Zastosowanie termografii w diagnostyce budynków mieszkalnych i przemysłowych
Badania termowizyjne, czyli pomiar temperatur obiektu na podstawie jego promieniowania w podczerwieni, znajdują zastosowanie nie tylko w przemyśle, ale też w diagnostyce budynków. Z danych uzyskanych metodą termowizji powinni korzystać inwestorzy, wykonawcy, zarządcy obiektów komercyjnych, jak i najemcy oraz mieszkańcy. Warto wykonywać je przy odbiorach i dla sprawdzenia poprawności wykonanych prac, jak również prewencyjnie dla oceny stanu faktycznego.
Przedstawiamy różne obszary zastosowań badań termowizyjnych ze zwróceniem szczególnej uwagi na najczęściej występujące nieprawidłowości.
Termowizja - ocena izolacji cieplnej budynków oraz prac docieplających
Uzyskanie rzetelnej informacji o jakości i prawidłowości wykonanej izolacji termicznej budynku bez przeprowadzenia badań termowizyjnych jest zadaniem bardzo trudnym, jeśli nie niemożliwym. Przy badaniu termowizyjnym nie musimy dysponować dokładną dokumentacją budynku, projektem prac ani brać pod uwagę wszystkich zmian technologii czy materiałów, które mogły zajść w trakcie realizacji. Badamy stan faktyczny, czyli efekty przeprowadzonych prac. Dzięki termografii wykryjemy wady izolacji termicznej, mostki cieplne i nieszczelności skutkujące ucieczką ciepła.
Lokalizacja mostków termicznych
Mostkiem cieplnym (termicznym) nazywa się miejsca w przegrodzie cieplnej budynku, których przewodnictwo cieplne jest znacznie większe niż przegrody. Na obrazie termowizyjnym w miejscach mostków oraz w ich pobliżu zaobserwujemy znacznie niższą temperaturę powierzchni wewnętrznej. Przez mostki termiczne następuje wzmożona, niekontrolowana utrata ciepła.
W budownictwie wielkopłytowym mostki termiczne bardzo często występują w miejscach połączeń płyt, gdyż w zasadzie nie ma tam izolacji. W budynkach o konstrukcji szkieletowej mostki najczęściej występują w miejscach styku betonowego szkieletu ze ścianami wykonanymi z bloczków. Dzieje się tak dlatego, że beton charakteryzuje się wysoką przewodnością cieplną i jeśli nie zostanie prawidłowo zaizolowany, odprowadza ciepło z wnętrza budynku.
Kolejnym miejscem, w którym pojawiają się mostki termiczne są nadproża nad drzwiami i oknami. Wynika to z faktu, że wykorzystuje się w nich materiały o dużej odporności, lecz zazwyczaj małym oporze cieplnym. Mostki termiczne często występują w miejscu połączenia elementu kontaktującego się bezpośrednio z otoczeniem (np. płyta balkonowa) ze ścianą wewnętrzną budynku. W takim przypadku wymieniony element zachowuje się jak żebro, powodując intensywny odpływ ciepła w miejscu jego połączenia z elementami wnętrza budynku. Mostki występują też w przypadku bezpośredniego połączenia ściany wewnętrznej i licowej zewnętrznej oraz w miejscach kontaktu ściany z fundamentem. Obszary newralgiczne to miejsca pod parapetami - zamontowany od zewnątrz parapet oznacza brak ocieplenia budynku w tym miejscu. Przyczyną znacznych strat ciepła może być także niedostateczna izolacyjność cieplna elementów (materiałów), z których wykonano ściany. Przykładem mogą być tu luksfery.
Autor: FLUKE
W badaniu termowizyjnym widoczne są mostki termiczne
Diagnostyka termowizyjna przegród okiennych
W badaniu termowizyjnym przegród okiennych możemy wykryć zarówno wady wynikające z błędów produkcyjnych okien, jak i nieprawidłowego montażu. W obu przypadkach wyniki termowizji mogą być podstawą do reklamacji.
Jedną z najłatwiejszych do wykrycia nieprawidłowości jest zbyt mała ilość lub zbyt niskie ciśnienie argonu w przestrzeni między szybami zespolonymi w oknach. Na obrazie termicznym, wykonanym od wewnątrz zaobserwujemy zimną (niebieską), owalną lub okrągłą plamę w centralnej części szyby. Taki obraz świadczy o wadzie okna zespolonego, przekładającą się na pogorszenie komfortu cieplnego w pomieszczeniu.
