Sprawozdanie i wyniki pomiarów termograficznych wybranych budynków mieszkalnych w Warszawie, Katowicach i w Nowym Targu

Transkrypt

1 Gabriel Miczka Przedsiębiorstwo Jesteśmy certyfikowani według wymagań ISO 9001:2000 tel/fax: ; mobile: przez DEKRA Certification F03/7.5/02 Sprawozdanie i wyniki pomiarów termograficznych wybranych budynków mieszkalnych w Warszawie, Katowicach i w Nowym Targu Budownictwo. Sesja nr 1 Data pomiarów: marzec 2006 i listopad 2009 Raport wykonany na zlecenie: Współpraca: Gliwice, listopad 2009

2 WWF Polska Ul. Wiśniowa Warszawa tel: Partner projektu Klimat i energia WWF Polska ii

3 Wstęp W roku 2006 oraz w 2009 wykonano serię pomiarów z analizą termograficzną wyznaczonych obiektów budowlanych mieszczących się w Warszawie przy ulicach: Skarbka z Gór, Komisji Edukacji Narodowej, Rajska, Wyględowska, Sztormowa, Przejazd. W Katowicach przy ul. Baildona, Piastów, Panewnicka, Stabika, Bukszpanowa, oś. Kostuchna, i w Nowym Targu Kilkuszówka. We wszystkich lokalizacjach wykonano termogramy pokazujące elewacje od strony zewnętrznej, a w budynkach w Warszawie - Skarbka z Gór i Wyględowskiej - oraz w Nowym Targu Kilkuszówka - równieŝ termogramy pokazujące ściany osłonowe budynków od strony wewnętrznej. Na podstawie wykonanych badań termograficznych wykonano analizę badanych obiektów pod kątem poszukiwania wad izolacji termicznej. Analizę wykonano na podstawie obowiązujących regulacji prawnych w tej dziedzinie oraz posiadanej wiedzy na temat parametrów, jakie budynki powinny spełniać (parametry oczekiwane), bez szczegółowych wyliczeń ilościowych i ekonomicznych. 1. Przedmiot badań Oględzinom poddano obiekty dostępne w obiektywie detektora kamery termalnej. Obszary te zostały równieŝ zarejestrowane fotograficznym aparatem cyfrowym w zakresie światła widzialnego. Zarejestrowane termogramy (zdjęcie + termogram + opis) zamieszczono na następnych stronach sprawozdania. Są one dostępne takŝe na stronie 2. Cel i zakres badań Zgodnie z ustaleniami, ogólnym celem badań termgraficznych jest określenie miejsc rozwoju potencjalnych uszkodzeń obiektu, co w praktyce polega na ocenie stanu jego powierzchni poprzez okresowo przeprowadzane pomiary termograficzne. Na podstawie tych badań, poprzez porównanie termogramów sporządzonych dla tych samych lub podobnych obiektów w czasie ich eksploatacji, moŝna przeprowadzać próby wnioskowania nt. rozwoju uszkodzenia. Zgromadzone w ten sposób dane mogą być podstawą do podjęcia działań profilaktycznych i remontowych. 3.Krótki opis metody termograficznej Rozkłady temperatury na zewnętrznych powierzchniach obiektów określono metodą termograficzną. Istota tej metody polega na wykrywaniu róŝnic temperatury na badanej powierzchni. Strumień cieplny przepływający przez dane urządzenie wywołuje na jego powierzchni promieniowanie temperaturowe tworząc charakterystyczne pole temperaturowe. Zatem kaŝdy wzrost temperatury we wnętrzu obiektu będzie miał swoje odzwierciedlenie na mierzonej powierzchni. ZaleŜność ta jest wynikiem istnienia wielu czynników, z których istotny jest rodzaj powierzchni, jej barwa i materiał. Te czynniki uwzględnia współczynnik emisyjności ε λ dla danego zakresu fal λ e. Warunkiem wykrycia jakiejkolwiek nieprawidłowości jest wystąpienie określonego gradientu temperatur na badanej powierzchni. iii

