TermoDom.pl

Newsletter

Przezroczysta fasada...

Przezroczysty budynek to dla przyszłych mieszkańców sposób na minimalizację kosztów... więcej

Uchronić dom przed...

Zmieniający się klimat sprawia, że burze w sezonie letnim nie należą do rzadkości.... więcej

Właściwości cieplne...

Czyli o tym, jak bloczki YTONG i SILKA się uzupełniają w kontekście jednej... więcej

Inne Badania termowizyjne Termowizja i jej znaczenie w termomodernizacji budynku

Termowizja i jej znaczenie w termomodernizacji budynku

Brak dokumentacji technicznej budynku w obliczu konieczności sporządzenia dla niego świadectwa energetycznego czy po prostu przeprowadzenia remontu eliminującego straty ciepła może przesądzać o powszechniejszym wykorzystaniu termowizji w budownictwie.

Czym jest termowizja i na czym polega?
Termowizja (nazwa pochodzi od nazwy handlowej pierwszych kamer firmy AGA-Thermovision) jest najogólniej mówiąc zdalną, bezdotykową metodą diagnostyczną, opartą na obserwacji promieniowania podczerwonego emitowanego przez każde ciało o temperaturze wyższej od zera i zamianie tegoż promieniowania w obraz, światło widzialne. Dzięki temu łatwo określić rozkład i wartości temperatur w badanym obiekcie.

Równie popularnym terminem, na określenie techniki obrazowania i rejestracji rozkładu temperatur  w badanym obiekcie, jest termografia.

Gdy badania ścian wykonywane są od strony ogrzewanego pomieszczenia miejsca mostków termicznych lub ubytków w izolacji cieplnej na termogramach mają niższą temperaturę. Z kolei w przypadku, gdy pomiary są wykonywane od strony zewnętrznej lub od strony pomieszczenia nieogrzewanego, mostki termiczne są pokazywane jako miejsca cieplejsze, które zwykle na termogramach są jaśniejsze. Gdy występują na powierzchni zewnętrznej, obrazują źle izolowane przegrody, przez które ucieka ciepło. Z kolei niska temperatura powierzchni potwierdza dobre właściwości izolacyjne.

Badanie obiektu wykonuje się przy użyciu kamery termowizyjnej, w których wykorzystuje się detektory, urządzenia służące do zamiany promieniowania podczerwonego na wielkość fizyczną  łatwiejszą do obserwacji lub użycia. Pozwalają one przetwarzać zarejestrowane promieniowanie na obraz termalny, który w wizjerze czy komputerze widzimy jako barwne widmo, gdzie każdej temperaturze przypisywana jest inna barwa (od ciemnogranatowej do jasnożółtej) lub w odcieniach szarości.
 
       
Rys.: Rudowski G., Termowizja i jej zastosowanie, WKiŁ Warszawa 1978. Schemat działania urządzenia termowizyjnego


Objaśnienie: 1 - przedmiot obserwowany, 2 - układy optyczne, 3 - detektor promieniowania, 4 - układy elektronicznej obróbki sygnału, 5 - układy odwzorowania, 6 - odwzorowanie termiczne, 1a - obszar odwzorowany w danej chwili.

Schemat pokazuje, jak promieniowanie podczerwone wysyłane przez obserwowany obiekt 1 pada na obiektyw 2, wskutek czego otrzymujemy obraz obiektu w płaszczyźnie elementu czułego 3 kamery termowizyjnej (detektora), analogicznie jak to ma miejsce w kamerze telewizyjnej. Element czuły przetwarza padające promieniowanie podczerwone na proporcjonalne do mocy promieniowania sygnały elektryczne, które następnie z detektora są przekazywane do odpowiednich układów obróbki elektronicznej 4 i dalej do układów odtwarzania obrazu (np. kineskopu) lub układów rejestracji 5.

Z technicznego punktu widzenia, badanie termowizyjne polega na detekcji promieniowania podczerwonego (zwanego też cieplnym, z ang. infrared), poprzez pomiar długości fal elektromagnetycznych emitowanych przez wszystkie ciała, których temperatura jest wyższa od zera bezwzględnego. Zasada pomiaru jest niezwykle prosta, długość fal, a więc intensywność promieniowania jest wprost proporcjonalna do temperatury badanego obiektu.

