Ocena diagnostyczna budynków za pomocą skojarzonej termografii

Celem wieloletnich badań była wstępna ocena jakości dociepleń z wykorzystaniem dwupoziomowej termografii. Termogramy wykonano z wykorzystaniem transportu lotniczego i standardowo – z poziomu terenu (naziemne). W artykule przedstawione wyniki badań skojarzonych i trzy sposoby analizy (wstępna, jakościowa i ilościowa – nazwana statystyczną), które szerzej omówiono w [1].

Zaproponowane zestawienie przykładów termogramów (tabl. 1) obrazujących typowe problemy utraty ciepła z budynku oraz dogłębna analiza jakościowa (tabl. 2) i ilościowa (tabl. 3) pozwalają na inwentaryzację błędów i zalecenie możliwych działań naprawczych. Dzięki tak przyjętej diagnostyce wstępnej, zrealizowanej za pomocą termografii, nie zniszczono dotychczasowych efektów prac naprawczych. Dość precyzyjnie wytypowano kolejność działań służących likwidacji problemów technicznych oraz dalszemu podwyższaniu efektywności energetycznej.

Ocena jakości wynika z przeprowadzonych w latach 2010-2012^[1] badań stanu techniczno-energetycznego budynków, wykonanych przez autorkę na terenie sześciu polskich miast za pomocą skojarzonej termografii (lotniczej^[2] i naziemnej^[3]).

Ze względu na złożoną istotę problemu starano się wybrać najbardziej reprezentatywne przykłady błędów dla różnych typów budynków, w różnych regionach kraju. Posłużyły one do wskazania dobrych praktyk termomodernizacyjnych i wytypowania pozostawionych jeszcze obszarów niezbędnych działań naprawczych. niezbędnych w Polsce.

Tabl. 1 Wybrane przykłady wstępnej oceny jakości dociepleń w poszczególnych elementach prefabrykowanych budynków mieszkalnych (oprac. autorki) [1]

Analiza wyników badań termograficznych

Do analizy przyjęto następujące rodzaje zabudowy: budynek jednorodzinny, wielorodzinny^[4]; budynek użyteczności publicznej – przedszkole, szkoła, uczelnia, akademik, basen, hotel, biurowiec – i obiekty przemysłowe – hale, kominy, chłodnie oraz sieci ciepłownicze. Spośród 250 analizowanych obiektów na terenie województwa lubelskiego (Lublin, Lubartów, Świdnik, Dęblin, Zamość) i województwa śląskiego (Częstochowa) do analizy wybrano 138 budynków. Do termografii lotniczej spośród analizowanych obiektów wybrano 72, w tym: 21 budynków jednorodzinnych (wolno stojących, bliźniaczych i szeregowych), 42 wielorodzinne budynki mieszkalne (częściowo-prefabrykowane 20 i wielorodzinne prefabrykowane 22), 4 obiekty użyteczności publicznej i 4 obiekty przemysłowe oraz 1 sieć ciepłowniczą. Do termografii naziemnej spośród analizowanych obiektów wybrano 67, w tym: 3 jednorodzinne budynki (wolno stojący, bliźniaczy i szeregowy), 56 wielorodzinnych budynków mieszkalnych (tradycyjne 11, częściowo-prefabrykowane 2 i wielorodzinne prefabrykowane 43), 5 obiektów użyteczności publicznej i 3 obiekty przemysłowe. W niniejszym artykule poddane zostały analizie eksploatowane budynki wielorodzinne zarówno kilkudziesięcioletnie, jak i kilkuletnie. Do kryteriów oceny błędów popełnianych w zrealizowanych dotychczas działaniach termomodernizacyjnych w poszczególnych typach eksploatowanych budynków zaliczono m.in.:

– brak kotew w ścianach trójwarstwowych,

– jakość ocieplenia ścian zewnętrznych wraz z przyziemiem (cokół),

– jakość ocieplenia na gzymsach,

– jakość ocieplenia balkonów obwodowo lub styku loggii ze ścianą,

– jakość ocieplenia ościeży zewnętrznych obwodowo,

– jakość wymienionej stolarki otworowej,

– jakość wymienionego ocieplenia instalacji c.o. i c.w. w piwnicach,

– brak działań w kierunku modernizacji systemu wentylacji, na przykład odzysku ciepła,

– jakość ocieplenia stropodachu lub dachu,

– jakość ocieplenia sieci ciepłowniczej (straty na przesyle).