Mostki termiczne na styku szyba-rama, na termogramie widoczne jako cienka niebieska obwódka wokół szyby, również wskazują na wady produkcyjne okien. Mogą oznaczać zbyt płytkie osadzenie pakietu szybowego w ramie albo wadliwe uszczelki.
Niska temperatura profili może świadczyć zarówno wadzie produkcyjnej, projektowej, jak i błędach w instalacji. Jej powodem może być na przykład niedostateczna izolacja (lub jej brak) w przestrzeni pomiędzy murem a ościeżnicą okienną. Znacznie obniżona temperatura na styku witryny i ściany wskazuje na niewłaściwy projekt, a częściej na złe wykonanie prac montażowych.
Na obrazach termowizyjnych łatwo zaobserwujemy wszelkie nieszczelności, zarówno w obrębie ram okiennych, jak i na linii dylatacji pomiędzy oknem a murem. Nieszczelności na linii rama-skrzydło okna mogą być efektem niewłaściwej regulacji po montażu. W drugim przypadku bez wątpienia mamy do czynienia z błędem wykonawcy.
Należy pamiętać, że nieszczelności i ubytki w termoizolacji powodują nie tylko obniżenie komfortu termicznego, ale też kondensację wilgoci, co może prowadzić do rozwoju grzybów pleśniowych. Problem ten dotyczy zwłaszcza budynków mieszkalnych, gdzie użytkownicy nie zawsze dbają o odpowiednią wentylację i występuje wysoka wilgotność powietrza.
Autor: FLUKE
Nieszczelności spowodowane przez wadliwe uszczelki lub złą regulację okna
Lokalizacja zawilgoceń i wykrywanie przyczyn zagrzybienia
Wady izolacji zewnętrznej oraz utrudniona wentylacja mogą prowadzić do powstania zagrzybienia. Oczyszczenie ściany z zarodników i osuszenie powierzchniowe nie rozwiązuje problemu, a pomalowanie takiej powierzchni może jeszcze pogorszyć sytuację. Jeśli zdjęcie wykonane kamerą termowizyjną wykaże temperaturę niższą niż temperatura kondensacji pary wodnej oznacza to, że kondensacja może zachodzić pod powierzchnią, a wilgoć dostarczana jest z zewnątrz poprzez kapilarne podciąganie.
Lokalizacja przecieków i nieszczelności instalacji wodnych, wodno-kanalizacyjnych, centralnego ogrzewania
Nieznajomość miejsca wycieku prowadzi do kosztownego, pracochłonnego i kłopotliwego odkrywania kolejnych podejrzanych miejsc. Kosztowne jest także przywracanie zniszczonego w ten sposób lokalu do stanu pierwotnego. Dzięki badaniom termowizyjnym można zlokalizować nieszczelności instalacji w ścianach czy też pod posadzkami (np. ogrzewania podłogowego). Można też lokalizować zawilgocenia murów, tarasów, dachów i balkonów. Zagadnienia związane z wykrywaniem zawilgotnień i przecieków opisano szerzej w pierwszej części artykułu - Termografia w budownictwie.
Ocena pracy instalacji grzewczych, szczelności obudowy budynku i filtracji powietrza
Dla oceny efektywności energetycznej budynku, oprócz sprawdzenia poprawności wykonania izolacji termicznej ścian, dachów i stropów, można wykonać badanie szczelności budynku i działania wentylacji przy użyciu tzw. Blower Door. Podczas przeprowadzania testu, za pomocą wentylatora umieszczonego w miejscu drzwi zewnętrznych, wytwarzane jest w lokalu podciśnienie. Powoduje to przedostawanie się powietrza do wnętrza budynku poprzez wszystkie nieszczelności. Badanie termowizyjne w warunkach podciśnienia uwidacznia nieszczelności i przecieki powietrza (air leaks), trudne do wykrycia w standardowych warunkach. Sprawdzenie szczelności powietrznej jest szczególnie istotne dla domów energooszczędnych, z systemem odzysku ciepła z powietrza (rekuperacją). Nawet niewielkie nieszczelności powodują drastyczne spadki sprawności energetycznej takiego systemu.