       

Obiektem o idealnych właściwościach promieniowania podczerwonego jest ciało doskonale czarne, ale takie właściwie nie istnieje. Dlatego w pomiarach należy uwzględnić odchylenia od tego modelu poprzez wprowadzenie współczynnika emisyjności. Jego wartość określa możliwość wysyłania promieniowania podczerwonego przez dane ciało. Współczynnik emisyjności dla ciała doskonale czarnego wynosi 1, a dla ciał rzeczywistych jest on zależny od ich składu chemicznego oraz sposobu wykończenia powierzchni. Stąd też przy porównywaniu temperatur obiektów z różnych materiałów należy wskazane temperatury przeliczyć zgodnie ze współczynnikiem emisyjności tych materiałów. Pomocny tu może być wzór Boltzmanna:

Eo = k x T4 [ Watt/m2]

E - całkowita emitencja ciała doskonale czarnego
k - stała Boltzmanna
T- temperatura ciała doskonale czarnego

oraz

ko= e x k

ko - współczynnik emisyjności

Pomiar termowizyjny badanego obiektu zależy od wielu czynników. Praktycznie nie można w sposób jednoznaczny określić rozkładu temperatury na badanej powierzchni jedynie za pomocą obrazu termowizyjnego. Wynika to z faktu, że detektory promieniowania reagują na dochodzącą do nich efektywną moc promieniowania, która zależy nie tylko od temperatury obiektu, ale również jego emisyjności, kształtu, wymiarów i stanu atmosfery. Z tego powodu badanie termowizyjne powinno uwzględniać też fakt, że promieniowanie podczerwone odbywa się w pewnym środowisku. Tym najczęściej jest powietrze, a jego wilgotność, temperatura czy skład chemiczny wpływa na zmniejszenie przepuszczalności ściśle uzależnionej od długości fal.

Zastosowanie termowizji w budownictwie
Skoro wiemy już, na czym polega termowizja, pora znaleźć dla niej zastosowanie. To właściwie jest nieograniczone. Z przyczyn oczywistych ograniczymy się więc do omówienia jej roli w budownictwie.

Badania termowizyjne pozwalają na ocenę izolacyjności cieplnej budynków nie tylko w celu określenia zadań termomodernizacyjnych, ale i sprawdzenia po ich wykonaniu, na ile się powiodły. Termogramy bezlitośnie bowiem obnażają wszelkie niedociągnięcia i błędy wykonawcze, które potem skutkują wzmożoną ucieczką ciepła z budynku.

Pomiary termowizyjne, oparte na porównaniu temperatur na zewnętrznych i wewnętrznych powierzchniach budynku, pozwalają wskazać wady izolacji, np. rozszczelnienie między blokami czy uszkodzenie izolacji lub jej brak. W takiej sytuacji obszary ścian przylegające do tych miejsc będą miały inną temperaturę niż pozostała część ściany. Badania potwierdzają, że w zależności od rodzaju defektu, otrzymujemy za każdym razem inny rozkład temperatur, a co za tym idzie, inny obraz termowizyjny. Warunkiem określenia wad metodą pomiarów termowizyjnych jest występowanie przepływu ciepła, który zależy od różnicy temperatur po obu stronach ścian.

Badania termowizyjne pozwalają na jakościową i ilościową ocenę przegród budowlanych. Możliwe jest bowiem określenie wartości współczynnika przenikania ciepła U[W/mK], ale jedynie po wykonaniu w tym samym czasie dodatkowych pomiarów innych wielkości związanych z przenikaniem ciepła przez badane przegrody.

Jednocześnie badanie termowizyjne służy wykrywaniu źródła i zasięgu zawilgoceń, które pogarszają właściwości izolacyjne materiałów budowlanych, a więc zarazem obniżają ich zdolność do wypromieniowania ciepła. Znając przyczyny przecieków czy wilgoci, łatwiej też walczyć z zagrzybieniem.

