Spośród głównych metod nieinwazyjnej kontroli powykonawczej, z pewnością termowizja jest tą najbardziej znaną. Jednym z czynników jest powszechna dostępność sprzętu – coraz więcej dystrybutorów, dużo niższe ceny. Obecnie nową kamerę termowizyjną można kupić za kilka tysięcy złotych, o nakładkach na smartfony nie wspominając. Nową – nie znaczy dobrą, a raczej odpowiednią do zadań, jakim ma służyć. Jednak czy dobry i często drogi sprzęt to gwarancja sukcesu końcowego?

Okazuje się, że bardzo istotną wagę odgrywa kwestia interpretacji uzyskanych wyników pomiarów. Po wykonaniu badań termowizyjnych zleceniodawca otrzymuje termogramy (zapisy obrazów cieplnych np. w postaci zdjęć) lub szersze opracowanie stanowiące raport z przeprowadzonych badań. Często zleceniodawca otrzymuje zestaw „kolorowych obrazków” z informacją, że są na nich mostki termiczne.

Tak naprawdę mostki termiczne (cieplne) stanowią najczęściej miejsca w obudowie budynku, w których występują większe wartości gęstości strumienia ciepła i niższe wartości temperatury wewnętrznej powierzchni przegrody, w stosunku do obszarów znajdujących się poza zasięgiem ich oddziaływania. W praktyce mostki termiczne są w każdym naszym budynku. Występują nawet w budynkach projektowanych jako budynki pasywne, zero lub plus energetyczne, a zadaniem projektantów jest minimalizacja ich wpływu podczas przyszłego użytkowania budynku. Oczywiście termowizja, jako metoda jakościowa, pomaga w ocenie ich potencjalnego występowania, ale ostateczna diagnoza o ich wpływie na budynek już może nie być taka prosta.

Warunki prowadzenia badań

Aby można było w sposób prawidłowy wykonać interpretację uzyskanych wyników pomiarów termowizyjnych, istotne jest właściwe przeprowadzenie badań. Szczegółowe informacje w tym zakresie przedstawia stosowna norma PN-EN 13187: Właściwości cieplne budynków – Jakościowa detekcja wad cieplnych w obudowie budynku – metoda podczerwieni [1]. Jedną z istotnych kwestii wpływających na dokładność wyników pomiarów jest poprawne przyjęcie współczynnika emisyjności badanych materiałów. Wielkość ta określa zdolność danego ciała do emitowania promieniowania podczerwonego. Współczynnik emisyjności zawiera się w przedziale od 0 do 1. W praktyce jest tak, że im współczynnik ten jest bliższy wartości 1 dla danego ciała, tym pomiar jest stosunkowo prostszy i daje dokładniejsze wyniki. Istotny problem stanowią powierzchnie błyszczące, metaliczne, chropowate czy zanieczyszczone. Współczynnik emisyjności jest jednym z najważniejszych parametrów określających dokładność wyznaczenia temperatury powierzchni obiektu metodą termograficzną.

Interpretacja na podstawie skali barw

Najczęściej wykonywaną interpretacją wyników pomiarów termowizyjnych jest interpretacja na podstawie skali barw wykonanego termogramu. W zależności od przyjętej palety barw miejsca charakteryzujące się zróżnicowaną temperaturą powierzchni w stosunku do pozostałego fragmentu obiektu mają inną, często intensywniejszą barwę. Wizualizacja termogramu możliwa jest z wykorzystaniem różnorodnych, umownych palet barwnych. Jedną z ciekawszych palet barw wykorzystywanych przy zastosowaniach termografii w budownictwie jest paleta „tęczy”. Zawiera ona najwięcej barw i za jej pomocą można w miarę dokładnie,, w sposób wizualny, ocenić wartość temperatury, porównując barwę fragmentu obiektu na termogramie z barwą na skali temperatur. Przyjęcie odpowiedniej palety barw wpływa na początkowy odbiór interpretowanego termogramu. Interpretacja pomiarów termowizyjnych wyłącznie na podstawie skali barw jest jednak dalece niewystarczająca.

Termowizja interpretacja

Rys. 1. Termogram elewacji budynku mieszkalnego w zróżnicowanych paletach barw [2].