Lokalizacja potencjalnych usterek instalacji elektrycznej
Badania termowizyjne stosuje się też w diagnostyce prewencyjnej urządzeń i instalacji elektrycznych. Główną przyczyną wielu problemów instalacji elektrycznych jest nadmierne nagrzewanie powiązane z wysoką rezystancją lub nadmiernym przepływem prądu. Gdy prąd przepływa przez obwód elektryczny, część energii elektrycznej zamienia się na energię cieplną. Jeśli jednak w obwodzie występuje zbyt wysoka rezystancja lub wysoki przepływ prądu, tworzy się wysoki poziom zbędnego, potencjalnie szkodliwego ciepła. Przewody o zbyt małym rozmiarze, poluzowane złącza lub nadmierny przepływ prądu mogą prowadzić do przegrzania obwodów elektrycznych. W skrajnych sytuacjach komponenty mogą się nawet roztopić.
Najczęstsze przyczyny występowania anomalii termicznych to wysoka rezystancja wskutek słabego kontaktu powierzchniowego oraz zbytnio przeciążony obwód lub problem asymetrii wielu faz. W wyniku przepływu prądu przez styk o wysokiej rezystancji elektrycznej wytwarza się ciepło. Problem tego typu może dotyczyć m.in.: poluzowanych przewodów powodujących zwiększoną rezystancję na złączu, bezpieczników, w których końcówki mogą mieć słabą styczność z układem, zacisków bezpieczników, czy wtyczek ściennych, gdziepoluzowane połączenie przewodów może doprowadzić do przegrzania końcówek.
Autor: FLUKE
Przegrzany bezpiecznik
Przeciążenia występują zazwyczaj w skutek podłączenia zbyt dużej ilości odbiorników lub odbiornika o zbyt dużej mocy. W instalacjach „domowych” najczęściej oznacza to podłączenie do jednego gniazda wtyczkowego kilku odbiorników energii, co powoduje zbyt duży, w stosunku do przekroju przewodu, przepływ prądu, w następstwie czego powstaje przeciążenie.
W badaniu termowizyjnym możemy również zlokalizować przerwanie obwodu – uwidoczni się to niższą temperaturą.
Wysoka temperatura spowodowana wzrostem oporności lub zwiększeniem napięcia prądu jest wstępnym sygnałem zbliżającej się awarii w systemach elektrycznych. Warto więc prowadzić badania termowizyjne prewencyjnie, sprawdzić rozdzielnice, bezpieczniki, wtyczki.
Ocena poprawności działania instalacji HVAC
W chłodnictwie i klimatyzacji termowizja staje się normą przy odbiorze bądź modernizacji obiektów. Pozwala sprawdzić poprawność wykonanych prac – zaprojektowania i funkcjonowania układów. Badania termowizyjne są też często prowadzone przed podjęciem decyzji o rozpoczęciu prac modernizacyjnych, ponieważ umożliwiają zbadanie i udokumentowanie stanu faktycznego obiektów i instalacji.
Układy mechaniczne
Badania termograficzne mają zastosowanie dla wszystkich urządzeń mechanicznych, gdzie podwyższona temperatura może wskazywać występowanie usterek. Anomalie termiczne mogą być spowodowane przez szereg różnych czynników, dlatego diagnostyka układów mechanicznych wymaga większej wiedzy pozwalającej odpowiednio zinterpretować obraz termiczny. Po wykryciu problemu bądź symptomów usterki należy przeprowadzić kolejne badania, by określić ich przyczyny. Najczęstsze problemy to złe chłodzenie, problemy w zakresie jakości energii elektrycznej, niewspółosiowość, problemy z łożyskami, tarcie spowodowane zużyciem, nieprawidłowym wyrównaniem lub niewystarczającym smarowaniem.
Badania termowizyjne znajdują zastosowanie wszędzie tam, gdzie anomalie termiczne mogą wskazywać na występowanie problemu. Termografia ma szerokie zastosowanie. Choć przeprowadzanie badania termowizyjnego i interpretacja wyników na pozór wydają się łatwe i intuicyjne, w rzeczywistości wymagają szerokiej wiedzy, doświadczenia i wykorzystania odpowiednich kamer termowizyjnych. Trzeba podkreślić, że w badaniu bardzo ważna jest ostrość zdjęć termowizyjnych. Nawet najlepsze parametry matrycy czy rozdzielczości przestrzennej nie pomogą, jeśli zdjęcie będzie nieostre. Dlatego przy wyborze kamery termowizyjnej, warto zwrócić uwagę na modele wyposażone w zaawansowane systemy automatycznej regulacji ostrości - inwestycja na pewno szybko się zwróci.