Według tak przyjętych kryteriów dokonano oceny za pomocą trzech metod, a szczegóły zawarto w [1] odpowiednio w punktach 5.3.1,5.3.2 i 5.3.3.

Tabl. 2 Ocena jakości stanu techniczno-energetycznego na podstawie zrealizowanych/zaniechanych działań proenergetycznych wg wybranych technologii realizacji budynków prefabrykowanych. Numer błędu podano w skali 1:10 (oprac. autorki) [1]

*wraz z systemem: WBŻ i Wk-70

Wstępna ocena jakości dociepleń z wykorzystaniem termografii skojarzonej

Wstępnej analizie poddano jakość przykładowych, zrealizowanych termomodernizacji. W tabl. 1 zestawiono charakterystyczne przykłady wstępnej (zwanej też pobieżną) oceny jakości działań termomodernizacyjnych w poszczególnych elementach budynków mieszkalnych. Metoda wstępna oznacza, że ocenę wykonano bez szczegółowej analizy termogramów za pomocą wykresów, a analizie poddano jedynie uzyskany w badaniach obraz termograficzny wg skali temperatury na termogramie.

W ramach wstępnej oceny w tabl. 1, w kolumnie pierwszej 0 podano ocenę zrealizowanych w analizowanym przypadku działań termomodernizacyjnych (wg numeru błędu opisanego w tabl. 2). W kolumnie drugiej a) zestawiono przykłady źle wykonanych termomodernizacji w zakresie wyspecyfikowanych problemów i niedociągnięć technicznych stwierdzonych po przeprowadzeniu procesu termicznej modernizacji budynków. W przykładach zawarto tylko wybrane prefabrykowane budynki mieszkalne, wiele z nich ma audyty, są także nowo zrealizowane^[5]. W kolumnie trzeciej b) pokazano termogram prawidłowo wykonanego ocieplenia ocenianego elementu. W kolumnie czwartej c) zamieszczono komentarz odnośnie co do przyczyny i sposobu zalecanych działań naprawczych wobec popełnionego błędu (patrz tabl. 2).

Po analizie termogramów metodą pobieżną (wstępną) stwierdzono, że wykonane do 2000 r. docieplenia na budynkach wielorodzinnych nie potwierdziły (w analizie wstępnej zgodnie z tabl. 1) znacząco gorszej jakości efektywności energetycznej przegród zewnętrznych budynków niż tych, które wykonano po 2000 r., a które oparto na większej znajomości sztuki budowlanej w zakresie poprawy techniczno-energetycznej budynków. Ocieplenia wymagają uzupełnień lub uszczelnień, ale nadal brakuje dobrych przykładów likwidowania ucieczki ciepła przez balkon i wykorzystania nadmiernej ucieczki ciepła przez kominy.

Ocena jakości dociepleń z wykorzystaniem termografii skojarzonej

Dotychczasowe działania termomodernizacyjne zbadano metodą nieniszczącą, tj. przeprowadzono badania za pomocą skojarzonej termografii i analizy termogramów przy użyciu odpowiedniego oprogramowania. Do oceny jakościowej przyjęto czterostopniową skalę (od 2 do 5). W uwagach w tabl. 2 podano, jaka może być przyczyna obniżenia oceny w obranej skali.

Na tej podstawie możliwe było wytyczenie zaleceń do dalszych działań naprawczych.

Efektem dogłębnej analizy było zobrazowanie za pomocą wykresu [1], czyli profilu termicznego, problemów ucieczki ciepła i przeniesienie wyników do tablicy oceny systemów (tabl. 3).

