W trzeciej części artykułu przedstawiającego możliwości wykorzystywania badań termowizyjnych w budownictwie pokazane są zastosowania termowizji w wykrywaniu i lokalizacji miejsc największych strat ciepła z budynków przy badaniach od wewnątrz, w celu wskazania obszarów o gorszej izolacyjności termicznej ścian osłonowych, stwierdzenia zawilgocenia, czy oceny szczelności powietrznej budynku.

Wprowadzenie
Termowizja i termografia to techniki coraz częściej stosowane w różnych dziedzinach nauki i techniki. Pozwalają one na otrzymywanie obrazów w podczerwonym zakresie promieniowania, poszerzając możliwości obserwowania obiektów i zjawisk. Powszechność stosowania wynika z faktu, ze temperatura jest cechą każdego ciała i niejednokrotnie niesie ważne informacje o obiekcie, również w budownictwie.

Badania termowizyjne w budownictwie mogą być wykonywane od strony zewnętrznej i wewnętrznej budynku, pozwalając zlokalizować anomalie temperaturowe na powierzchniach wewnętrznych i zewnętrznych, ścian osłonowych budynku.

Celem podstawowym badań termowizyjnych jest, po zbadaniu rozkładów temperatury na zewnętrznych powierzchniach ścian, wskazanie fragmentów i elementów budynku: o wyższych temperaturach z zewnątrz, o niższych temperaturach od wewnątrz, a więc tych, przez które następują największe straty ciepła. Na obrazach termowizyjnych z zewnątrz są to punkty i obszary widoczne jako jaśniejsze, czyli te które mają wyższe temperatury, a więc mające słabszą termoizolacyjność.

Na obrazach termowizyjnych od wewnątrz są to miejsca i obszary uwidocznione jako ciemniejsze, czyli posiadające niższe temperatury, a więc te, które mają gorszą termoizolacyjność, lub wskazujące, którędy następuje infiltracja powietrza z zewnątrz. Przez obszary te następują największe straty ciepła. Badania termowizyjne wykonywane od zewnątrz, pomimo wielu zalet, mają jednak ograniczenia (por. cz. 2 artykułu, „Świat Szkła” 12/2010).

Możliwości wykorzystania termowizji w badaniach ścian od wnętrza budynku
Pomiary termograficzne od strony wewnętrznej pozwalają na wykrycie wad w ścianach wewnętrznych oraz ścianach zewnętrznych ukrytych pod osłonami. Pomiary od strony wewnętrznej są dokładniejsze, z uwagi na bardziej stabilne warunki otoczenia wewnątrz budynku. Za pomocą termowizji można wykryć różne typy wad obudowy budynku.

Najczęściej są to niedostateczna zdolność izolacyjna ścian zewnętrznych, niedoskonała szczelność konstrukcji, uszkodzenia spowodowane zawilgoceniami.

Lokalizują one mostki cieplne w przegrodach zewnętrznych, pozwalając określić stan ich izolacji termicznej, ocenić jakość stolarki okiennej i staranność wykonania prac budowlanych. Wykrycie anomalii temperaturowych i ich analiza pozwala na ustalenie, czy są one skutkiem wad izolacji, nieszczelności, czy zawilgocenia oraz czy wynikają z gorszej jakości materiałów lub niestaranności wykonawstwa. Badania termowizyjne mogą być także przydatne przy badaniach wewnętrznych ciągów kominowych i wentylacyjnych oraz do oceny ich pracy.

Wykonanie badań termowizyjnych rozkładów temperatury na wewnętrznych powierzchniach ścian osłonowych daje możliwość uzyskania barwnych map temperaturowych wewnętrznych ich powierzchni, które pozwalają zlokalizować miejsca o niższych temperaturach, mające najgorszą termoizolacyjność.

Praktycznym sposobem jest porównanie temperatury i jej rozkładu ściany zewnętrznej i sąsiadującej z nią ściany działowej (rys. 1).

Rys. 1. Termogramy wewnętrznej powierzchni ścian zewnętrznych w mieszkaniach, gdzie stwierdzono znacznie niższe temperatury na ścianach osłonowych w stosunku do ścian wewnętrznych (działowych), co wskazuje, że mają niewystarczającą izolacyjność cieplną . Widoczne różnice w temperaturach ścian zewnętrznych i działowych wskazują na znaczne straty ciepła do otoczenia

Innym zagadnieniem, które może być określone za pomocą badań termowizyjnych jest oszacowanie izolacyjności cieplnej sufitu, stropu (rys. 2), czy podłogi (rys. 3).

