Termowizja i pompy ciepła

Jakiś czas temu Artur Panas zetknął się z reklamacją dotyczącą pracy pompy ciepła w murowanym, dwukondygnacyjnym domu o powierzchni 240 m2. Inwestor zmuszony był zapłacić aż 8 tysięcy złotych za cztery miesiące grzania!

Dlaczego termowizja?

– Irytacja klienta była spora i trudno się dziwić – stwierdza właściciel poznańskiej firmy Grasant. – Rzecz charakterystyczna, że w podobnych wypadkach obwiniane jest co do zasady urządzenie grzewcze i firma instalacyjna. W omawianym przypadku moi pracownicy wykonywali wszystkie prace związane z montażem pompy ciepła oraz dolnego źródła: kolektora poziomego. Instalacja grzewcza (ogrzewanie podłogowe i grzejnikowe – przyp. red.) zrealizowana została natomiast przez głównego wykonawcę, który wznosił omawiany dom na podstawie naszych wytycznych. „Grasant” był jedyną firmą zewnętrzną biorącą udział w procesie inwestycyjnym.

Pompa została zainstalowana w październiku, a w lutym kolejnego roku inwestor otrzymał rachunek za prąd. Jego kuriozalna wysokość sprawiła, że zaczęliśmy szukać przyczyny tej nieprawidłowości. Oczywiste było, że dzieje się coś niedobrego. Koszt eksploatacji za cały rok powinien opiewać na sumę około 3 tysięcy złotych. Podłączyliśmy ciepłomierz, aby sprawdzić współczynnik efektywności, zbadaliśmy dolne źródło oraz instalację grzewczą. Wszystko działało poprawnie. Zaproponowaliśmy więc inwestorowi szczegółowe zbadanie budynku.

Klient wybrał rzeczoznawcę z listy sądowej i prace ruszyły. Jednym z elementów oceny domu było badanie termowizyjne. Opinia była jednoznaczna. Dom został wzniesiony niezgodnie ze sztuką budowlaną oraz projektem! Dla nas najistotniejszym elementem było to, że termoizolacja na poddaszu okazała się fikcją. Zamiast przewidzianych 25 cm, położono tam zaledwie od 0 do 5 cm wełny mineralnej! To dlatego rachunki za ogrzewanie były tak wysokie. Z całej historii wyciągnąłem jeden ważny wniosek: kamera termowizyjna pozwala znaleźć przyczyny niewłaściwej pracy instalacji grzewczych. Niepoprawne wykonanie termoizolacji dachu lub ścian, wadliwe osadzenie okien i drzwi, nieprzemyślana praca instalatora regulującego przepływy w pętlach grzewczych...

Wszystko to skutkuje wzrostem rachunków za prąd zużywany przez urządzenie grzewcze. Problemem może być nawet nieprawidłowe położenie glazury na podłodze. W domu jednego z klientów zetknąłem się z następującym przypadkiem: w jednej z łazienek było zbyt zimno. Problem występował tylko w jednym pomieszczeniu o powierzchni około 20 m2. Po zlustrowaniu go kamerą termowizyjną okazało się, że płytki na ogrzewaniu podłogowym zostały ułożone na plackach zaprawy klejowej, nie zaś zgodnie ze sztuką na równej warstwie rozprowadzonej pacą zębatą. Niewłaściwa regulacja pętli grzewczych i powietrze znajdujące się pomiędzy posadzką a płytkami, działające jak izolator, skutkowały tym, że w łazience było zimno.

Termowizyjne badanie termoizolacji* Budynek murowany z bloczków z silikatu, ocieplonych styropianem. Dom znajduje się w IV strefie klimatycznej. Zdjęcie – termogram wykonano przy temperaturze zewnętrznej -12°C i wewnętrznej +17,4°C. Wilgotność wewnątrz domu – 48%. Na termogramie wykonanym wewnątrz pomieszczeń mieszkalnych widać wyraźnie miejsca łączenia bloczków i niską temperaturę ściany zewnętrznej oraz bardzo zimny narożnik. Świadczy to o tym, że izolacja styropianem o grubości 10 cm jest dalece niewystarczająca! Jeżeli ściana byłaby dobrze zaizolowana, to termogramy przedstawiałyby jednolitą kolorystycznie plamę. * Instalacje grzewcze współpracowały z pompami ciepła

Co można sprawdzać?

Dzięki zastosowaniu kamery termowizyjnej można dowiedzieć się, czy instalacja grzewcza, wykonana w domu jednorodzinnym, pracuje zgodnie z założeniami. Można również stwierdzić, czy temperatury w pomieszczeniach osiągane są w sposób optymalny. Jeżeli, na przykład, w domu jest ułożonych 200 m2 ogrzewania podłogowego, warto sprawdzić, czy cała ta powierzchnia pracuje. Zdarza się bowiem, że niektóre pętle grzewcze działają w sposób wadliwy, a wówczas ich zadania muszą przejąć pozostałe. Oznacza to podniesienie parametrów temperaturowych na wyjściu z pompy ciepła i co za tym idzie wzrost wysokości rachunków za energię elektryczną.