4 4. Zastosowana aparatura Budowa zastosowanej kamery termograficznej oparta jest na niechłodzonym detektorze pomiarowym IR FPA oraz germanowej optyce firmy Flir Systems. Kamera termograficzna umoŝliwia wizualizację pola temperaturowego na badanej powierzchni w postaci termogramu. Obraz cieplny przedstawiony jest za pomocą gamy kolorów. Rozkłady temperatur na powierzchni obiektu obserwowane są na ekranie ciekłokrystalicznego systemu termograficznego. Prezentowane termogramy opracowane są za pomocą programu komputerowego, wchodzącego w skład systemu termograficznego. Dane techniczne zastosowanej kamery termograficznej ThermaCam E300: Max. zakres mierzonych temperatur -20 C do C; Rozdzielczość termiczna 0,08 C; Długość mierzonej fali 7,5µm do13µm; Rozdzielczość geometryczna 1,36 mrad; Rozdzielczość graficzna 320x240; Kąt widzenia detektora 35 x 25 ; Stopień ochrony IP54; Temperatura pracy -15 C do +50 C. ThermaCam T400: Max. zakres mierzonych temperatur -20 C do C; Rozdzielczość termiczna 0,05 C; Długość mierzonej fali 7,5µm do13µm; Rozdzielczość geometryczna 1,36 mrad; Rozdzielczość graficzna 320x240; Kąt widzenia detektora 25 x 19 ; Stopień ochrony IP54; Temperatura pracy -15 C do +50 C. Oprogramowanie do raportowania ThermaCam Reporter 7.0. Przeglądarka raportów ThermaCam Viewer 7.0. Przeglądarka termogramów Quickviwer Pomiary - omówienie i sugestie Wyniki pomiarów, w postaci 215 barwnych termogramów wraz ze skalą temperatur i odpowiadającymi im 215 zdjęciami, przedstawione są na następnych stronach sprawozdania. Termogramy przedstawiają rozkład temperatury danego obiektu w postaci izoterm (jedna barwa odpowiada punktom o tej samej temperaturze). W formie pisemnej kaŝdy termogram jest opisany w wydruku raportu (Obiekt), zaopatrzony w nazwę pliku, z którego został wykonany (File name), datę rejestracji (Date of creation) typ kamery i obiektywu oraz wnioski pomiarowe o stanie danego urządzenia (Uwagi). Ocenę obiektów budowlanych i chłodniczych wykonujemy zgodnie z niektórymi wymaganiami normy PN-EN 13187: 2001 Właściwości cieplne budynków, jakościowa detekcja wad cieplnych w obudowie budynków. Metoda podczerwieni oraz publikacji Ocena cech energetycznych budynków. Wymagania Dane - Obliczenia Maciej Robakiewicz, Biblioteka Fundacji Poszanowania Energii, Warszawa 2005 oraz oprogramowania do analiz energetycznych budowlanych Audytor OZC. Podczas oglądania i interpretacji termogramów naleŝy wziąć pod uwagę następujące sugestie: za stan wskazujący na nieprawidłową pracę danego podzespołu, zestyku lub urządzenia elektrycznego, naleŝy przyjąć kryterium róŝnicy temperatur pomiędzy danym obszarem powierzchni o podwyŝszonej temperaturze, a jego otoczeniem, powyŝej 10 C. Istotna róŝnica temperatur dla obiektów budowlanych to juŝ ok. 0,5-2 o C iv

