Badania termograficzne w budownictwie
| TechnikaTematyka pomiarów termograficznych dotyczy, oprócz przemysłu, szeregu dziedzin, w tym budownictwa. W przypadku mieszkań i innych budynków badaniom tego typu podlegają wszystkie elementy ścian osłonowych – od piwnic aż po dachy.
W artykule omówiono elementy składowe budynków, przy badaniu których wykonawca powinien zwrócić szczególną uwagę na zastosowaną metodykę i warunki środowiskowe. Nie zawsze bowiem niska temperatura ścian oznacza dobrą izolację cieplną.
Ściany osłonowe tradycyjnego typu, które wykonane są np. z pełnej cegły, charakteryzują się dużą pojemnością cieplną i nie są podatne na zmiany temperatury otaczającego je powietrza. Przy badaniach wykonywanych kilka godzin po zachodzie słońca elementy powierzchni o mniejszej bezwładności cieplnej, np. nadproża osłonięte supremą czy styropianem, podążając za temperaturą powietrza mogą mieć niską temperaturę powierzchni bliską temperaturze otoczenia natomiast mur będzie miał w tym czasie temperaturę około średniej dobowej, czyli będzie cieplejszy. W interpretacji wyników trzeba uwzględnić więc dobowe wahania temperatury, porę badania, konstrukcję nadproży itp.
Rozkład temperatury w ścianie warstwowej
Temperatura ścian warstwowych podąża za zmianami temperatury otoczenia z 1÷2-godzinnym opóźnieniem. Na ich tle przy badaniach nocnych źle wypadają murowane filarki międzyokienne, płyty balkonowe, ściany przyziemi i inne elementy o dużej bezwładności cieplnej, dla których proces akumulacji oraz oddawania ciepła trwa dłużej. Wieczorem, nawet kilka godzin po zachodzie słońca, elementy o dużej bezwładności cieplnej są ciągle cieplejsze, a w godzinach porannych, gdy temperatura rośnie, różnice zacierają się, a nawet zmieniają.
Balkony na ogół są mostkami cieplnymi, gdyż zakotwiczone są w murach osłonowych i związane z płytami stropowymi. Płyta balkonowa ma pewną grubość, masę i związaną z tym bezwładność cieplną. Jednocześnie ze względu na swoje położenie, wystawiona jest na działanie konwekcji i wiatru silniejsze niż ściana, co powoduje szybsze odprowadzanie ciepła do otoczenia. Wszystkie te fakty powodują, że diagnoza termograficzna musi opierać się o znajomość konstrukcji i porównania z temperaturami innych balkonów na tej samej ścianie. Stosowane obecnie okładanie płyt balkonowych styropianem z góry i z dołu oraz na czole płyty jest na ogół wystarczającym sposobem do uniknięcia problemów związanych z mostkami termicznymi tworzonymi przez płyty balkonowe.
Loggie, przyziemia i strychy
Podstawą diagnozy i kwalifikowania ścian loggii jest porównanie ich z innymi i znajomość konstrukcji ściany oraz temperatury w mieszkaniu za ścianą. Z kolei przyziemia budynków w badaniach termograficznych wykazują dużą bezwładność cieplną i są podatne na nasłonecznienie. Niestety w Polsce norma nie nakładała obowiązku izolowania ścian piwnicznych. W związku z tym obraz termiczny w starszych budynkach będzie zawsze świadczył o dużym przewodnictwie cieplnym mimo, że zwykle temperatura po drugiej stronie tych przegród jest niższa niż w mieszkaniach. Ze względu na bardzo dużą bezwładność cieplną badania powinny być prowadzone w stabilnej temperaturze powietrza, a strona nasłoneczniona po 6÷8 godzinach od zacienienia.
Ściany strychów i stropodachów wentylowanych mają zwykle obniżoną izolacyjność cieplną. Podwyższona temperatura ścian strychów widoczna na termogramach może być jednak skutkiem wad wykonawczych izolacji kładzionej na stropach mieszkań. Stropodachy niewentylowane podatne na zawilgocenia powinny być sprawdzane termograficznie z góry – np. z helikoptera, przy dobraniu takich warunków pogodowych aby kontrast termiczny był największy.
Naroża zewnętrzne budynku powinny być zimniejsze od sąsiednich fragmentów ścian z powodu różnicy powierzchni napływu i odpływu ciepła oraz z powodu różnicy współczynników konwekcyjnego przejmowania ciepła. Analogicznie – wnęki powinny być zawsze cieplejsze od sąsiednich fragmentów ściany. Każde odstępstwo od tych reguł powinno być sprawdzone.