Rys. 2. Termogramy wewnętrznej powierzchni ścian zewnętrznych i sufitu w budynku mieszkalnym, gdzie wykryto niższe temperatury na suficie w stosunku do ścian wewnętrznych i zewnętrznych budynku, co wskazuje, że strop ma niewystarczającą izolacyjność cieplną. Widoczne różnice w temperaturach sufitu oraz ścian wskazują na znaczne straty ciepła do otoczenia przez powierzchnię stropu

Rys. 3. Termogramy na powierzchni podłogi i ścian zewnętrznych przy podłodze w budynku mieszkalnym, gdzie występują niższe temperatury w stosunku do ścian wewnętrznych i zewnętrznych budynku, co wskazuje, że podłoga ma niewystarczającą izolacyjność cieplną. Widoczne różnice w temperaturach podłogi i ściany przy podłodze wskazują na brak wystarczającej poziomej izolacji cieplnej pod podłogą i na ławach fundamentowych powodujące znaczne straty ciepła do gruntu 

Ocena jakości stolarki okiennej czy drzwiowej powinna być prowadzona pod kątem jej izolacyjności cieplnej, zarówno przeszklenia, jak i ram okiennych (rys. 4) oraz jej szczelności powietrznej (rys. 5). Dotyczyć to może jakości samych okien, jak i staranności ich montażu.

Rys. 4. Termogramy wewnętrznej powierzchni ścian zewnętrznych budynkach mieszkalnych, w obszarach stolarki okiennej, gdzie występują zróżnicowane temperatury na przeszkleniach, przy ramkach dystansowych szyb zespolonych oraz na ramach okiennych i futrynach w stosunku do ścian osłonowych, co wskazuje, że mają niewystarczającą izolacyjność cieplną. Widoczne różnice w temperaturach stolarki okiennej wskazują na ten jej element, przez który występują największe straty ciepła do otoczenia

Rys. 5. Termogramy wewnętrznej powierzchni ścian zewnętrznych w budynkach mieszkalnych, w obszarach stolarki okiennej, gdzie stwierdzono znacznie niższe temperatury na ramach okiennych i futrynach w stosunku do ścian osłonowych i przeszkleniach. Widoczne różnice w temperaturach stolarki okiennej od wnętrza wskazują na występującą niedostateczną szczelność, powodującą największe straty ciepła

Badania termowizyjne stropodachów i ścian zewnętrznych przy stropach (rys. 6) oraz przy podłodze (rys. 7) mogą wskazać obszary o gorszej termoizolacyjności oraz miejsca, w których występują zawilgocenia. Jak wiadomo, zawilgocenia ścian powodują pogorszenie ich izolacyjności cieplnej.

Rys. 6. Termogramy wewnętrznej powierzchni stropodachów i ścian zewnętrznych w budynkach mieszkalnych, gdzie wykryto w pewnych obszarach znacznie niższe temperatury w stosunku do pozostałych fragmentów stropów i ścian zewnętrznych budynku, wynikające z powstałych zawilgoceń. W konsekwencji prowadzi to do pogorszenia izolacyjności cieplnej w tych obszarach

Rys. 7. Termogramy wewnętrznej powierzchni ścian zewnętrznej i wewnętrznych w budynku nie podpiwniczonym, gdzie wykryto przy podłodze niższe temperatury w stosunku do pozostałych fragmentów ścian, wynikające z powstałych zawilgoceń. Okazały się one skutkiem braku wykonania odwodnienia na zewnątrz ścian budynku oraz nieprawidłowo wykonanej izolacji pionowej i poziomej przy ławach fundamentowych. W konsekwencji nastąpiło zawilgocenie ścian i wewnętrznych tynków podczas „deszczowego lata” co ujawniło się później.

Najczęściej źródłem pogorszenia komfortu cieplnego w pomieszczeniach są ściany osłonowe, niekiedy jednak przyczyną są ciągi wentylacyjne i kominowe niedostatecznie zaizolowane oraz niezbyt szczelne. Uwidocznione jest to na kolejnych termogramach, gdzie występują różnice temperatury na wewnętrznych pionach wentylacyjnych (rys. 8).

