Tylko pomiary termograficzne od strony wewnętrznej pozwalają na wykrycie wad w ścianach wewnętrznych i ścianach zewnętrznych ukrytych pod osłonami.
Pomiary termograficzne budynków od wewnętrznej strony
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. Stabilność warunków cieplnych wewnątrz budynków zależy w dużej mierze od sposobu ogrzewania.
Tylko na termogramach wykonanych od wewnętrznej strony zewnętrznych ścian dwuwarstwowych widoczne są mostki cieplne związane z elementami konstrukcyjnymi (wieńce, słupki, gzymsy), co przedstawione jest na rys. 1.
Lekkie przegrody szkieletowe wykonane z wełny mineralnej, płyt gipsowo-kartonowych, folii paroizolacyjnych i paroprzepuszczalnych w praktyce mają bardzo zróżnicowaną izolacyjność cieplną w zależności od staranności ich wykonania. To obrazuje się na termogramach wykonanych od wewnątrz pomieszczenia. Niestaranne ułożenie izolacji na połaci dachu przedstawia rys. 2.
Rys. 1. Termogram wewnętrznej powierzchni ściany dwuwarstwowej wykonany przy temperaturze powietrza zewnętrznego Ta = -6oC
Rys. 2. Termogram poddasza – wyraźnie widoczne wady ułożenia izolacji cieplnej
Rys. 3. Termogram pionu wentylacyjnego w wewnętrznej ścianie budynku
Mostki cieplne mogą występować również w wewnętrznych ścianach budynków, w których znajdują się piony wentylacyjne prowadzące zimne powietrze z nieogrzewanej piwnicy (rys. 3) lub z zewnątrz po odwróceniu się kierunku ruchu powietrza (rys. 4). Na uwagę zasługuje zarówno znaczne obniżenie temperatury na powierzchni ściany wewnętrznej, w której ukryty jest pion wentylacyjny, jak też jego spore rozmiary.
Dokonując ogólnego, ale dokładnego przeglądu wewnętrznej powierzchni ścian, niekiedy można zauważyć mostki cieplne związane ze szczegółami technicznymi występującymi na małych fragmentach ścian. Przewody prowadzące zimną wodę czy też zimne powietrze (rys. 5) ukryte blisko wewnętrznej powierzchni ściany, a niezaizolowane dostatecznie spowodują w zimowej porze powstanie lokalnych mostków cieplnych.
Obszary o znacznie obniżonej temperaturze pojawić się mogą nie tylko na skutek wad wykonawstwa budowlanego, ale również w wyniku spękania i rozwarstwienia się przegród budowlanych. Na rys. 6 przedstawiono ścianę wykonaną w technologii Thermomur z wykończeniem z płyt gipsowo-kartonowych, do której wnętrza dostało się zimne powietrze na skutek dużych osiadań budynku i związanych z tym spękań.
Wadliwą izolacyjność cieplną zauważyć można często w miejscach styku różnych technologii budowania. W mieszkalnych poddaszach murowanych domów, gdzie połać dachowa ma konstrukcję szkieletową, nadmiernie niskie temperatury obserwuje się czasem w okolicy murłaty, co widoczne jest na rys. 7.
Aby właściwie ocenić wpływ mostków cieplnych na cechy użytkowe pomieszczeń, należy wziąć pod uwagę nie tylko wartość temperatury na wewnętrznej powierzchni w momencie rejestracji termogramów, ale także ich powierzchniowy zasięg oraz temperaturę powietrza zewnętrznego i wewnętrznego.
Wyrównana temperatura na wewnętrznej powierzchni przegrody nie świadczy o dobrej izolacyjności ściany (rys. 8), wskaźnikiem jest wartość współczynnika przenikania ciepła. Ponieważ współczynnik ten definiowany jest dla ustalonego i jednokierunkowego przepływu ciepła, dlatego też kontrolę termowizyjną budynków należy przeprowadzać w takich warunkach, kiedy przepływ ciepła jest możliwie jak najbardziej zbliżony do ustalonego [PN-EN 13187]. Przegrody budowlane z uwagi na swoje duże rozmiary i związaną z tym pojemność cieplną charakteryzują się pewną bezwładnością cieplną, ustalone warunki powinny być nie tylko w czasie samego pomiaru termowizyjnego, ale również w pewnym okresie przed pomiarem.
Przeprowadzone badania doświadczalne wykazały, że gęstość strumienia ciepła (potrzebną do określenia wartości współczynnika przenikania ciepła przez przegrodę) może być pomierzona ciepłomierzem lub wyznaczoną techniką termografii. Korelacja wyników pomiaru obydwoma technikami, jak pokazały badania doświadczalne, jest bardzo duża; wartość współczynnika korelacji wynosi 0,95–0,99 [2, 4]. Znajomość wartości współczynnika U umożliwi obliczenie temperatury, jaka wystąpi na wewnętrznej powierzchni przegrody przy obliczeniowych temperaturach powietrza zewnętrznego.
Rys. 4. Termogram ściany wewnętrznej, temperatura powietrza na zewnątrz Ta = -2oC. W prawej części obrazu fragment ściany zewnętrznej z mostkiem cieplnym na wieńcu
Rys. 5. Termogram ściany zewnętrznej z przewodem doprowadzającym powietrze do kominka
Rys. 6. Niejednorodna izolacyjność ściany wewnętrznej
Rys. 7. Niedostatecznie zaizolowane okolice murłaty
Podsumowanie
Interpretacja termogramów jest związana z pokonaniem wielu trudności, wymaga wiedzy związanej z przebiegiem różnorodnych zjawisk i procesów wymiany ciepła.
