Termowizja w budownictwie

Termowizja w budownictwie
Przedstawicielstwo FLIR Systems AB
ul. Zimowa 13/18, Nowa Iwiczna, 05-509 Piaseczno,
tel.: +48 (22) 703 36 30 do 32, fax: +48 (22) 703 36 34,
e-mail: [email protected]
www.flir.com.pl
Podczerwieƒ
Promieniowanie podczerwone (IR) jest emitowane przez ka˝dy obiekt o temperaturze
powy˝ej -273°C. Ludzkie oko nie mo˝e zobaczyç promieniowania podczerwonego, ale kamera
termowizyjna tak. Mo˝e robiç zdj´cia obiektów, aby pokazaç iloÊç wydzielanego przez nich ciep∏a.
Na zdj´ciach jest mapa kolorów pokazujàca temperatur´ powierzchni danego obiektu. Kamera
termowizyjna to nieocenione narz´dzie diagnostyczne w wielu dziedzinach, poniewa˝ mo˝e
wykrywaç anormalne ciep∏e lub zimne obszary lub komponenty. Innymi s∏owy, u˝ytkownik mo˝e
wykrywaç problemy, których nie widaç go∏ym okiem.
W ostatnich latach znacznie wzros∏o zapotrzebowanie na konstrukcje energooszcz´dne.
Rozwój sytuacji energetycznej na Êwiecie oraz zapotrzebowanie na komfortowe warunki
mieszkaniowe spowodowa∏y koniecznoÊç przyk∏adania wi´kszej wagi zarówno do skutecznoÊci
i szczelnoÊci ociepleƒ budynków, jak i sprawnoÊci systemów ogrzewania i wentylacji. Wady
ocieplenia i szczelnoÊci w miejscach najbardziej wra˝liwych mogà powodowaç znaczne straty
energii. Nie tylko stwarzajà one ryzyko wzrostu kosztów ogrzewania i utrzymania, lecz tak˝e
warunki do pogorszenia komfortu klimatycznego
wewnàtrz budynku.
Stopieƒ ocieplenia budynku jest cz´sto wyra˝any w
postaci oporu cieplnego lub wspó∏czynnika oporu
cieplnego (wartoÊç U) ró˝nych cz´Êci budynku. Jednak
wyznaczone wartoÊci oporu cieplnego rzadko stanowià
miar´ faktycznych strat energii w budynku. Przenikanie
powietrza przez nieszczelne i niewystarczajàco
wype∏nione materia∏em izolacyjnym spoiny i po∏àczenia Utrata ciep∏a przez êle zainstalowane rolety.
cz´sto powoduje znaczne odchy∏ki od wartoÊci
projektowych i przewidywanych.
Gotowe budynki
wymagajà sprawdzenia i zbadania w celu potwierdzenia,
˝e zamierzone parametry ocieplenia i szczelnoÊci zosta∏y
osiàgni´te.
Termowizja s∏u˝y w budownictwie do badania
ró˝nic temperatury na powierzchniach budynku. Ró˝nice
w oporze cieplnym konstrukcji mogà w pewnych
warunkach powodowaç ró˝nice temperatury na jej
powierzchniach. Przenikanie ch∏odnego (lub ciep∏ego) Utrata ciep∏a przez drzwi i okna.
powietrza przez elementy konstrukcji równie˝ ma wp∏yw
na ró˝nice temperatury powierzchniowej. Oznacza to, ˝e
wady ociepleƒ, mosty cieplne i nieszczelnoÊci w
os∏onowych elementach konstrukcyjnych budynku mogà
byç lokalizowane i badane.
Sama termowizja nie pokazuje bezpoÊrednio oporu
cieplnego czy szczelnoÊci konstrukcji. JeÊli niezb´dne
jest okreÊlenie oporu cieplnego lub szczelnoÊci, nale˝y
wykonaç dodatkowe pomiary. Analiza termowizyjna
budynków wymaga istnienia w budynku okreÊlonych èle zaizolowana Êciana.
warunków w zakresie temperatury i ciÊnienia.
