Termowizja

Termowizyjne pomiary temperatury polegają na pomiarze natężenia promieniowania cieplnego (w zakresie promieniowania podczerwonego), które jest emitowane przez wszystkie ciała o temperaturze wyższej od temperatury 0 K (-273,15oC). Pomiary te są pomiarami nieinwazyjnymi, bezdotykowymi i umożliwiają określenie rozkładu temperatury na całej powierzchni badanego obiektu . Wyniki pomiarów są przedstawiane wizualnie na cyfrowym zdjęciu termowizyjnym (termogramie) gdzie poszczególnym wartościom temperatury przyporządkowane są kolory. Oprogramowanie narzędziowe do przetwarzania
otrzymanych termogramów umożliwią pozyskanie różnorodnych informacji i danych dotyczących temperatury powierzchni badanego obiektu. Analiza wymienionych termogramów zlokalizuje miejsc występowania strat ciepła z budynków lub innych obiektów . Może też służyć do wykrywania nieprawidłowości w funkcjonowaniu urządzeń i instalacji cieplnych . W przypadku badań obiektów budowlanych wyniki termowizyjnych pomiarów temperatury są przydatne przy opracowywaniu audytów energetycznych, przy podejmowaniu decyzji dotyczących realizacji planowanych remontów termomodernizacyjnych i określaniu zakresu tych remontów .

Przeprowadzanie pomiarów termowizyjnych
Ogólne warunki przeprowadzania termowizyjnych badań budynków określone są w normie PN-EN 13187-2001. Ogólnie, zewnętrzne badania termowizyjne budynków należy przeprowadzać w następujących warunkach:
a) różnica temperatury pomiędzy temperaturą w pomieszczeniu i temperaturą zewnętrzną nie powinna być mniejsza niż 20K,
b) pomiary należy przeprowadza’ w warunkach braku oświetlenia słonecznego (po zachodzie słońca lub rano ,
c) należy wybrać dzień pochmurny,
d) ściany powinny być suche,
e) dom powinien być stabilnie nagrzany ,
f) nie otwierać okien,
g) unikać ostrych kątów zdjęć,
h) zawilgocenie ścian powoduje obniżenie miejscowe temperatury.

PRZYKŁADOWE WYNIKI BADAŃ TERMOWIZYJNYCH WYBRANYCH ELEMENTÓW BUDYNKÓW.

Poniżej pokazano kilka zdjęć termowizyjnych z opisem podstawowych cech.

Wykrywanie złej izolacji przeciwwilgociowej

Zawilgocenie materiałów konstrukcyjnych powoduje zmianę współczynnika przewodzenia ciepła materiału co skutkuje zmianą temperatury ściany.

Zdjęcie wnętrza pokoju

widać wyraźne obniżenie temperatury narożników, może skutkować to zawilgoceniem i rozwojem pleśni. W dużym uproszczeniu możne przyjąć że jeżeli temperatura ściany jest niższa o 10 stopni od temperatury wewnętrznej pokoju to nastąpi wykropleni pary wodnej.

Nadproża wnęki grzejnikowe

Nadproża nad oknami i drzwiami są jednym z najczęściej występujących typów mostków cieplnych. Spowodowane jest to tym, !e element nadproża wykonuje sią z materiału o dużej wytrzymałości mechanicznej lecz na ogół o małym oporze cieplnym. W efekcie izolacyjność cieplna ściany w rejonie nadproża jest gorsza niż w innych miejscach, Pogorszona izolacyjność ściany występuje także pod oknami gdzie ze względu na wykonanie wnęki grzejnikowej grubość ściany w tym miejscu jest mniejsza. Na zdjęciu po prawej, okno na 1 piętrze bez wewnętrznej warstwy izolacyjnej, okno parteru z warstwą izolacyjną (styropian 5cm). Widać wyraźnie powód stosowania ujemnych wartości mostków cieplnych dla narożników zewnętrznych budynku , w obliczeniach właściwości termicznych budynku.

Wielka płyta

Na rysunku przedstawiono termogram fragmentu ściany budynku wykonanej w technologii wielkiej płyty . Wyraźnie widoczne są miejsca połączeń płyt gdzie występuje podwyższona temperatura na powierzchni ściany, ponieważ w tych miejscach praktycznie nie ma izolacji cieplnej.

Połączenia elementów konstrukcyjnych.

Częstym błędem budowlanym jest połączenie elementu kontaktującego się bezpośrednio z otoczeniem (płyta balkonowa, ściana oporowa i in.) ze ścianą wewnętrzną budynku. W takim przypadku wymieniony element zachowuje się jak żebro powodując intensywny odpływ ciepła z budynku w miejscu jego połączenia z elementami wnętrza budynku. Na rys. przedstawiono termogram budynku dotyczący omawianego przypadku. Jest to budynek nowy, ściany wykonane zostały z czerwonej cegły, na zewnętrznej powierzchni nałożona została izolacyjna warstwa styropianu o grubości 10-12 cm pokryta tynkiem. Za

Należy jednak dodać że termowizja pozwala na wykrycie wad budynku, ale nie określa ilości traconego ciepła. Termowizja jest badaniem jakościowym.

Obliczenia strumieni przepływu ciepla, symulacje komputerowe

W obliczeniach komputerowych przepływu ciepła najczęściej wykorzystuje się Metodę Elementów Skończonych(z ang FEM - Finite Element Method) jest jednym z podstawowych narzędzi stosowanych w obliczeniach inżynierskich i naukowych. Podstawowym założeniem tej metody jest rezygnacja z analitycznego rozwiazania problemu na rzecz podziału obszaru na elementy skończone (np. trójkąty dla przestrzeni dwuwymiarowej) i przeprowadzenie obliczeń tylko dla wyróżnionych punktów (węzłów tego podziału). Poza węzłami rozwiązanie przybliżane jest na podstawie wyników otrzymanych dla poszczególnych węzłów. W odróżnieniu od termowizji wynikiem jest dokładna liczbowa wartość strumienia ciepła . Jest to więc metoda ilościowa. Obliczenia można wykonać w każdym programie spełniającym warunki normy PN EN ISO 10211-2.

Poprawne osadzenie okna. Okno osadzone w izolacji

Współczynnik przenikania ściany 0,167 W/(m2K). Strzałki pokazują kierunek przepływu strumienia ciepła. Mostek cieplny obliczony w programie wynosi 0,009 W/9mK). Mostek cieplny to dodatkowy strumień strat ciepła uwzględniany podczas obliczeń całkowitych strat ciepła budynku.

Obliczenia cieplne programie 2D

Okno osadzone na styk do zewnętrznej powierzchni ściany.

współczynnik przenikania ściany 0,167 W/(m2K). dodatkowe docieplenie wnęki wewnętrznej. Korzystna wartość mostka cieplnego 0,011 W/(mK). Można polecać docieplanie wewnętrznych wnęk okna.

Rozkład temperatury w badanym wycinku ściany.

Okno po wymianie osadzone w starej wnęce, bez izolacji bocznej ściany zewnętrznej wnęki.

Współczynnik przenikania ściany 0,167 w/(m2K). Obliczony mostek 0,219 W/(mK). Okno osadzone bardzo źle. 1m obwodu generuje dodatkowe straty takie jak 1,3 m2 ściany. Są to strato dodatkowe w wyniku złego osadzenia okna.