– Przy użyciu kamery termowizyjnej można sprawdzić nie tylko prawidłową pracę ogrzewania podłogowego, ale również prawidłową pracę grzejników potocznie zwanych kaloryferami – podkreśla Artur Panas. – Bardzo łatwo jest stwierdzić, czy rozkład temperatur na powierzchni grzejnika jest zgodny z warunkami obliczeniowymi. Dobierając grzejnik do danego pomieszczenia, zakłada się, że zapewni on określony komfort cieplny, jeżeli temperatura zasilania będzie zgodna z założeniami.

Osiągnięcie właściwej mocy grzejnika jest bowiem możliwe tylko wówczas, gdy w określonym czasie przepływa przez niego ściśle określona ilość wody o odpowiedniej temperaturze. Jeżeli instalacja nie jest prawidłowo zrównoważona hydraulicznie i płynie w niej więcej lub mniej wody, niż założono, to grzejnik nie osiąga warunków obliczeniowych. A wówczas albo płacimy zbyt duże rachunki, albo jest nam zimno. Kamera termowizyjna jest bardzo wygodnym i praktycznym urządzeniem.

Nie ma innego, łatwego w obsłudze narzędzia, dzięki któremu pełny obraz stanu faktycznego otrzymuje się niemal natychmiast. Oprogramowanie do obróbki termogramów pozwala określić temperaturę każdego piksela obrazu! Badanie termometrem przylgowym daje tylko wynik punktowy, a używając pirometru, nie widzimy granic badanej powierzchni. W przypadku dużej płaszczyzny grzejnika podłogowego czy ściennego, przy tradycyjnej metodzie tych punktów powinno zmierzyć się kilkadziesiąt, a termogramów wykonamy jeden lub kilka.

Termowizyjne badanie ogrzewania podłogowego* Na pierwszym termogramie (a) wyraźnie widoczna jest pętla ogrzewania podłogowego, która pracuje nieprawidłowo. Zupełnie inaczej zachowuje się pętla po lewej stronie (niebieski element na zdjęciu to słup konstrukcyjny). Na kolejnym termogramie (b) można natomiast zaobserwować fragment ogrzewania podłogowego, w którym nie pracuje środek pętli. Zdjęcie (c) przedstawia prawidłowo działający grzejnik podłogowy. Zdjęcie (d) pokazuje rozdzielacz ogrzewania. Na termogramie widać, że dwie skrajne pętle z prawej strony nie pracują w sposób prawidłowy.
* Instalacje grzewcze współpracowały z pompami ciepła

Kiedy nie można badać?

Kamera termowizyjna nadaje się do przeprowadzania pomiarów zarówno wewnątrz budynków, jak i na zewnątrz. Jej prawidłowe użycie jest jednak obwarowane sporymi ograniczeniami. Aby dokonać pomiaru termowizyjnego, zwłaszcza zewnętrznych przegród budowlanych, należy wziąć pod uwagę sporo czynników.

– Tak naprawdę podczas sezonu grzewczego wcale nie ma zbyt wielu okresów, w których można wykonać badanie – stwierdza właściciel firmy „Grasant”. – Przede wszystkim musi być spełniony warunek różnicy temperatur pomiędzy wnętrzem budynku a jego otoczeniem. W zależności od jakości kamery termowizyjnej jest ona różna. Dla urządzeń wysokiej klasy wynosi ok. 12–15°C. Średnia klasa to jakieś 15–17°C, a najniższa nawet 25–30°C. Niezwykle istotne są warunki zewnętrzne.

Przede wszystkim nie może wiać silny wiatr! Idealnie, jeśli pogoda byłaby bezwietrzna. Do 3 m/s wyniki są miarodajne. Powyżej należy już wprowadzać znaczące współczynniki korekcyjne do wykonywanych pomiarów. Natomiast jeżeli prędkość wiatru przekroczy 9 m/s, badań nie należy przeprowadzać. Bardzo istotne jest również określenie kierunku wiatru. Ma to bowiem istotne znaczenie dla diagnostyki prawidłowego obrazu wychłodzenia badanej przegrody. Jeżeli wiatr wieje z zachodu, to ściana usytuowana po tej stronie świata będzie znacząco zimniejsza od „schowanej” wschodniej. Kolejny istotny czynnik to zachmurzenie.

Ważne jest, aby w dniu badania i najlepiej dzień wcześniej niebo było zachmurzone. Nie powinno się wykonywać badań przy rozgwieżdżonym niebie. Kamera „widzi” odbicie nieboskłonu jako bardzo zimne i wyniki nie są miarodajne. Oczywiście uzyskane termogramy dają pewien obraz wad budynku, ale jeśli zdjęcie ma służyć jako podstawa jakichkolwiek działań prawnych, to powinno być zaopatrzone w informację o warunkach w jakich było wykonane. Dużą przeszkodą dla wiarygodności pomiarów są opady deszczu i śniegu czy nasłonecznienie. Warunki idealne to szary dzień oraz niska podstawa chmur.