Rys. 8. Termogramy na powierzchni ciągów wentylacyjnych w ścianach wewnętrznych w budynku mieszkalnym, gdzie wykryto na ich powierzchni niższe temperatury świadczące o znacznym wychłodzeniu wynikającym z zasysania zimnego powietrza z zewnątrz i niedostatecznego ich zaizolowania. Innym przykładem jest wychłodzenie spowodowane słabą szczelnością na łączeniu pionu wentylacyjnego ze stropodachem.

Ciekawym sposobem wykorzystania metod termowizyjnych jest sprawdzenie prawidłowości działania wentylacji i określenie kierunku przepływu powietrza (rys. 9).

Rys. 9. Termogramy na powierzchni różnych kratek wentylacyjnych w mieszkaniach. Na pierwszym obrazie termalnym widoczny jest odpływ ciepłego, zużytego powietrza, a na kolejnych wykryto na ich powierzchni niższe temperatury, świadczące o napływie zimnego powietrza będącego objawem odwróconego ciągu wentylacyjnego.

Sprawdzanie stanu izolacyjności cieplnej ścian osłonowych od wnętrza pomieszczeń
Badania termowizyjne budynków przeprowadzone z zewnątrz nie zawsze są wystarczające.

W obecnym budownictwie stosowane są często konstrukcje o ścianach osłonowych warstwowych. Powoduje to, że obraz cieplny na elewacji zewnętrznej nie zawsze jest adekwatny do obrazu cieplnego wewnątrz. Komfort cieplny pomieszczenia zależy od stanu termicznego powierzchni od strony wewnętrznej ściany. Dlatego istnieje konieczność wykonywania badań od wnętrza.

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.

Temperatury na ścianach zewnętrznych budynku wykonanego w nowoczesnej technologii, podobnie jak w budynkach ocieplonych, rejestrowane od wnętrza, powinny wykazywać równomierne rozkłady i wartości zbliżone do temperatur panujących w pomieszczeniach. Nie zawsze jednak tak jest.

Często pomimo iż na znacznej powierzchni ścian zewnętrznych budynku występują równomierne temperatury, bliskie temperaturze panującej w pomieszczeniach, wykrywa się również miejsca o zdecydowanie niższych temperaturach. Badania termowizyjne z wnętrza budynku wykazują nieco niższe temperatury na powierzchni okien (rys. 10) co jest zrozumiałe.

Obszary przeszklone ścian mają jednak przede wszystkim zadanie przezierne, polegające na doprowadzeniu światła dziennego do pomieszczeń. Z reguły ich izolacja termiczna jest słabsza, gdyż opór cieplny okien jest znacznie mniejszy od ścian konstrukcyjnych.

Rys. 10. Obrazy termalne wewnętrznej powierzchni ścian zewnętrznych w budynkach mieszkalnych. Każdorazowo w obszarach okien stwierdzono niższe
temperatury w stosunku do ścian konstrukcyjnych. Widoczne różnice w temperaturach stolarki okiennej wskazują że jest to element, przez który występują największe straty ciepła do otoczenia

Okna i przeszklenia jako fragmenty ścian zewnętrznych często są i mogą być słabszym elementem, jeśli chodzi o termoizolacyjność ściany. Okna i fasady szklane stanowią coraz częściej przedmiot wnikliwych badań termowizyjnych rozkładów temperatury na ich powierzchni.

Badania termowizyjne  z wnętrza budynku wykazują nieco niższe temperatury na powierzchni okien, co jest zrozumiałe, jednak istotne jest, który element okna jest najsłabszy.

Może to być samo przeszklenie pomimo stosowania szyb zespolonych (rys. 11), mogą to być ramki dystansowe (rys. 12) lub może to być rama okienna i jakość jej montażu (rys. 13).

Rys. 11. Obrazy termalne wewnętrznej powierzchni przeszklenia drzwi balkonowych w budynkach mieszkalnych,
a) widoczne dobre parametry termoizolacyjne ze strony lewej przeszklenia dla szyby z powłoką niskoemisyjna i gorsze parametry z prawej strony
b) pogorszenie termoizolacyjności szyby zespolonej w części centralnej przeszklenia po jej rozszczelnieniu i zmniejszeniu ciśnienia gazu obojętnego wewnątrz szyby.