5 naleŝy zwrócić szczególną uwagę na zakres temperatury przyporządkowany poszczególnym zdjęciom, gdyŝ kolory izoterm jednego termogramu nie muszą odpowiadać kolorom i temperaturom pozostałych termogramów; istotnym czynnikiem przy interpretacji termogramów jest rodzaj powierzchni i materiału z którego jest wykonany dany element. Wynika to z róŝnej wartości współczynnika emisyjności mierzonej powierzchni. Dlatego np. niektóre pomalowane elementy mogą mieć na termogramie inną barwę pomimo tej samej temperatury. przy interpretacji wyników dla szaf zasilających w pomieszczeniach produkcyjnych trzeba wziąć pod uwagę osłony z tworzywa zasłaniającego urządzenia elektryczne; niektóre elementy elektryczne pracują normalnie w podwyŝszonej temperaturze pracy (np. uzwojenia przekaźników, styczników, wyłączniki termiczne itp.); naleŝy uwzględnić stan obciąŝenia urządzeń elektrycznych; pomocnym elementem oceny urządzeń są termogramy wykonane w poprzednich sesjach; niektóre elementy elektryczne wykonane z gładkich połyskujących metali (np.: aluminium) mają zdolność do odbijania promieniowania podczerwonego, temperatura faktyczna takiego obiektu jest w rzeczywistości inna. Poza istotnymi wpływami natury metrologicznej (samego pomiaru temperatury), w budownictwie, naleŝy się liczyć z takimi waŝniejszymi czynnikami jak: a. nieustabilizowane warunki meteorologiczne. Im warunki są bardzie zimowe, tym termografia jest dokładniejsza. Praktyka pokazuje, Ŝe im lepsza izolacyjność badanej ściany tym większe powinny być róŝnice temperatur miedzy wnętrzem a zewnętrzem budynku; b. naleŝy uwzględnić wydajność systemów grzewczych budynków lub intensywność ogrzewania poszczególnych pomieszczeń. MoŜe być prawdopodobne, Ŝe jeden system grzewczy będzie nastawiony na temperaturę wnętrza znacznie niŝszą niŝ w innym ocenianym budynku lub pomieszczeniu; c. wyliczone wartości współczynnika przenikalności cieplnej przegrody U [w/m 2 K] mogą być przeszacowane lub niedoszacowane. Jest to wynik duŝej ilość zmiennych wpływających na wynik pomiaru termograficznego, a w szczególności pomiaru temperatury powietrza otoczenia danego fragmentu badanej przegrody. d. wyliczenia wykonane oprogramowaniem Audytor OZC są wyliczeniami teoretycznymi, nieuwzględniającymi faktycznego stanu technicznego przegród. Przez okres eksploatacji własności materiałów mogły się zmienić, a do tego sposób wykonania materiałów uŝytych do budowy badanego budynku moŝe nie odpowiadać współczesnym wyrobom lub normom produkcji. NaleŜy pamiętać, ze czas Ŝycia takich materiałów jak styropian czy wełna mineralna to lat. Metoda termograficzna jest bardzo precyzyjna, jeŝeli chodzi o wskazanie miejsca istnienia usterki izolacji termicznej przegrody czy usterki w połączeniu toru prądowego. Ocena efektów energetycznych w przypadku mostków termicznych termoizolacji czy szybkości rozwoju usterki w elektroenergetyce jest moŝliwa tylko w stopniu przybliŝonym, poniewaŝ zmiennych mogących wpłynąć na wynik takich prognoz jest wiele. v

6 Termogram z prawidłowo docieploną ścianą pokazujemy poniŝej. Na wykresie widać rozkład temperatury wzdłuŝ linii LI01 z bardzo niewielkimi odchyłkami temperatury. Obrazy termograficzne zewnętrznych (zimnych) powierzchni ścian 3-warstwowych z wentylowaną pustką powietrzną najczęściej nie wykazują istnienia mostków termicznych, bowiem wentylacja pustki obniŝa temperaturę zewnętrznej warstwy muru do temperatury powietrza otoczenia. Takie wady są widoczne dopiero na termogramach wykonywanych od wewnątrz budynku. Prawidłowo wykonana więźba powinna charakteryzować się rozkładami temperatur jak na poniŝszym termogramie. vi

