Doradztwo techniczne

Większość decyzji o ociepleniu budynku podejmowane jest bez uprzedniego diagnozowania termowizyjnego rodzaju wad oraz miejsc ich występowania. Zazwyczaj inwestor zleca firmie budowlanej wykonanie ocieplenia, w którym głównym kryterium wyboru jest cena, co najczęściej oznacza najcieńszą warstwę izolacji. Nikt, ani wykonawca ani inwestor nie podejmuje trudu rozważenia rodzaju zastosowanych materiałów, przeznaczenia pomieszczeń w budynku, do optymalnego rozwiązania problemu. Efekty ocieplenia po jego wykonaniu nie są w żaden sposób weryfikowane, a jedynym kryterium akceptacji jest estetyka wykonania. Działa w tym przypadku stereotyp, jeżeli wykonane jest estetycznie oznacza, że dobrze.

Fotografia w podczerwieni jest nieocenionym narzędziem do diagnozowania stanu konstrukcji budowlanej przed ociepleniem oraz jakości i efektywności wykonania ocieplenia [ badania termowizyjne w budownictwie ]. Wykrycie wad konstrukcji jest pierwszym krokiem do ich usunięcia i można je porównać do diagnozy lekarskiej stwierdzającej stan choroby. Diagnoza taka dla pacjenta niewiele znaczy – pacjent oczekuje sposobu leczenia. Identyczna sytuacja występuje w przypadku termowizyjnego zobrazowania miejsc o zwiększonych stratach ciepła i nie zawsze jedynym lekarstwem na usunięcie wady jest zastosowanie materiału ocieplającego. Wady nie zawsze wynikają ze złej izolacyjności przegrody ale wielu innych czynników, które w efekcie końcowym manifestują się lokalnymi dużymi stratami energii. Badania termowizyjne pozwalają na dokładną lokalizację miejsc, którym należy poświęcić szczególną uwagę.

W celu zastosowania odpowiedniego rozwiązania należy wziąć pod uwagę szereg czynników związanych z:

konfiguracją przegrody,
materiałami wbudowanymi w konstrukcję,
stanem zawilgocenia,
przeznaczeniem pomieszczeń,
lokalizacją budynku,
lokalizacją pomieszczeń w budynku.

Mając wymieniona wiedzę na temat obiektu, wyniki badań termowizyjnych oraz korzystając z nowoczesnych metod numerycznych można dla każdego rodzaju konstrukcji znaleźć optymalne rozwiązanie rodzaju zastosowanego ocieplenia, jego grubości i konfiguracji.

A oto prosty przykład:

Do przykładowej analizy zastosowano dwa przypadki przegrody o jednakowej konstrukcji ale z odmiennymi sposobami użytkowania od strony wewnętrznej,

przypadek A – przegroda od wewnątrz nie osłonięta
przypadek B – przegroda od wewnątrz osłonięta np. zabudowana szafą

Analiza przeprowadzana została przy podanych na rysunkach temperaturach i przy zastosowaniu rzeczywistych materiałów konstrukcyjnych. Przegroda pionowa zbudowana jest z cegły ceramicznej pełnej oraz cegły ceramicznej kratówki, na zewnątrz tynk, strop żelbetonowy z izolacją styropianową, folią przeciwwilgociową, wylewką betonową oraz drewnianą podłogą.

Ściana przed izolacją

Na rys. 1 przedstawiony został rozkład temperatur dla przegrody zewnętrznej nie osłoniętej (brak zabudowy) od strony wewnętrznej. Rys. 2 przedstawia rozkład temperatur tej samej przegrody ale zabudowanej od środka. Dla obu przypadków kamera termowizyjna zarejestruje od wewnątrz spadek temperatury w narożniku wewnętrznym, ale w przypadku B różnica temperatur między obszarami będzie znacznie wyższa co również potwierdzają obliczenia.

Rysunki 3 i 4 przedstawiają straty energii (strumienie energii) w przegrodzie, których rozkłady temperatur pokazane zostały na rysunkach 1 i 2. Porównując wartości strumieni cieplnych na rysunkach 3 i 4 widać, że straty te są większe w przypadku górnej części przegrody pionowej dla przegrody nieosłoniętej co wydaje się intuicyjne niesłuszne ale nie należy wyciągać pochopnych wniosków. Jak wiadomo straty energii zależą od różnicy temperatur, a w przypadku B, wewnętrzna powierzchnia ściany szczelnie zasłonięta nie ma kontaktu z powietrzem wewnętrznym od którego może pobierać ciepło, stąd jej niższa temperatura, która powoduje mniejsze straty z uwagi na mniejszą różnicę temperatur (między środowiskiem zewnętrznym i wewnętrznym). Obniżona temperatura w osłoniętej przegrodzie powoduje, że para wodna istniejąca w pomieszczeniu dyfundując wewnątrz przegrody (dyfuzja zachodzi w kierunku od wewnątrz pomieszczenia na zewnątrz) kondensuje się (skrapla się) w niej pogarszając znacznie własności izolacyjne przegrody. To prowadzi następnie do kondensacji pary wodnej coraz bliżej powierzchni wewnętrznej i rozwoju grzybów i pleśni. Stąd po odstawieniu od ściany często obserwuje się czarne naloty (P1H2).