Przy zmianie dowolnego z tych parametrów szczegó∏y, kszta∏ty i kontrast na obrazie
termowizyjnym mogà si´ zmieniaç doÊç wyraênie. Dlatego dok∏adna analiza i interpretacja
obrazów termowizyjnych wymaga dok∏adnej znajomoÊci takich zagadnieƒ, jak w∏aÊciwoÊci
materia∏ów i konstrukcji, wp∏yw warunków klimatycznych oraz najnowsze techniki pomiarowe. Do
oceny wyników pomiarów niezb´dne jest spe∏nienie okreÊlonych wymagaƒ odnoÊnie kwalifikacji
i doÊwiadczenia osób wykonujàcych takie pomiary, np. poprzez uzyskanie uprawnieƒ wydawanych
przez krajowy lub regionalny organ normalizacyjny.
2
Termowizja budynków - wskazówki
EmisyjnoÊç wi´kszoÊci materia∏ów budowlanych mieÊci si´ w przedziale od 0,80 do 0,96.
Samo badanie termograficzne nie powinno stanowiç podstawy do podejmowania decyzji o dalszym toku post´powania. Wszelkie podejrzenia i ustalenia nale˝y zawsze zweryfikowaç innymi
metodami, takimi jak schematy konstrukcyjne, mierniki wilgoci, rejestracja danych o wilgotnoÊci i temperaturze, badanie gazem lokalizacyjnym itd.
Uszkodzenia budynków spowodowane przez wilgoç i wod´ mogà si´ ujawniç dopiero po ogrzaniu powierzchni, np. przez s∏oƒce.
ObecnoÊç wody zmienia przewodnoÊç cieplnà i pojemnoÊç cieplnà materia∏ów budowlanych.
Mo˝e tak˝e zmieniaç temperatur´ powierzchniowà materia∏ów budowlanych w efekcie
odparowania. PrzewodnoÊç cieplna jest zdolnoÊcià materia∏u do przewodzenia ciep∏a, natomiast pojemnoÊç cieplna zdolnoÊcià do jego przechowywania.
Badanie termograficzne nie umo˝liwia bezpoÊredniego wykrywania obecnoÊci pleÊni, a raczej
mo˝e s∏u˝yç do wykrywania wilgoci sprzyjajàcej rozwojowi pleÊni. Pleʃ potrzebuje do wzrostu temperatury +4 do +38°C, sk∏adników od˝ywczych i wilgoci. WilgotnoÊç powy˝ej 50%
zapewnia wystarczajàcà iloÊç wilgoci do wzrostu pleÊni.
Zaleca si´, aby wyst´powa∏a ró˝nica ciÊnienia na zewnàtrz i wewnàtrz budynku. U∏atwia to
analiz´ obrazów termograficznych i ujawnia wady, które w przeciwnym razie nie by∏yby
widoczne. Chocia˝ zalecane podciÊnienie wynosi od 10 do 50 Pa, dopuszczalne jest
prowadzenie badaƒ termograficznych przy ni˝szym podciÊnieniu. Aby uzyskaç takie podciÊnienie, nale˝y zamknàç wszystkie okna, drzwi i otwory wentylacyjne, a nast´pnie w∏àczyç na
pewien czas wyciàg kuchenny, a˝ do uzyskania podciÊnienia rz´du 5–10 Pa (dotyczy wy∏àcznie
budynków mieszkalnych).
Zaleca si´, aby ró˝nica temperatur wewnàtrz i na zewnàtrz budynku wynosi∏a minimum
10–15K. Badania mo˝na przeprowadzaç przy ni˝szej ró˝nicy temperatur, lecz wówczas
analiza obrazów termograficznych b´dzie nieco utrudniona.
Nale˝y unikaç bezpoÊredniego nas∏onecznienia tej cz´Êci konstrukcji budynku, np. elewacji,
która ma byç badana od wewnàtrz. Âwiat∏o s∏oneczne spowoduje nagrzanie elewacji,
wyrównujàc ró˝nic´ temperatur i ukrywajàc wady konstrukcji budynku. Szczególnie ryzykowne
jest przeprowadzanie badaƒ w sezonie wiosennym, o niskiej temperaturze nocà (±0°C)
i wysokiej za dnia (np.: +14°C).