7 Termogram ten został wykonany, gdy temperatura powietrza zewnętrznego wynosiła ok. 1,3 o C. Widoczne mostki geometryczne mają niewielkie znaczenie, poniewaŝ w ich rejonie spadek temperatury jest stosunkowo niewielki (obszar AR02), nie przekraczający temperarury punktu rosy dla normatywnej wartości wilgotności względnej. 6. Podsumowanie Na dalszych stronach sprawozdania pokazano termogramy budynków budowanych w latach oraz budynków budowanych po 2005 roku. Wybraliśmy róŝne lokalizacje tych obiektów. W Warszawie - 6 lokalizacji z pomiarami wykonanymi w listopadzie roku 2009 oraz 1 lokalizację z pomiarami wykonanymi w roku W Katowicach wykonano pomiary w listopadzie 2009 na 6 lokalizacjach. W Nowym Targu Kilkuszówce 2 lokalizacje. Analizując wykonane termogramy moŝna stwierdzić, Ŝe izolacyjność badanych ścian osłonowych budynków wykonanych i zamieszkałych po roku 2005 wydaje się być w duŝej mierze prawidłowa (zgodnie z obowiązującymi przepisami). Termogramy dotyczące badanych budynków w Warszawie przy ul. Skarbka z Gór wykonane w roku 2006 pokazujące budynki zamieszkałe przed rokiem 2005, mają słabszą izolacyjność ścian osłonowych, ale na tyle dobrą, by zachować stosunkowo niskie straty ciepła (nie mylić z odpowiednim komfortem cieplnym). Niestety nie moŝna tego powiedzieć o ścianach i elementach więźby mieszkań znajdujących się na zagospodarowanych poddaszach przy ul. Skarbka z Gór. Komplikacja konstrukcji izolacji termicznej więźby i ścian lukarn oraz brak staranności wykonawców, wywołała pogorszenie jakości wykonania izolacji termicznej. Ujawniona została znaczna ilość mostków termicznych powodujących straty ciepła w tych mieszkaniach oraz, co najwaŝniejsze, wywołało to znaczne pogorszenie komfortu cieplnego mieszkańców. Mostki cieplne, czyli miejsca wychodzenia ścian są tam bardzo rozległe i o znacznych spadkach temperatur w stosunku do temperatury powietrza wewnętrznego. To znaczne wychłodzenie ścian powoduje wykraplanie się wilgoci z powietrza i rozrost ognisk bardzo groźnej dla zdrowia mieszkańców pleśni czarnej. Obecnie w Polsce we wszystkich mieszkaniach instaluje się szczelną i bardzo szczelną stolarkę okienną, przy częstym braku sprawnych systemów nawiewnych świeŝego powietrza. W takich warunkach zainstalowane kanały wywiewne wentylacji grawitacyjnej są całkowicie bezuŝyteczne, bowiem szczelne okna blokują dostęp powietrza zewnętrznego do mieszkań. W praktyce często spotkać się moŝna badaniem sprawności wentylacji grawitacyjnej przez uprawnionych specjalistów kominiarskich, zalecających otwieranie okien w celu stwierdzenia droŝności kanałów wentylacyjnych. Jest to sytuacja niedopuszczalna i groźna dla mieszkańców. Wentylacja ma bowiem działać zawsze. Otwieranie okien, czyli wietrzenie pomieszczenia, nie jest wentylacją. W skrajnej sytuacji, gdy poziom tlenku węgla lub innej substancji trującej czy uczulającej jest juŝ wysoki i objawy zatrucia mogą zwrócić uwagę mieszkańca na ten problem, moŝe by juŝ za późno. Zatruty człowiek moŝe nie dojść do tego nowoczesnego ale szczelnego okna i nie zdąŝyć go otworzyć. Prawidłowo wykonane mieszkanie nie wymaga otwierania okien celem wietrzenia. Prawidłowa wentylacja wymienia taką ilość powietrza, która jest wystarczająca dla zdrowia i komfortu cieplnego mieszkańców. Z tego teŝ powodu prawidłowa wentylacja powinna działać ciągle, niezaleŝnie od woli uŝytkowników budynku. vii