Inna rzecz, że lustracja kamerą termowizyjną pozwoli także sprawdzić ocieplenie i szczelność kominów, zlokalizować ukryte w ścianie rury z ciepłą i zimną wodą, ocenić stan ich izolacji, a nawet wykryć usterki w ogrzewaniu podłogowym czy zatory w grzejnikach.

Oczywiście metoda i zasięg badania przy użyciu kamery termowizyjnej zależy od tego, czemu ma służyć. Często bowiem jego wyniki stanowią podstawę roszczeń wobec dewelopera, od którego kupiliśmy wadliwie wykonane mieszkanie czy dom. Zazwyczaj jednak typowe badanie termograficzne obejmuje:

- badanie ścian zewnętrznych, połączeń balkonów ze ścianami, dachów, stropodachów, a więc ocenę jakości izolacji termicznej, czemu służy badanie przeprowadzone zarówno po zewnętrznej i wewnętrznej stronie wybranego pomieszczenia, badanie stropów z ogrzewaniem podłogowym;

- analizę i ocenę rodzaju oraz zakresu usterek spowodowanych brakiem lub „odchudzeniem” izolacji termicznej, zawilgoceniem materiałów lub infiltracją powietrza, co czyni się zazwyczaj pod kątem wskazania liniowych i punktowych mostków cieplnych;

- badanie rozkładu temperatur na wybranych elementach instalacji centralnego ogrzewania, zwłaszcza na grzejnikach i przewodach rozprowadzających, w celu określenia prawidłowości działania urządzeń.

Ściany
Najważniejszym elementem objętym badaniem termowizyjnym są ściany osłonowe. W przypadku, gdy wykonane są one z pełnej cegły, można mówić o ich dużej pojemności cieplnej i praktycznie znikomej podatności na zmiany temperatury otaczającego je powietrza. W związku z tym w badaniach wykonywanych kilka godzin po zachodzie słońca okaże się, że elementy powierzchni o mniejszej bezwładności cieplnej, np. nadproża osłonięte supremą czy styropianem, podążając za temperaturą powietrza, będą miały niską temperaturę powierzchni bliską temperaturze otoczenia. Natomiast mur będzie cieplejszy, wykazując temperaturę bliską średniej temperaturze dobowej. Oznacza to, że przy interpretacji wyników powinny zostać uwzględnione takie czynniki jak: dobowe wahania temperatury, pora dnia czy konstrukcja nadproży itp.

Inaczej sytuacja wygląda w przypadku ścian warstwowych, których temperatura podąża z 1-2 godzinnym opóźnieniem za temperaturą otoczenia. To skutkuje tym, że w badaniu przeprowadzonym 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.

Okna
Okna zwykle bada się pod kątem analizy ich termoizolacyjności i szczelności od zewnątrz. W tym przypadku badania powinno się przeprowadzać najlepiej podczas pełnego zachmurzenia nieba, co jest optymalną sytuacją dla badań termowizyjnych prowadzonych na wolnym powietrzu.
Temperatura radiacyjna nieba mierzona kamerą termowizyjną 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!

Balkony
Te zwykle w całości są mostkami cieplnymi, nie tylko z uwagi na konstrukcję, ale i swoje położenie. To powoduje, że płyta balkonowa narażona na działanie konwekcji i wiatru silniejsze niż w przypadku ścian, szybciej traci ciepło, oddając je do otoczenia. Wszystkie te fakty powodują, że diagnoza termograficzna musi opierać się na znajomości konstrukcji oraz porównania z temperaturami innych balkonów na tej samej ścianie.

Loggie, przyziemia i strychy
Podstawą diagnozy i kwalifikowania ścian loggii jest porównanie ich z innymi, znajomość konstrukcji ściany oraz temperatury w mieszkaniu za ścianą.
 
Warto zauważyć, że przyziemia budynków wykazują dużą bezwładność cieplną, są też podatne na nasłonecznienie. Z tego powodu badania powinny być prowadzone w stabilnej temperaturze powietrza, a strona nasłoneczniona po 6-8 godzinach od zacienienia.

