Jak sprawdzić energochłonność budynków?

Wstępną oceną własności energetycznych określa świadectwo energetyczne wymagane przy oddawaniu budynku do użytkowania lub w obrocie na rynku wtórnym, jednak rzeczywiste zapotrzebowanie na energię cieplną oraz wykrycie ewentualnych miejsc, przez które ucieka ciepło wymaga przeprowadzenia pomiarów na konkretnym obiekcie.

Dodatkowe badania są też niezbędne przy ubieganiu się o dotację do inwestycji zakwalifikowanej jako obiekt pasywny czy energooszczędny.

Pomiar szczelności powietrznej

W rozporządzeniu o warunkach technicznych budynków zawarte są zalecenia dotyczące dopuszczalnej przenikalności powietrza przez nieszczelności jak i wskazania do wykonania pomiarów po zakończeniu budowy. Określana jest ona przy różnicy ciśnienia 50 Pa - na zewnątrz i wewnątrz domu - jako odpowiadająca krotności wymiany powietrza zawartego w kubaturze obiektu lub pomieszczenia w ciągu 1 godziny.

Zalecany współczynnik przenikania powietrza w budynkach z wentylacją mechaniczną powinien wynosić n₅₀ < 1,5 h^-1, a gdy w domu funkcjonuje wentylacja grawitacyjna lub hybrydowa - n₅₀ < 3,0 h^-1. Pomiar służy głównie do oceny szczelności stolarki okiennej i również w starszych domach warto go zrobić - okna z czasem deformują się i rozszczelniają.

Standardowe badanie w małych budynkach np. domach jednorodzinnych jest dość łatwe do przeprowadzenia i w zasadzie nie wymaga specjalnych przygotowań, oprócz zamknięcia/wyłączenia kanałów wentylacyjnych oraz nawiewników.

W dużych obiektach pojawiają się jednak problemy organizacyjne (np. konieczność otwarcia wszystkich pomieszczeń) jak i z zapewnieniem odpowiedniej wydajności wentylatorów nawiewnych pozwalających na wytworzenie dostatecznego ciśnienia powietrza w budynku.

Pomiary powinny być wykonane przy niemal bezwietrznej pogodzie oraz przy niskiej temperaturze powietrza, jeśli do wykrywania nieszczelności posłuży kamera termowizyjna. Przewiewy wykrywa się też korzystając z zadymienia. W budynku zależnie od potrzeb można wytworzyć nadciśnienie lub podciśnienie co pozwala na ocenę pracy uszczelnień w obu kierunkach nacisku powietrza na okna.

Nadmuch/wydmuch powietrza zapewnia wentylator o regulowanej i mierzonej wydajności umieszczony w uszczelnionym specjalnym fartuchem otworze drzwiowym lub okiennym. W uproszczeniu - pomiar polega na ustaleniu przepływu powietrza przez wentylator po uzyskaniu i utrzymywaniu pożądanego ciśnienia - standardowo 50 Pa.

Po określeniu kubatury wewnętrznej sprawdzanego budynku można będzie wyznaczyć współczynnik krotności wymiany powietrza przez nieszczelności dzieląc zmierzony wydatek wentylatora - w przeliczeniu na jego godzinową wydajność - przez objętość wszystkich pomieszczeń.

Badanie termowizyjne

Wykorzystując promieniowanie cieplne emitowane przez każde ciało, którego poziom zależy od jego temperatury można określić w jakim stanie cieplnym znajdują się poszczególne, zewnętrzne części budynku, co pozwala na wykrycie mostków cieplnych spowodowanych głownie przez niedbałe wykonanie termoizolacji czy osadzenia otworów okiennych i drzwiowych.

Badanie takie przeprowadza się przy pomocy kamer termowizyjnych pozwalających na rejestrację obrazu w barwach odpowiadających temperaturze widocznych elementów. Fragmenty o barwach "ciepłych" - czerwonej i żółtej wskazują na ich wyższą temperaturę w porównaniu z chłodnymi elementami w kolorach niebieskich i zielonych.

Zróżnicowanie barw pozwala na wykrycie miejsc na elewacji budynku, gdzie występują straty ciepła - będą one w kolorach "ciepłych", a uwidaczniające to różnice temperatury zależeć będą od nastawionej czułości kamery.

Pomiar kamerą termowizyjną jest w zasadzie badaniem jakościowym, choć na podstawie powierzchni o odmiennej przenikalności cieplnej po przeliczeniu można określić przybliżoną wielkość spadku ciepłochronności.