Rys. 12. Obrazy termalne wewnętrznej powierzchni okien w budynku biurowym. Widoczne lepsze parametry termoizolacyjne przeszklenia i ramek okiennych w oknie ze strony lewej oraz gorsze, zwłaszcza ramek okiennych, w oknie ze strony prawej

Rys. 13. Obrazy termalne wewnętrznej powierzchni stolarki okiennej o podobnych parametrach przeszklenia różniące się jednak jakością wykonania montażu. Z lewej strony widoczne dobre parametry termoizolacyjne przeszklenia, ram i futryn okiennych oraz ze strony prawej pomimo dobrej jakości przeszklenia gorsze parametry spowodowane niestarannością montażu 


Niekiedy zdarza się jednak, że niższe temperatury, a zatem i gorszą termoizolacyjność, mają elementy konstrukcyjne, np. nadproża nad oknami, okolice wieńców, czy przypadkowe elementy konstrukcyjne (rys. 14). Gorsze parametry izolacyjne występują często przy zwieńczeniu ścian szczytowych oraz na ich łączeniu ze stropodachem w miejscu, gdzie przymocowana jest konstrukcja dachu (rys. 15).

Rys. 14. Obrazy termalne wewnętrznej powierzchni ścian zewnętrznych w budynkach mieszkalnych, pokazujące obszary o niższych temperatury w stosunku do pozostałych. Widoczne różnice w temperaturach wskazują miejsca (nadproża okolice wieńców) w których występują największe straty ciepła do otoczenia

Rys. 15. Obrazy termalne wewnętrznej powierzchni ścian zewnętrznych w domach mieszkalnych, pokazujące obszary o gorszej izolacyjności cieplnej w okolicy zwieńczenia ściany na łączeniu z dachem oraz na wysokości stropu. Widoczne różnice w temperaturach wskazują miejsca w których występują największe straty ciepła do otoczenia

Podsumowanie
Kontrola izolacyjności cieplnej często jest pomijana przy odbiorze budynków, jednak jakość tej izolacji nabiera coraz większego znaczenia przy ocenie jakości budynku i wpływa na jego cenę, ze względu na rosnące koszty eksploatacji.

Od pewnego czasu obowiązują wprawdzie przepisy zmuszające wykonywanie świadectw charakterystyki energetycznej dla budynków nowo zasiedlanych, jak i podlegających obrotowi handlowemu. Wykonywane są one jednak w oparciu o dane projektowe, co nie zawsze jest zgodne z rzeczywistością.

Poza tym certyfikaty takie, jeśli uwzględniają technologie, rodzaj materiałów i ich parametry termofizyczne, to nie uwzględniają jakości wykonawstwa.

Dlatego też w rzeczywistej ocenie energetycznej budynków pomocna może być technika termowizyjna. Kontrolę taką można przeprowadzić zarówno od strony zewnętrznej, jak i wewnętrznej budynku. Pomiary od strony wewnętrznej są dokładniejsze z uwagi na bardziej stabilne warunki otoczenia wewnątrz budynku.

Chcąc dokonać jakościowej interpretacji termogramu, wykryć występowanie  mostków termalnych czy zlokalizować miejsca największych strat ciepła, wystarczające są pomiary z jednej strony. Jednak chcąc określić ilościowo straty ciepła konieczne są badania termowizyjne wykonane od zewnętrznej i wewnętrznej strony budynku.

Możliwość ilościowej oceny parametrów izolacyjności cieplnej nabiera szczególnego znaczenia w okresie powszechnego dążenia do oszczędzania energii i obowiązku opracowywania świadectw energetycznych budynków i lokali.

mgr inż. Józef Osiadły
DIAGNOTERM

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym

inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne

więcej informacj: Świat Szkła 4/2011

  • Logo - alu
  • Logo aw
  • Logo - fenzi
  • Logo - glass serwis
  • Logo - lisec
  • Logo - mc diam
  • Logo - polflam
  • Logo - saint gobain
  • Logo termo
  • Logo - swiss
  • Logo - guardian
  • Logo - forel
  • vitrintec wall solutions logo

Copyright © Świat Szkła - Wszelkie prawa zastrzeżone.