Zdjęcia kamerą należy wykonywać w taki sposób, aby mieć możliwość skierowania urządzenia pod kątem prostym do analizowanej powierzchni. Badania dachów spadzistych od strony zewnętrznej wykonane z poziomu gruntu dają wyniki zafałszowane. Aby otrzymać prawidłowe zdjęcie termowizyjne połaci, należy korzystać z podnośników koszowych. Oczywiście w czasie takiego badania na dachu nie powinien leżeć śnieg.

Trzeba również uwzględniać różną emisyjność materiałów budowlanych. Elementy wykonane z materiałów odbijających światło: szkliwione płytki podłogowe, elementy metalowe, szkło itp., dają zafałszowany obraz. Cokół obłożony szkliwionym klinkierem będzie wyglądał na zdjęciu termowizyjnym na znacznie cieplejszy, niż jest w rzeczywistości. Konsekwencją może być błędne wskazanie go jako miejsca ucieczki ciepła z budynku. Tymczasem mamy do czynienia wyłącznie z promieniowaniem odbitym! Przy wykonywaniu termogramów należy również zadbać o różnicę ciśnień pomiędzy wnętrzem budynku a otoczeniem.

Termowizyjne badanie grzejników* Na pierwszym termogramie (a) przedstawiono widok prawidłowo działającego grzejnika płytowego z podłączeniem dolnym. Na całej jego powierzchni temperatura rozkłada się równomiernie, o czym świadczy jednolity kolor. Przepływy w grzejniku są zatem ustawione prawidłowo. Kolejne zdjęcie (b) to grzejnik tego samego rodzaju z nieprawidłowym przepływem, a co za tym idzie z niewłaściwym rozkładem temperatur (wyraźnie widoczne są trzy kolory oznaczające różne temperatury w zakresie od 15 do 25°C). W dolnej części grzejnik jest znacznie chłodniejszy niż u góry i osiąga zaledwie 35% mocy obliczeniowej. Oznacza to, iż aby uzyskać wymaganą temperaturę w pomieszczeniu, należy podnieść temperaturę czynnika grzewczego, czyli w rezultacie zapłacić więcej za eksploatację pompy ciepła. Przyczyną takiego stanu może być brak prawidłowej regulacji przepływów hydraulicznych w układzie grzewczym.
* Instalacje grzewcze współpracowały z pompami ciepła

Badanie termowizyjne 1 (okolice Obornik Wielkopolskich)

(termogram 1)	(termogram 2)	(termogram 3)	(termogram 4)

(termogram 5)

Badanie termowizyjne 2 (okolice Gniezna)

(termogram 6)	(termogram 7)	(termogram 8)	(termogram 9)

Badanie termowizyjne 3 (Poznań)

(termogram 10)

Budynek parterowy, murowany z Porothermu 25 ocieplono styropianem o grubości 15 cm. Cechą charakterystyczną tego domu jest duża ilość przeszkleń. Jednospadowy dach zaizolowano wełną mineralną o grubości 30 cm. Do ogrzania budynku wykorzystywana jest pompa ciepła Nibe Fighter 1150 o mocy 4–16 kW. Na termogramie numer 10 widać wyraźnie, że wysokiej jakości okno o doskonałych parametrach nie zostało prawidłowo osadzone. Pojawiają się bowiem charakterystyczne jęzory chłodu migrującego po ścianie w miejscu mostka termicznego.

Następny termogram numer 11 świadczy o tym, że również kolejne okno zamontowane jest niewłaściwie. Ciepło ucieka przy tak zwanym słupku, co może wskazywać na to, iż przy osadzaniu okna nie stosowano prostego i podstawowego narzędzia, jakim jest poziomnica! Skutkuje to niedoleganiem uszczelek, a w konsekwencji wychładzaniem domu.

Stałe przeszklenia w ogrodzie zimowym budynku również zamontowane są w sposób niedoskonały, o czym świadczy zdjęcie (termogram 12). Po lewej i prawej stronie termogramu uwidocznione są przegrody stałe, które całkiem nieźle utrzymują ciepło. Niestety miejsce połączenia przegród wykonane jest nieprawidłowo, co wyraźnie przedstawia termogram. Warto przy okazji zwrócić uwagę na równomierne rozłożenie temperatury w ogrzewaniu podłogowym pomieszczenia. Innym przykładem dobrego funkcjonowania grzejnika podłogowego jest termogram numer 13.

Kolejne zdjęcie (termogram 14) przedstawia połączenie zimnej ściany ze znacznie cieplejszym sufitem. Nie jest on jednak zaizolowany w sposób prawidłowy, gdyż poszczególne jego części mają różną temperaturę.

(termogram 11)	(termogram 12)	(termogram 13)	(termogram 14)

Badanie termowizyjne 4 (Białystok)

(termogram 15)	(termogram 16)	(termogram 17)

(termogram 18)	(termogram 19)	(termogram 20)	(termogram 21)

Marek Żelkowski