Badania te z reguły przeprowadza się od strony zewnętrznej budynku przy możliwie wysokiej różnicy temperatur wewnątrz i na zewnątrz pomieszczenia (przynajmniej 10 - 15^o C), a w przypadku wysokich obiektów konieczne jest użycie kamery o wąskim kącie pomiaru. Jednak przy sprawdzaniu ciepłochronności stropów, stropodachów czy poddaszy badania przeprowadza się od środka pomieszczenia.

Uzyskany obraz będzie więc barwną odwrotnością - kolory "zimne" wskazywać będą niską ciepłochronność w tych miejscach. W miejscach podejrzanych o słabą izolację cieplną np. w nadprożach, narożnikach czy przy podłodze sprawdzenie można zrobić korzystając nawet z prostego termometru bezdotykowego mierzącego w zakresie temperatur np. 0^o C - 50^o C wyposażonego we wskaźnik laserowy.

Choć dokładność wskazań temperatury zależna jest od rodzaju powierzchni pomiaru, to ważniejsze będzie ustalenie zmian ciepłoty w stosunku do reszty powierzchni.

Przykład badania termowizyjnego w budynku wielorodzinnym

Rzeczywiste zużycie energii

Choć wskaźniki zużycia energii cieplnej są wyznaczane obligatoryjnie w świadectwie energetycznym budynku, to ze względu na obliczeniowo-wskaźnikową metodę ich wyznaczania, mogą znacznie odbiegać od faktycznego zapotrzebowania na ciepło.

Rzeczywistą ciepłochronność uwzględniającą m. in. błędy wykonawcze można określić jedynie na drodze pomiarowej, co można zrobić samodzielnie np. w domach jednorodzinnych. Dzięki pomiarom określimy też efektywność termomodernizacji, a więc i korzyści ekonomiczne, porównując wyniki uzyskane przed i po wykonaniu tych prac.

Niezbędne do przeprowadzenia badań będzie zmierzenie ilości ciepła przekazanej do instalacji grzewczej w określonym czasie oraz średniej różnicy temperatur wewnątrz i na zewnątrz domu. Okres przeprowadzonej analizy nie powinien być krótszy niż 10 dni - najlepiej w czasie dużych spadków temperatury zewnętrznej, ale wskazane jest wydłużenie tego czasu nawet na cały sezon grzewczy.

W instalacji centralnego ogrzewania należy zamontować ciepłomierz - najlepiej poza obiegiem zasilającym c.w.u., której zużycie może być bardzo zróżnicowane i fałszować pomiary. Z mniejszą dokładnością ustalimy zapotrzebowanie na ciepło korzystając ze wskazań gazomierza, jeśli gazem zasilamy tylko kocioł c.o., a ciepłą wodę w tym czasie podgrzejemy w inny sposób.

Do pomiaru temperatur najlepiej wykorzystać termometry rejestrujące, które w przypadku urządzeń profesjonalnych samodzielnie wyznaczą różnice temperatur zew./wew. w dowolnym przedziale czasowym. W warunkach amatorskich można posłużyć się nawet zwykłymi termometrami cieczowymi sczytując wskazania z możliwie duża częstotliwością.

Określenie średniej temperatury w badanym okresie pozwoli na wyznaczenie wskaźnika stopnio-godzin, czyli przeliczeniowej różnicy temperatur pomnożonej przez sumę mierzonych godzin. Przykładowo, gdy średnia różnica temp. wyniosła 18^o K w ciągu 10 dni, odpowiada to wskaźnikowi 4320 stopnio-godzin.

Jeśli w tym czasie ciepłomierz wskazał np. zużycie ciepła 450 kWh, to przy powierzchni domu 150 m² daje zużycie ciepła 3 kWh/m², a po podzieleniu przez wskaźnik stopnio-godzin ustalimy jednostkową moc strat ciepła wynoszącą 0,69 W/m² K (3000 Wh/m² : 4320 h K).

Uzyskany wynik umożliwia rzetelne porównanie energochłonności różnych domów, niezależnie od technologii ich budowy i warunków atmosferycznych, przy utrzymaniu stałego komfortu temperaturowego wewnątrz pomieszczeń.

autor: Redakcja BudownicwaB2B
oprac.: Maja Wychowaniec
zdjęcia: Fundacja na rzecz Czystej Energii, Badania Termowizyjne Warszawa