Badania termowizyjne budynków od zewnàtrz
W budownictwie mieszkaniowym badaniom termograficznym podlegajà wszystkie elementy
Êcian os∏onowych budynku, od piwnic (pasy przyziemia) a˝ do dachów. W za∏àczonych termogramach przedstawiono niektóre z wad budowlanych, natomiast ni˝ej omówiono elementy sk∏adowe budynków, przy badaniu których wykonawca badaƒ powinien zwróciç szczególnà uwag´ na
zastosowanà metod´ badaƒ, warunki Êrodowiskowe w czasie badaƒ i wczeÊniej. Nie zawsze bowiem wyniki badaƒ mo˝na zinterpretowaç stosujàc schemat myÊlowy:
„zimna Êciana = dobra izolacyjnoÊç cieplna"
„ciep∏a plama (fragment Êciany) = z∏a izolacja".
Âciany oslonowe typu tradycyjnego (pe∏na ceg∏a,
pe∏ny mur) charakteryzujà si´ du˝à pojemnoÊcià cieplnà
(bezw∏adnoÊcià) i nie sà podatne na zmiany temperatury
otaczajàcego je powietrza. Przy badaniach póêno-nocnych, kilka godzin po zachodzie s∏oƒca, elementy powierzchni o mniejszej bezw∏adnoÊci cieplnej, np. nadpro˝a os∏oni´te supremà czy styropianem, nadà˝ajàc za
Kotwy wielkiej p∏yty
temperaturà powietrza mogà mieç niskà temperatur´ powierzchni bliskà temperaturze otoczenia natomiast mur posiada w tym czasie temperatur´ oko∏o Êredniej dobowej – jest cieplejszy. W interpretacji trzeba uwzgl´dniç wi´c dobowe wahni´cia
3
temperatury, por´ badania, konstrukcj´ nadpro˝y itp. MyÊlenie schematyczne mo˝e np. doprowadziç do wniosku: „Wspó∏czynnik U dla nadpro˝y jest lepszy ni˝ dla muru". Co nie musi i zwykle nie jest prawdà.
Rozk∏ad temperatury w Êcianie warstwowej
α - wspó∏czynnik przejmowania ciep∏a
λ - wspó∏czynnik przewodnictwa cieplnego
Âciany warstwowe (ma∏a bezw∏adnoÊç cieplna
warstwy elewacyjnej - np. wielka p∏yta) charakteryzujà si´
nadà˝aniem zmian temperatury powierzchni za otoczeniem, z 1 – 2 godzinnym opóênieniem. Na ich tle przy
badaniach nocnych êle wypadajà murowane filarki mi´dzyokienne, p∏yty balkonowe, Êciany przyziemi i inne elementy o du˝ej bezw∏adnoÊci cieplnej, dla których proces
akumulacji, ale i oddawania ciep∏a trwa d∏u˝ej. Wieczorem, nawet kilka godzin po zachodzie s∏oƒca elementy o
Wielka p∏yta - przyziemia
du˝ej bezw∏adnoÊci cieplnej sà ciàgle cieplejsze a w godzinach rannych gdy temperatura po rannym minimum roÊnie ró˝nice zacierajà si´ a nawet
zmieniajà znak.