Termogramów nie można interpretować bez uwzględnienia warunków ich wykonania. Wartość termogramu zależy od warunków panujących przed i w czasie jego rejestracji. Do właściwego przeanalizowania stanu izolacyjności przegrody budowlanej konieczna jest znajomość wartości temperatur powietrza po obu jej stronach oraz warunków panujących w czasie rejestracji termogramu.
Szczególnej uwagi wymaga interpretacja termogramów związanych z wykrywaniem mostków cieplnych w przegrodach budowlanych. Dla oceny jakości izolacji przegrody niewystarczające jest stwierdzenie faktu występowania mostków cieplnych. Należałoby przeanalizować również, o ile zwiększą one straty ciepła, czy i kiedy będą przyczyną wykraplania wilgoci. Wymaga to podejścia ilościowego do pomiarów termograficznych, wykonania pewnych dodatkowych pomiarów (np. temperatury i wilgotności powietrza) oraz obliczeń.
Przenikanie ciepła przez ścianę należy badać porą zimową przy niskich temperaturach zewnętrznych. Rekordowo niskie temperatury zewnętrzne nie są tu najkorzystniejsze, ponieważ występują w niezbyt długich okresach i zazwyczaj przy wyżowej słonecznej pogodzie powodującej duże dobowe wahania temperatury. Należy zwrócić uwagę również na to, że bezchmurne niebo ma znacznie niższą temperaturę od powłoki chmur, a otoczenie ma również pewien wpływ na wartość temperatury wyznaczanej metodą termowizyjną.
Rys. 8. Termogram wewnętrznej powierzchni ściany z wielkiej płyty wykonany w styczniu około godz. 21. Temperatury powietrza wewnątrz i na zewnątrz wynosiły odpowiednio: Ti = 21,5oC, Ta = -8,0 oC
Rys. 9. Termogram fragmentu poddasza z widocznymi rozległymi mostkami cieplnymi przy ścianie szczytowej
Rys. 10. Poddasze, którego termogram od wewnątrz przedstawia rys. 9
Bardzo korzystne warunki do badania budynków występują przy pochmurnej pogodzie i temperaturach zewnętrznych około 0oC. Wtedy dobowe wahania temperatury są niewielkie i niekiedy warunki takie utrzymują się niezmiennie przez kilka dni. Przy pochmurnej pogodzie bardziej wyrównana jest temperatura otoczenia (otoczeniem dla zewnętrznej strony budynku jest niebo, sąsiednie budynki, drzewa itp. obiekty).
Osoba wykonująca pomiary termograficzne nie może ograniczyć się do obsługi sprzętu i obliczenia wartości temperatury. Powinna wnikliwie przeanalizować (razem ze zleceniodawcą) problem do rozwiązania, wykonać pomiary w korzystnych warunkach oraz przeprowadzić kompleksową interpretację termogramów.
Kompleksowa termograficzna kontrola powinna być przeprowadzona zarówno od zewnętrznej, jak i wewnętrznej strony budynku.
Zagadnieniem ważnym jest weryfikacja hipotez postawionych w procesie interpretacji termogramów. Jest ona przeprowadzana na podstawie informacji pochodzących z dodatkowych źródeł, np. dokumentacji technicznej, odkrywek, wywiadu, dodatkowych uzupełniających pomiarów. Potwierdzenie hipotezy interpretacyjnej w obszarach, dla których istnieją dodatkowe informacje, czyni ją bardziej wiarygodną w pozostałych obszarach opracowania. Proces weryfikacji przyczynia się również do podnoszenia poziomu wiedzy interpretatora.
Przykładowa weryfikacja hipotezy o niedostatecznej izolacyjności połaci dachowej przy ścianie szczytowej, przedstawionej na rys. 9, wykonana została na podstawie wizualnej obserwacji warstwy śniegu. Po opadach tworzył on równą warstwę na powierzchni dachu, a następnie stopniał (rys. 10) w miejscu, gdzie na termogramie widoczny jest obszar o obniżonej temperaturze na wewnętrznej powierzchni połaci dachu.
dr inż. Alina Wróbel
Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie
Praca niniejsza została wykonana w ramach projektu badawczego: NN526119133 finansowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego.
Literatura
1. T. Kisilewicz, Al. Wróbel, A. Wróbel, Inwentaryzacja rzeczywistych strat ciepła przez przegrody budynków z wykorzystaniem termografii, Archiwum Kartografii, Fotogrametrii i Teledetekcji, Vol. 18, część 2.
2. Al. Wróbel, Termowizyjna kontrola budynków mieszkalnych, „Pomiary Automatyka Kontrola” nr 3/2006.
3. PN-EN 13187 Właściwości cieplne budynków – Jakościowa detekcja wad cieplnych w obudowie budynku – Metoda podczerwieni.
4. Al. Wróbel, A. Wróbel, A. Kwartnik-Pruc, Ł. Ortyl, Kamera termograficzna jako narzędzie do ilościowego określania gęstości strumienia ciepła, „Pomiary Automatyka Kontrola” nr 11/2009.