Z przedstawionej oceny jakościowej (podrozdz. 5.2 w [1]) dotychczas zrealizowanych w kraju termomodernizacji w eksploatowanych wielorodzinnych budynkach prefabrykowanych wynika, że najlepiej wśród wybranych do oceny elementów wypadają: ocieplenie ścian, a następnie stropodachu/dachu i ościeży oraz instalacji, a także wymiana stolarki otworowej. Niepokojący jest fakt, że działania wykonywane w kierunku bezpieczeństwa ścian osłonowych (trójwarstwowych) i modernizacja systemu wentylacji, np. w kierunku odzysku ciepła i ocieplenie gzymsów, są jakościowo wykonane najgorzej lub brak ich w ogóle.

Na podstawie przeprowadzonej analizy badań termograficznych stwierdzono, że najlepszą kondycję po wykonanych w Polsce termomodernizacjach wśród prefabrykowanych budynków wielorodzinnych ma system W-70. Choć jest to wynik niewiele wyższy od oceny dostatecznej (3,50). W budynkach prefabrykowanych ze ścianami trójwarstwowymi wpływ na ocenę ma brak dodatkowego połączenia warstwy osłonowej z warstwą konstrukcyjną przed wykonaniem ocieplenia. Jest to dość istotne ze względu na bezpieczeństwo użytkowania tych budynków. Autorka uznała, że mimo prawidłowej w wielu budynkach realizacji ocieplenia (4,0-4,5) wypada ono gorzej ze względu na stwierdzony błąd techniczny, jakim jest brak skotwienia ścian trójwarstwowych.

Tabl. 3 Ocena statystyczna stanu techniczno-energetycznego na podstawie zrealizowanych/zaniechanych działań termomodernizacyjnych wg wybranych technologii realizacji budynków prefabrykowanych (oprac. autorki) [1]

Ocena statystyczna dociepleń z wykorzystaniem skojarzonej termografii

Ocenę statystyczną stanu techniczno-energetycznego na podstawie zrealizowanych lub zaniechanych działań termomodernizacyjnych według technologii realizacji przeprowadzono na podstawie dwustopniowej skali zerojedynkowej, co oznacza, że jeżeli błąd w dociepleniu występował, to wpisano 1, a jeżeli nie występował, to wpisano 0. Uśrednioną ocenę statystyczną wykonanych działań naprawczych stwierdzoną na podstawie stanu technicznego budynku i analizy termogramów przedstawiono w procentach liczonych w stosunku do całości popełnianych błędów w danym rodzaju budynku, co zestawiono w tabl. 3.

Na podstawie przeprowadzonej analizy statystycznej (tabl. 3), według kryterium systemu prefabrykowanego, stwierdzono, że średnia ocena błędów w prefabrykowanych budynkach wielorodzinnych wynosi 78%. Na podstawie wybranych czterech systemów realizacji budynków prefabrykowanych stwierdzono, że w klasyfikacji techniczno-energetycznej najmniej błędów popełniono w systemach: wielkoblokowym i W-70 (po 60%). Gorzej w ocenie statystycznej stanu techniczno-energetycznego wypadł system OWT-67 (90%).

Podsumowanie

Na podstawie wyników badań służących podwyższaniu efektywności energetycznej prefabrykowanych budynków mieszkalnych według zaproponowanej metody stwierdzono, że metoda ta może stanowić podstawę do poszerzenia wiedzy na temat nie tylko współczesnych tendencji w tej dziedzinie. Opracowana metoda wstępnych badań (pobieżna, jakościowa i statystyczna) stanowi również ważny element nie tylko do uaktualnienia sytuacji dotyczącej struktury budynków prefabrykowanych w Polsce, ale również może być podstawą do uzyskania najaktualniejszej wiedzy na temat oceny jakości energetycznej wielorodzinnych budynków prefabrykowanych za pomocą nieniszczących badań termograficznych. Badania dwupoziomowej diagnostyki termo- graficznej, tj. termografii lotniczej powiązane z termografią naziemną, pozwalają na ocenę stanu techniczno-energetycznego na wybranych do analizy obszarach i budynkach. Wynika stąd możliwość dokonywania napraw bez pogarszania efektów prac dotychczas zrealizowanych działań. Stwierdzono, że w przypadku budynku klatkowego termografia lotnicza potwierdziła zadowalającą jakość przeprowadzonej termomodernizacji, ale dopiero z termografii naziemnej wynikły dalsze szczegółowe zalecenia dla balkonów wspornikowych.