Balkony
Na ogó∏ sà mostkami cieplnymi gdy˝ zakotwiczone sà w
murach os∏onowych , zwiàzane z p∏ytami stropowymi
itp. P∏yta balkonowa ma pewnà gruboÊç, mas´ i zwiàzanà z tym bezw∏adnoÊç cieplnà. JednoczeÊnie jednak ze
wzgl´du na swoje po∏o˝enie wystawiona jest na dzia∏anie
konwekcji i wiatru silniejsze ni˝ Êciana co powoduje szybsze odprowadzanie ciep∏a do otoczenia. Wszystkie te
elementy powodujà, ˝e diagnoza termograficzna musi
opieraç si´ o znajomoÊç konstrukcji, porównanie z innyWych∏odzona p∏yta balkonu przy spadku
mi balkonami na tej samej Êcianie. Uwaga na otwarte
temperatury.
okna lub z∏à jakoÊç okien pod balkonem, zw∏aszcza przy
badaniach w czasie s∏abego wiatru. Stosowane obecnie ok∏adanie p∏yt balkonowych styropianem
z góry i z do∏u oraz na czole p∏yty jest na ogó∏ wystarczajàcym sposobem na unikni´cie problemów zwiàzanych z mostkami termicznymi tworzonymi przez p∏yty balkonowe.
Loggie
Obserwacja termograficzna Êcian loggii prowadzona o dowolnej porze wykazuje, ˝e majà one
temperatur´ wy˝szà ni˝ sàsiedni fragment Êciany elewacyjnej. Spowodowane to jest co najmniej
dwoma czynnikami: zmniejszona konwekcja i mo˝liwoÊç oddawania ciep∏a, loggia jest wn´kà o
4
wi´kszym wspó∏czynniku emisyjnoÊci. Podstawà diagnozy
i kwalifikowania Êcian loggii jest porównanie z innymi i
znajomoÊç konstrukcji Êciany i temperatury w mieszkaniu za Êcianà.
Przyziemia budynków w badaniach termograficznych jako majàce du˝à bezw∏adnoÊç cieplnà i podatne na nas∏onecznienie (zw∏aszcza w badaniach wiosennych) oraz nie
posiadajàce izolacji termicznej, wykazujà zwykle wysokà
temperatur´. Niestety w Polsce norma nie nak∏ada∏a
Os∏ony loggii jako wskaênik aktualnej
obowiàzku izolowania Êcian piwnicznych w zwiàzku z
temperatury powietrza.
czym obraz termiczny w starszych budynkach b´dzie zawsze Êwiadczy∏ o du˝ym przewodnictwie cieplnym mimo, ˝e zwykle temperatura po drugiej stronie tych przegród jest ni˝sza ni˝ w mieszkaniach. Wy˝szà temperatur´ spotykamy jedynie np. w
pomieszczeniach w´z∏ów ciep∏owniczych, pralniach, hydroforniach itp.).
Ze wzgl´du na bardzo du˝à bezw∏adnoÊç cieplnà badania powinny byç prowadzone w stabilnej temperaturze powietrza, a strona nas∏oneczniona po 68 godzinach od zacienienia.
Strychy, stropodachy, dachy.
Âciany strychów i stropodachów wenBadania termowizyjne dachów z samolotu.
tylowanych budowane sà zwykle jako
majàce obni˝onà izolacyjnoÊç cieplnà.
Temperatura dachu w budynkach ze
Podwy˝szona temperatura Êcian strystropodachem wentylowanym odzwierciedla stan izolacji stropu ostatchów widoczna na termogramach moniego pi´tra i przez to jest podstawà
˝e byç skutkiem wad wykonawczych
decyzji o kolejnosci i zakresie docieizolacji k∏adzionej na stropach mieszplania.
Dobra
izolacja
dachu
kaƒ (stropodachy wentylowane budowane sà jako nieprzechodnie i jako takie sà niemo˝liwe do sprawdzenia
standardowymi metodami badawczymi). Stropodachy niewentylowane podatne na zawilgocenia powinny byç
sprawdzane termograficznie z góry (z
wysokich domów, z helikoptera) przy
dobraniu takich warunków pogodowych aby kontrast termiczny by∏ najwi´kszy.
Naro˝a zewn´trzne budynku powinny byç zimniejsze od sàsiednich fragmentów Êcian z powodu
ró˝nicy powierzchni nap∏ywu i odp∏ywu ciep∏a (wn´ka i róg) oraz z powodu ró˝nicy wspó∏czynników konwekcyjnego przejmowania ciep∏a α (wn´trze-zewn´trze). Analogicznie - wn´ki powinny
byç zawsze cieplejsze od sàsiednich fragmentów Êciany. Ka˝de odst´pstwo od tych regu∏ powinno byç sprawdzone.