Interpretacja w oparciu rozkład temperatury

Istotniejszą od skali barw informacją na termogramie jest przedstawienie rozkładu temperatury. Aby dokonać oceny stanu ochrony cieplnej budynku, konieczne jest wyznaczenie temperatury w konkretnym analizowanym punkcie (np. SP01, SP02, SP03, SP04 – rys. 2). Inną ważną informacją może być określenie temperatury minimalnej, maksymalnej i średniej w danym analizowanym obszarze. Jest to ważne z punktu widzenia jednorodności termicznej przegrody lub jej fragmentu (np. AR01, AR02 – rys. 2). Aby pokazać zróżnicowanie temperatur w obrębie np. mostków cieplnych, stanowiących imperfekcje (nieprawidłowości) wykonawcze przydatnym jest wyznaczenie temperatury wzdłuż linii (np. LI01 – rys. 2).

Termowizja interpretacja

Rys. 2. Przykładowy termogram z rozkładem temperatury oraz analizowanymi wartościami [3].

Interpretacja poprzez porównanie z termogramem wzorcowym

Jedną z możliwości przeprowadzenia oceny rozkładu temperatury badanego budynku jest porównanie otrzymanych wyników badań w postaci rozkładu temperatury z tzw. termogramem wzorcowym. Odnosi się do tego między innymi norma PN-EN 13187 [1]. Metoda byłaby jednym z najlepszych sposobów na interpretację badań termowizyjnych, gdyby istniała baza termogramów wzorcowych wykonanych dla różnych rodzajów przegród w zróżnicowanych warunkach temperatury środowiska zewnętrznego i wewnętrznego. Ze względu na różnorodność dostępnych technologii wznoszenia ścian, dachów oraz pozostałych przegród budowlanych, a także zróżnicowane warunki prowadzenia badań termowizyjnych, sporym wyzwaniem staje się poszukiwanie termogramu, który możemy uznać za wzorcowy.

Interpretacja poprzez porównanie z metodami obliczeniowymi

Znając rozwiązania materiałowo-konstrukcyjne budynku oraz warunki termiczne środowiska wewnętrznego (temperatura w budynku) oraz zewnętrznego (temperatura powietrza na zewnątrz budynku), można zamodelować fragment badanego obiektu. Obliczenia, przeprowadzane na podstawie metod numerycznych, można wykonać jako dwuwymiarowe lub przestrzenne trójwymiarowe. W wyniku obliczeń otrzymujemy rozkład temperatury, który może zostać porównany z wynikami pomiarów termowizyjnych. W zależności od przyjętych założeń modelu obliczeniowego, w tym przyjęcia m.in. warunków brzegowych, możemy próbować porównywać poszczególne wyniki. Jest to jednakże metoda wymagająca sporego doświadczenia w zagadnieniach modelowania przepływu ciepła przez przegrody budowlane oraz dysponowania stosownym oprogramowaniem komputerowym.

Termowizja interpretacja

Rys. 3. Przykład modelu obliczeniowego 2D [4]

Aby z powodzeniem podjąć próbę zinterpretowania pomiarów termowizyjnych, należy dysponować szeroką wiedzą z zakresu budownictwa ogólnego i fizyki budowli. Znajomość rozwiązań materiałowo-konstrukcyjnych poszczególnych fragmentów budynków oraz zagadnień z zakresu wymiany ciepła przez przegrody budowlane determinują przeprowadzenie jednoznacznej interpretacji termogramów. Bo przecież w niektórych przypadkach temperatura na wewnętrznej powierzchni przegrody np. na poziomie np. +18°C może być właściwa, a w niektórych może być skutkiem nieprawidłowości w zakresie stanu ochrony cieplnej budynku.

Autorzy:

Dominik Wojewódka STEKRA

Paweł Krause STEKRA

Dominik Wojewódka i Paweł Krause

Laboratorium Budownictwa Energooszczędnego

Literatura:

[1] PN-EN 13187 Właściwości cieplne budynków – Jakościowa detekcja wad cieplnych w obudowie budynku – metoda podczerwieni.
[2] Steidl T. Diagnostyka termowizyjna w budownictwie. Materiały dydaktyczne – opracowanie autorskie. Politechnika Śląska.
[3] Krause P. Opracowania autorskie 2014.
[4] Wojewódka D. Opracowania autorskie 2015.