Dla temperatur poszczególnych przestrzeni powietrza jak na rysunkach w przypadku wilgotności względnej w pomieszczeniu wewnętrznym około 60% i wilgotności względnej na zewnątrz około 85% (typowa dla okresu zimowego), temperatura kondensacji wynosi około +12°C. Tak więc we wszystkich miejscach przegrody gdzie temperatura spadnie poniżej tej wartości będzie kondensowała się para wodna.

Ściana po zaizolowaniu 10 cm styropianu

Na rys. 5 przedstawiony został rozkład temperatur dla przegrody zewnętrznej zaizolowanej od zewnątrz styropianem o grubości 10 cm, nie osłoniętej od strony wewnętrznej. Rys. 6 przedstawia rozkład temperatur tej samej przegrody również zaizolowanej od zewnątrz styropianem o grubości 10 cm, ale zabudowanej od środka. Ocieplenie warstwą styropianu spowodowało znaczący wzrost temperatury w przegrodzie dla przypadku A. Dla przypadku B również obserwowany jest wzrost temperatury od wartości około +4,0°C do około +8,5°C. Jest to nadal temperatura poniżej progu kondensacji pary wodnej, a ściana została ocieplona.

Rysunki 7 i 8 przedstawiają straty energii przegród, których rozkłady temperatur pokazane zostały na rysunkach 5 i 6. W stosunku do sytuacji przedstawionej na rys. 3 i 4 widoczna jest poprawa w całym przekroju dla obu przypadków ale nie jest to rozwiązanie optymalne dla przypadku A i nieakceptowane dla przypadku B z uwagi na nieusunięcie wady w postaci kondensacji pary wodnej w przegrodzie w przypadku warunków temperaturowych, które występują w naszej strefie klimatycznej. Oczywiście, takie warunki występują przez kilka, kilkanaście dni w roku, a w pozostałych jest cieplej, zgoda, ale przez te kilka, kilkanaście dni na skutek kondensacji pary wodnej przegroda straci swoje własności izolacyjne (na skutek wzrostu jej wilgotności) i będzie się podobnie źle zachowywała w wyższych temperaturach.

Poniżej przedstawione zostało prawidłowe rozwiązanie sposobu ocieplenia dla przypadku B, takie, że wyeliminowane zostało ryzyko kondensacji pary wodnej w przegrodzie i ograniczone straty w tym węźle konstrukcyjnym.

Przez zastosowanie zróżnicowanej grubości ocieplenia osiągnięta została temperatura przegrody uniemożliwiająca powierzchniową kondensację pary wodnej. Straty energii ograniczone zostały o około 30% w stosunku do rozwiązania z ociepleniem warstwą styropianu o grubości 10 cm (rys. 8) i około 50% w stosunku do przegrody bez ocieplenia (rys. 4).

W obszarze zaznaczonym na rys. 10 występuje mostek cieplny powodujący lokalnie duże straty, a wynikający z niewłaściwego rozwiązania konstrukcyjnego połączenia podłogi, która nie została właściwie odizolowana od przegrody zewnętrznej. Rozwiązanie tego problemu leży po stronie wewnętrznej konstrukcji i również może być przedmiotem obliczeń.

O efektywności ocieplenia decyduje w znacznym stopniu również wykonawstwo. Najlepiej skonfigurowane ocieplenie może zostać zniweczone poprzez niewłaściwe wykonanie. Poniżej na rysunkach przedstawione zostaną rozkłady temperatur dla przypadku B przy właściwym wykonaniu ocieplenia i dla przypadku gdy między płytami styropianu pozostała przerwa o szerokości 2,0 mm, która pokryta tynkiem jest z zewnątrz w świetle widzialnym niewidoczna

Na rys. 12 widoczny jest wpływ szczeliny w ociepleniu na rozkład temperatury ściany od strony wewnętrznej – temperatury są znacząco niższe w stosunku do rozkładu na rys. 11. Ma on podobny rozkład jak na rys. 6, który dotyczył rozkładu temperatury dla ocieplenia warstwą styropianu o grubości 10 cm całej powierzchni przegrody. Należy mieć na uwadze to, że szczelina taka może mieć długość równą długości płyty materiału ocieplającego lub wielokrotność tej długości. Zasięg zaburzenia jakie wprowadza taka nieciągłość może mieć istotne znaczenie w efektywności ocieplenia. Może również powodować kondensację pary wodnej w obszarze wpływu szczeliny na obniżenie temperatury przegrody. Wada taka jest widoczna zdecydowanie na zdjęciach termowizyjnych.

Jak można wywnioskować z powyższego, efekty ocieplenia zawierają dwa rodzaje ryzyka, które w zdecydowany sposób mogą wpłynąć na osiągnięte efekty:

ryzyko poprawności zastosowanego rozwiązania,
ryzyko jakości wykonania.