Zawilgocenia murów i os∏on zewn´trznych obok klasycznych metod wykrywania wymagajàcych
jednak dost´pu bezpoÊredniego mogà byç wykrywane termograficznie w sprzyjajàcych warunkach (wiatr, ma∏e gradienty temperatury w funkcji czasu) jednak uzyskane wyniki wymagajà weryfikacji.
Okna sà poddawane badaniom termograficznym od zewnàtrz pod kàtem poszukiwania ich termoizolacyjnoÊci i szczelnoÊci. Jako elementy o ma∏ej bezw∏adnoÊci cieplnej (szyby, ramy) mogà
byç badane nawet podczas zmian temperatury powietrza. Przy badaniach szczelnoÊci od zewnàtrz konieczne jest spe∏nienie warunku wyp∏ywu ogrzanego wewn´trznego powietrza przez
szczeliny w oknach Êciany zawietrznej, bàdê naturalnego wyp∏ywu na wy˝szych pi´trach (przy
braku wiatru). Ten sposób wymaga aparatury termowizyjnej wyposa˝onej w teleobiektyw ze
wzgl´du na ma∏e rozmiary kàtowe Êladów cieplnych szczelin.
Termogramy wykonali: W.Adamczewski - Termopomiar i S.Mytyk - Wod.En.Gaz-Test
5
Termografia budynków - narz´dzia
FLIR b50™
Zakres spektralny
Czu∏oÊç termiczna
RozdzielczoÊç detektora
Zakres pomiarowy
Optyka podstawowa
Cz´stotliwoÊç detektora
Masa
7,5 - 13 μm
<0,1oC przy 25oC
140 x 140 pikseli
-20oC do +120oC
25o x 25o
9 Hz
0,60 kg (z baterià)
Nowoczesna, lekka i ∏atwa w u˝yciu kamera termowizyjna
Du˝y kolorowy wyÊwietlacz LCD 3.5”. Obraz w obrazie (PiP).
Kamera dzienna 2,3 Mpiksela
B-CAM™ SD
Zakres spektralny
Czu∏oÊç termiczna
RozdzielczoÊç detektora
Zakres pomiarowy
Optyka podstawowa
Cz´stotliwoÊç detektora
Masa
7,5 - 13 μm
0,1oC przy 25oC
120 x 120 pikseli
-10oC do +100oC
25o x 25o z obiektywem 30 mm
9 Hz
0,55 kg (z baterià)
Wbudowane gniazdo na karty pami´ci SD - 1000 obrazów na jednej karcie !!!
Lepsza jakoÊç obrazu. Nowe funkcje analityczne.
FLIR™ B400
RozdzielczoÊç przestrzenna
Czu∏oÊç termiczna
RozdzielczoÊç detektora
Zakres pomiarowy
Optyka podstawowa
Cz´stotliwoÊç detektora
Masa
(IFOV) 1,36
mrad
0,06oC przy 30oC
320 x 240 pikseli
-20oC do +120oC
25o x 19o
9 lub 30 Hz
0,88 kg (z baterià)
Uchylny uk∏ad optyczny (120o). Dotykowy monitor LCD (3,5”)
Dwie kamery w jednej (dzienna 1,3 Mpixela i IR).
Zoom cyfrowy 8x. Obraz w obrazie (PiP)
FLIR™ B360
RozdzielczoÊç przestrzenna
Czu∏oÊç termiczna
RozdzielczoÊç detektora
Zakres pomiarowy
Optyka podstawowa
Cz´stotliwoÊç detektora
Masa
(IFOV) 1,36
mrad
0,07oC przy 30oC
320 x 240 pikseli
-20oC do +120oC
25o x 19o
9 lub 30 Hz
0,88 kg (z baterià)
Uchylny uk∏ad optyczny (120o). Dotykowy monitor LCD (3,5”).
Dwie kamery w jednej (dzienna 1,3 Mpixela i IR).