Wreszcie wyniki badań termowizyjnych powinny pokazywać, że naroża zewnętrzne budynku z powodu różnicy powierzchni napływu i odpływu ciepła oraz z powodu różnicy współczynników konwekcyjnego przejmowania ciepła są zimniejsze od sąsiednich fragmentów ścian. Na tej zasadzie, wnęki z kolei powinny być zawsze cieplejsze od sąsiednich fragmentów ściany.

Badania termograficzne budynku od zewnątrz to jedno, ostatnio jednak coraz częściej  użytkowników mieszkań, znajdujących się zwłaszcza w budynkach wielorodzinnych, bardziej interesuje komfort cieplny w samych pomieszczeniach. Ten zaś zależny jest od kilku podstawowych czynników. Jednym z nich jest zrównoważone promieniowanie cieplne ze wszystkich stron, warunkujące odpowiednią temperaturę w pomieszczeniu. Oznacza to, że temperatura ścian nie powinna być znacznie niższa od temperatury wnętrza. Podobnie temperatura podłogi lub powietrza kilka centymetrów nad nią nie powinna być niższa niż o 3-4°C od temperatury powietrza na wysokości 1,1 metra. Wreszcie znaczenie ma też występowanie przeciągów w pomieszczeniu, a co z tym idzie, ruch powietrza (spowodowany wentylacją, nieszczelnością okien i drzwi albo odwróceniem ciągu w kanałach wentylacyjnych) nie powinien przekraczać 0,1-0,2m/s.

Termowizja pozwala zdiagnozować praktycznie wszystko, oszczędzając nasz wysiłek w poszukiwaniu przyczyn różnych wad i usterek w konstrukcji czy instalacjach budynku. Najważniejsze jednak, że umożliwia wykrywanie uszkodzeń grożących awariami, niemożliwych do identyfikacji innymi metodami.

Z tego powodu nie sposób nie docenić zalet badań termowizyjnych, z których najważniejsze to:

- skuteczność, jakiej nie osiągniemy innymi metodami, termowizja praktycznie nie pozwala na przeoczenie jakichkolwiek wad, jest metodą niezwykle dokładną;
- bezinwazyjność, dzięki czemu badanie nie wiąże się z potrzebą kucia ścian, zrywania podłóg itp.;
- szybkość, co umożliwia otrzymanie wyników niemal natychmiast;
- termowizja w przeciwieństwie do innych metod pozwala też na zobrazowanie rozkładu temperatur dla całego obiektu, a nie tylko jego części.

Jak widać, termowizja może odgrywać poważną rolę w termomodernizacji budynków. Niewykluczone, że ta pomijana dziś jeszcze metoda w obliczu obowiązkowej certyfikacji  mieszkań wkrótce zyska na znaczeniu. Stanowi przecież niezwykle precyzyjną ocenę jakościową, głównie pod kątem występowania wad budynku, wpływających na miejscowe zwiększenie strat ciepła, identyfikację występowania miejscowych przedmuchów zimnego powietrza zewnętrznego powodujących miejscowe wychłodzenia badanych przegród.

Dzięki temu umożliwia sformułowanie oczywistych i jasnych wniosków. A że izolacyjność cieplna ścian zewnętrznych jest często trudna do określenia z uwagi np. na brak dokumentacji technicznej lub informacji dotyczącej zastosowanych materiałów budowlanych oraz ich grubości, takie zdalne rozpoznanie miejsc występowania mostków cieplnych pozwalając na ich likwidację, ograniczy nawet o 30 proc. zapotrzebowanie na ciepło do celów grzewczych.

(bpawlak), 02-01-2009

Ochrona przed...

Łazienka i kuchnia to pomieszczenia szczególnie narażone na wilgoć oraz wynikające... więcej

Jak zyskać na...

Jak wykorzystać świadectwo energetyczne by oszczędzać pieniądze? Jak rozumieć wskaźniki... więcej

Czym jest dom pasywny?

Innowacyjna idea w podejściu do oszczędzania energii we współczesnym budownictwie... więcej

Skomentuj





Komentarze   —   pokaż wszystkie

Brak komentarzy