8 NaleŜy pamiętać, Ŝe wymagana przepisami wydajność wentylacji w kuchni z piecem elektrycznym to 50m 3 powietrza na 1 godzinę, a dla kuchni gazowej to 70m 3 na 1 godzinę. Przy obecnym typie nowo oferowanych okien, utrzymanie takich poziomów wymiany powietrza moŝliwe jest moŝliwe tylko z działającymi prawidłowo nawiewnikami (jako część wentylacji grawitacyjnej) lub przez zabudowę osobnej mechanicznej wentylacji nawiewno-wywiewnej. Podsumowując, wykonane pomiary wybranych budynków, które moŝna uznać za nowe i zakończone inwestycje wykazują, Ŝe izolacyjność cieplna ścian osłonowych jest w ogólności prawidłowa. Zdarzają się niestety błędy wykonawcze izolacji termicznej, co w połączeniu z powszechnie wadliwą wentylacją, moŝe powodować znaczne obniŝenie komfortu cieplnego a tym samym pogorszenie warunków zdrowotnych mieszkańców. Analizowane termogramy w większości pokazują, Ŝe w Polsce moŝna wykonywać termoizolacje budynków zgodnie z obowiązującymi regulacjami prawnymi. NaleŜy jedynie ubolewać nad faktem, Ŝe polskie wymagania prawne dotyczące izolacji termicznych nowo budowanych lub remontowanych budynków są opóźnione o kilka czy kilkanaście lat, względem podobnych wymagań wprowadzonych w takich krajach jak Niemcy czy Szwecja. W tych krajach warunki klimatyczne są podobne jak w Polsce, więc nic nie stoi na przeszkodzie by takie wymagania wprowadzić równieŝ u nas. Argument, Ŝe Polaków na to jeszcze nie stać jest niedorzeczny w kontekście wyrównania cen materiałów budowlanych w Unii Europejskiej. Zaostrzenie wymagań dotyczących samych tylko izolacji termicznych ścian osłonowych wydaje się najtańszą i najprostszą techniką osiągnięcia celu. Jak udowodnił poniŝszy raport, w Polsce buduje się powszechnie budynki z 12 czy 14 centymetrową izolacją. Pewnie z najtańszego ale teŝ najgorszego (termoizolacyjnie) styropianu. Dlatego teŝ wydaje się, Ŝe zastosowanie do izolacji termicznych lepszych materiałów o podobnej grubości moŝe przynieść efekt zmniejszenia strat ciepła przez te przegrody o 20 do 30 %. NaleŜy dodać, Ŝe taki efekt uzyskać moŝna przy podobnych kosztach robocizny, a lepszy materiał izolacyjny mogą dostarczyć ci sami producenci, co obecnie. Według autorów naleŝy skierować uwagę opinii społecznej nie tylko na konieczność doizolowania przegród zewnętrznych budynków, ale teŝ na jakość wykonania oraz na prawidłowe działanie innych systemów budynku. Jest to pole kompetencji nadzoru budowlanego, który powinien być odpowiednio przeszkolony w dziedzinie energetyki, powinien posiadać odpowiednie narzędzia prawne oraz narzędzia pomiarowe jak np. kamery termograficzne. Współczesne budynki stają się coraz bardziej skomplikowanymi obiektami. Jedna z pozoru błaha wada projektowa lub wykonawcza, skutkować moŝe niebezpiecznymi konsekwencjami dla zdrowia i kieszeni mieszkańców tych budynków. A jako powszechna praktyka jest to waŝne dla całego społeczeństwa. Wszystko to moŝna osiągnąć przez dobre prawo i my, jako społeczeństwo powinniśmy się tego domagać od polskiego rządu. Wykonawcy: Pomiary mgr Michał Major Pomiary, sprawozdanie i wnioski: inŝ. Gabriel Miczka. Audytor energetyczny w zakresie budynków mieszkalnych i uŝyteczności publicznej. Członek Zrzeszenia Audytorów Energetycznych. Firma załoŝycielska Polish Greend Building Council (PLGBC). viii