Zawilgocenia i okna
Badania wilgotnych murów i osłon zewnętrznych, obok klasycznych metod pomiarowych które wymagają dostępu bezpośredniego, mogą być realizowane termograficznie. Wymaga to jednak sprzyjających warunków zewnętrznych oraz weryfikacji uzyskanych wyników.
Okna poddawane są badaniom termograficznym od zewnątrz pod kątem analizy ich termoizolacyjności i szczelności. Jako elementy o małej bezwładności cieplnej mogą być badane nawet podczas zmian temperatury powietrza. Przy badaniach szczelności od zewnątrz konieczne jest spełnienie warunku wypływu ogrzanego wewnętrznego powietrza przez szczeliny w oknach ściany zawietrznej, bądź naturalnego wypływu na wyższych piętrach. Z tego powodu też wymaga się aparatury termowizyjnej wyposażonej w teleobiektyw ze względu na małe rozmiary kątowe śladów cieplnych szczelin.
Szyby charakteryzują się niewielką wartością współczynnika emisyjności i są one podatne na odbicia. Badania mające na celu ocenę termoizolacyjności powinny być wykonywane w korzystnych warunkach środowiskowych, najlepiej podczas pełnego zachmurzenia nieba. Jest to zresztą najlepsza sytuacja dla jakichkolwiek badań termowizyjnych prowadzonych na wolnym powietrzu.
Temperatura radiacyjna nieba mierzona kamera termowizyjna zależy od stanu zachmurzenia – dla czystego nieba wynosi ona poniżej -50°C, dla chmur wysokich, białych – kilka do kilkunastu stopni Celsjusza poniżej temperatury otoczenia. Dla chmur niskich, ciemnych jest bardzo bliska temperaturze otoczenia. Szyby na wyższych piętrach oglądane są pod kątem takim, że w odbiciu znajduje się niebo. W efekcie wygląda to tak, jakby w odbiciu widoczne były gorące obiekty. Widoczne są też „zimne odbicia” w postaci obniżenia temperatury i to często poniżej temperatury otoczenia!
Badania termograficzne od wewnątrz
Kontrola termograficzna ścian osłonowych prowadzona z zewnątrz budynku pozwala na wykrycie mostków termicznych w ścianach osłonowych, pomaga oszacować stan termoizolacyjności ścian i okien oraz ocenić energochłonność całego budynku. Ostatnio jednak coraz częściej badania termowizyjne prowadzone są wewnątrz pomieszczeń.
Dzieje się tak, gdyż mimo tego, że warstwa izolacji znajduje się na zewnątrz budynku, użytkownika nie interesuje często jej stan, tylko komfort cieplny w samych pomieszczeniach. Na jego poczucie wpływają zasadniczo trzy czynniki. Pierwszym z nich jest zrównoważone promieniowanie cieplne ze wszystkich stron, odpowiadające temperaturze w pomieszczeniu. Oznacza to, że temperatura żadnej ze ścian – w tym powierzchni okien – nie powinna być znacznie mniejsza niż temperatura wnętrza. W tzw. ciepłych domach realizowanych obecnie lub w starszych, ale po termomodernizacji, różnica temperatur powierzchni wewnętrznej pomiędzy ścianą wewnętrzną, a ścianą osłonową nie przekracza jednego stopnia Celsjusza. Odczytana termograficznie temperatura powierzchni ściany działowej pełni rolę wskaźnika średniej temperatury powietrza w pomieszczeniu.
Temperatura powierzchni podłogi lub powietrza kilka centymetrów nad podłogą nie może być niższa więcej niż o 3÷4°C od temperatury powietrza na wysokości 1,1 metra. Prędkość ruchu powietrza w pomieszczeniu nie może być większa od 0,1÷0,2m/s, gdyż powoduje to uczucie przeciągu. Ruch powietrza w pomieszczeniu spowodowany może być nadmierną wentylacją, w tym nieszczelnością okien lub drzwi, a także odwróceniem ciągu w kanałach wentylacyjnych.
Podsumowanie
Wszystkie omówione czynniki mogą być wykrywane i analizowane podczas badań termograficznych wykonywanych wewnątrz pomieszczeń. Kontrola termograficzna wykonywana poprzez rozpoznanie pola temperatury na powierzchniach wewnętrznych pozwala podjąć decyzje prowadzące do poprawy termoizolacyjności przegród, a przez to do zmniejszenia kosztów ogrzewania zimą i poprawy komfortu cieplnego latem.
FLIR Systems Polska
