściany zewnętrznej w obszarze ściany i przeszklenia, na którym stwierdzono niższe temperatury w niewielkich obszarach, wynikające z działających nawiewników oraz powyżej, na metalowych wspornikach, które są wychłodzone, działając jak radiatory wyprowadzające ciepło na zewnątrz budynku
Pogorszenie izolacyjności cieplnej w pojedynczych punktach może wynikać także z występujących zawilgoceń stropu lub stropodachu (przedstawiono to na rys. 7).
Rys. 7. Termogramy wewnętrznej powierzchni sufitu oraz stropodachu, na których stwierdzono niższe temperatury w pojedynczych obszarach, wynikające z istniejących zawilgoceń
Poważnym elementem ścian zewnętrznych budynku o gorszej termoizolacyjności mogą być, oprócz okien, drzwi wejściowe. Charakterystyczne przykłady tego pokazano na rys. 8, przy czym dotyczy to zarówno drzwi drewnianych, jak i przeszklonych z ramami metalowymi.
Rys. 8. Termogramy wewnętrznej powierzchni drzwi wejściowych szklanych i drewnianych o różnych konstrukcjach:
a) drewniane drzwi wejściowe o słabych parametrach izolacji cieplnej,
b) drewniane drzwi wejściowe o lepszych parametrach termoizolacyjnych, jednak nie do końca szczelnych zwłaszcza przy podłodze,
c) drzwi wejściowe szklane z ramami aluminiowymi; widoczna dobra izolacyjność cieplna przeszklenia a zdecydowanie gorsza w obszarze metalowych ram i futryn drzwiowych.
Charakterystyczne przykłady słabej szczelności powietrznej ścian zewnętrznych za pomocą termowizji w badaniach ścian od wnętrza budynku
Przyczyną znacznych strat ciepła w budownictwie z wnętrza pomieszczeń – oprócz słabej termoizolacyjności wynikającej z gorszej jakości materiałów, braku starannej izolacji, czy występujących zawilgoceń – jest niedostateczna szczelność konstrukcji. Występuje to często na ścianach zewnętrznych w okolicy otworów okiennych, dotyczy okien u góry ram okiennych u dołu przy parapetach, okien połaciowych w stropodachach oraz okien balkonowych przy podłodze (rys. 9).
Rys. 9. Termogramy wewnętrznej powierzchni ścian zewnętrznych w obszarze okien, na których stwierdzono niższe temperatury w obszarach bezpośrednio przy ramach okiennych, wynikające z niedostatecznej szczelności i powodujące niekontrolowany napływ zimnego powietrza z zewnątrz, zwiększając straty ciepła z budynku
Obszarami o słabszej szczelności powietrznej budynku z reguły są otwory drzwiowe, zdarza się, że niezbyt dobrze dopasowane są skrzydła do futryny drzwiowej lub następuje tzw. wypaczenie się drzwi (rys. 10).
Rys. 10. Termogramy wewnętrznej powierzchni ścian zewnętrznych w obszarze drzwi, na których stwierdzono niższe temperatury w obszarach bezpośrednio przy futrynach drzwiowych, wynikające z niedostatecznej szczelności i powodujące niekontrolowany napływ zimnego powietrza z zewnątrz, zwiększając straty ciepła z budynku
Nie zawsze jednak niedostateczna szczelność obudowy zewnętrznej budynku występuje tylko w sąsiedztwie otworów okiennych czy drzwiowych, zdarza się że występuje to zjawisko w innych obszarach ściany. Bardzo dobrym i „ciepłym” materiałem stosowanym w budownictwie jest drewno, gdyż posiada ono przy odpowiedniej grubości wystarczające parametry izolacyjności cieplnej, widać to na przedstawionych termogramach rys. 11.