Zoom cyfrowy 4x. Obraz w obrazie (PiP)
FLIR™ B250
RozdzielczoÊç przestrzenna
Czu∏oÊç termiczna
RozdzielczoÊç detektora
Zakres pomiarowy
Optyka podstawowa
Cz´stotliwoÊç detektora
Masa
(IFOV) 2,18
mRad
0,08oC przy 30oC
200 x 150 pixeli
-20oC do +120oC
25o x 19o
9 Hz
0,88 kg (z baterià)
o
Uchylny uk∏ad optyczny (120 ). Dotykowy monitor LCD (3,5”)
Dwie kamery w jednej (dzienna 1,3 Mpixela i IR).
Zoom cyfrowy 2x. Obraz w obrazie (PiP)
6
FLIR™ B200
RozdzielczoÊç przestrzenna
Czu∏oÊç termiczna
RozdzielczoÊç detektora
Zakres pomiarowy
Optyka podstawowa
Cz´stotliwoÊç detektora
Masa
(IFOV) 2,18
mRad
0,1oC przy 30oC
200 x 150 pikseli
-20oC do +120oC
25o x 19o
9 Hz
0,88 kg (z baterià)
Uchylny uk∏ad optyczny (120o). Dotykowy monitor LCD (3,5”)
Dwie kamery w jednej (dzienna 1,3 Mpixela i IR).
Zoom cyfrowy 2x. Obraz w obrazie (PiP)
FLIR™ B620
RozdzielczoÊç przestrzenna
Czu∏oÊç termiczna
RozdzielczoÊç detektora
Zakres pomiarowy
Optyka podstawowa
Cz´stotliwoÊç detektora
Masa
(IFOV) 0,65
mRad
0,065oC przy 30oC
640 x 480 pixeli
-40oC do +120oC
24o x 18o/0.3m
30 Hz
1,70 kg (z baterià)
Wbudowane: kamera dzienna (3,2 Megapiksela), lampa oÊwietlajàca,
wyÊwietlacz LCD 5,6’’, 2 gniazda na karty SD.
FLIR B660™
RozdzielczoÊç przestrzenna
Czu∏oÊç termiczna
RozdzielczoÊç detektora
Zakres pomiarowy
Optyka podstawowa
Cz´stotliwoÊç detektora
Masa
(IFOV) 0,65
mRad
0,045oC przy 30oC
640 x 480 pixeli
-40oC do +120oC
24o x 18o/0.3m
30 Hz
1,70 kg (z baterià)
Wbudowane: kamera dzienna (3,2 Megapiksela), lampa oÊwietlajàca, wyÊwietlacz
LCD 5,6’’, 2 gniazda na karty SD.
FLIR™ b40™
Zakres spektralny
Czu∏oÊç termiczna
RozdzielczoÊç detektora
Zakres pomiarowy
Optyka podstawowa
Cz´stotliwoÊç detektora
Masa
7,5 - 13 μm
<0,1oC przy 25oC
120 x 120 pikseli
-20oC do +120oC
25o x 25o
9 Hz
0,60 kg (z baterià)
NOWOÂå
Nowoczesna, lekka i ∏atwa w u˝yciu kamera termowizyjna.
Du˝y kolorowy wyÊwietlacz LCD 3.5”. Obraz w obrazie (PiP).
Kamera dzienna 0.6 MPiksela.
FLIR b60™
NOWOÂå
Zakres spektralny
Czu∏oÊç termiczna
RozdzielczoÊç detektora
Zakres pomiarowy
Optyka podstawowa
Cz´stotliwoÊç detektora
Masa
7,5 - 13 μm
<0,1oC przy 25oC
180 x 180 pikseli
-20oC do +120oC
25o x 25o
9 Hz
0,60 kg (z baterià)
Nowoczesna, lekka i ∏atwa w u˝yciu kamera termowizyjna
Du˝y kolorowy wyÊwietlacz LCD 3.5”. Obraz w obrazie (PiP).
Kamera dzienna 2,3 Mpiksela
7