Rys. 11. Termogramy wewnętrznej powierzchni ścian zewnętrznych drewnianego domu, gdzie nie stwierdzono większych obszarów o niższych temperaturach na ścianach osłonowych, co wskazuje na doskonałą termoizolacyjność i szczelność konstrukcji domu
Jednak przy zastosowaniu drewna niedostatecznie wysuszonego, niedokładnie spasowanego, czy niezbyt starannie uszczelnionego (tzw. mszenie), mogą następować przedmuchy powietrza. Mogą być one niewielkie lub bardzo poważne, powodując znaczne straty ciepła do otoczenia np. na łączeniu ściany ze stropem (rys. 12).
Rys. 12. Termogramy wewnętrznej powierzchni ściany zewnętrznej drewnianego domu letniskowego, gdzie stwierdzono duże obszary o znacznie niższych temperaturach na łączeniu ścian osłonowych ze stropem, co wskazuje na brak szczelności w tych miejscach
Podobnie zdarzają się nieszczelności na łączeniu ścian osłonowych murowanych ze stropodachem czy konstrukcją dachu. Czasem jest to widoczne bezpośrednio (rys. 13) lecz niekiedy jest to przykryte wykończeniem ścian od wewnątrz np. boazerią, jednak może to być również wykryte pomimo przysłonięcia co widać na rys. 14.
Rys. 13. Termogramy wewnętrznej powierzchni ścian zewnętrznych domu murowanego, gdzie stwierdzono obszary o niższych temperaturach na łączeniu ściany osłonowej ze stropodachem. Wskazuje to na brak szczelności w tym obszarze budynku
Rys. 14. Termogramy wewnętrznej powierzchni ścian zewnętrznych domów murowanych, przysłoniętych boazerią, gdzie stwierdzono także obszary o niższych temperaturach, co wskazuje na brak szczelności w tych obszarach budynku pod wykończeniem
Podsumowanie
Problem prawidłowej izolacji termicznej budynków staje się niezmiernie istotny w związku ze wzrastającymi cenami mediów energetycznych. Właściwie prowadzone badania termowizyjne pozwalają uzyskać szybką informację o izolacji termicznej i nieszczelności powietrznej oraz o zawilgoceniu budynku. Zjawiska te często się przenikają, są ze sobą powiązane. Niekiedy gorsza termoizolacyjność jest wynikiem zastosowania niewłaściwych materiałów, błędów projektowych, czy wykonania niezgodnego z dokumentacją, a czasem jest to wynikiem niestaranności samego wykonania robót budowlanych.
Dotyczy to zarówno wykonania ścian osłonowych, jak i montażu stolarki okiennej, czy ogólnie powierzchni przeszklonych. Zastosowanie termowizyjnej metody oceny stanu izolacji cieplnej oraz lokalizacja nieprawidłowości jej ułożenia i szczelności powietrznej oraz podjęte w oparciu o otrzymane wyniki właściwe działania mogą doprowadzić do dużych oszczędności energii.
W ostatnich latach znacznie wzrosło zapotrzebowanie na konstrukcje energooszczędne. Rozwój sytuacji energetycznej na świecie oraz zapotrzebowanie na komfortowe warunki mieszkaniowe spowodowały konieczność przykładania większej wagi zarówno do skuteczności i szczelności ociepleń budynków, jak i sprawności systemów ogrzewania i wentylacji.
Wady ocieplenia i szczelności w miejscach najbardziej newralgicznych mogą powodować znaczne straty energii. Nie tylko stwarzają one ryzyko wzrostu kosztów ogrzewania i utrzymania, lecz także wpływają na pogorszenie komfortu klimatycznego wewnątrz budynku.
W wielu przypadkach dane projekty pod względem cieplnym różnią się od wymagań stawianych przez obecnie obowiązujące przepisy. Niekiedy nowe projekty odbiegają od realnie istniejących budynków. Rośnie też świadomość wśród użytkowników i właścicieli domów i lokali, że poprawa parametrów termoizolacyjnych budynków się opłaca. Chcąc dokonać tej poprawy pomocne bardzo są badania termowizyjne i właściwa interpretacja ich wyników.
mgr inż. Józef Osiadły
DIAGNOTERM, Kraków
Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym
inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
więcej informacj: Świat Szkła 5/2011
