Richtlinie Bauthermographie

Die Richtlinie gilt für die Durchführung der Thermografie an und in Gebäuden sowie an Bauteilen. Ziel ist es, mit Hilfe der Messung von Oberflächentemperaturen zur Feststellung konstruktiver Eigenschaften, zur Beurteilung bauphysikalischer Aspekte, wie Wärmebrücken, und damit auch zur energetischen Beurteilung eines Gebäudes oder von Bauteilen zu gelangen. Dies ist sowohl bei älteren Gebäuden, z.B. zum Zweck der Bestandsaufnahme oder als Grundlage für Sanierungsplanung, als auch bei Neubauten zur Überprüfung von durchgeführten Arbeiten möglich.

Da in der Baupraxis, im Gegensatz zu Labormessungen, in der Regel nicht unter
stationären Bedingungen, höchstens unter quasistationären Bedingungen, gearbeitet werden kann und die genauen Werte der Wärmeübergangsswiderstände nicht bekannt sind, kann in der Regel der Wärmedurchgangskoeffizient (u- Wert) nicht direkt bestimmt werden.

Messprinzip

Alle Objekte mit einer Temperatur oberhalb des absoluten Nullpunktes emittieren elektromagnetische Strahlung, deren spektrale Verteilung und Intensität nach dem Planck’schen Strahlungsgesetz beschrieben werden kann. Mit geeigneten Detektoren, in der Regel Quantendetektoren oder Microbolometer, kann diese Strahlung erfasst und gemessen werden. Mit elektronischen Systemen kann durch eine Abtasttechnik bei Einzeldetektoren bzw. mit Linien- oder Flächendetektoren die Wärmestrahlung eines Objektes zweidimensional erfasst, rechnerisch bewertet und bildhaft dargestellt werden. Die bildhafte Darstellung heißt “Thermogramm”. Die Zuordnung von Temperaturen zur erfassten Strahlung setzt voraus, daß die Emissionsfaktoren
der Objektflächen im jeweiligen Wellenlängenbereich bekannt sind. Mit solchen Infrarotsystemen können gezielt thermische Eigenschaften von Objekten, wie Bauwerke und Bauteile, untersucht werden.

Anforderungen an die Thermografiekamera

- Spektralbereich: Sowohl der kurzwellige (2-5µm) als auch der langwellige (7 12µm) Spektralbereich ist nutzbar.
- Temperaturmessbereich: -20°C bis +100°C
- Thermische Auflösung: 0,1 K bei 30°C
- Geometrische Auflösung: 2 mrad
- Bildwiederholfrequenz: 1 Hz (Einsatz nur mit Stativ) oder besser
- Meßgenauigkeit, absolut: 3 K
- Bedienfunktionen: Fokussierungsmöglichkeit, Zoom
Freeze-Modus, Farb- und s/w-Darstellungen, Isothermdarstellung Mess-funktion, Emissionswerteingabe, Abstandseingabe, Umgebungstemperaturrelative Luftfeuchtigkeit
- Visualisierung auf Display oder Monitor
- Speicherung von Daten, z.B. mit Diskette, PCMCIA- Karte, CF- Karte oder anderweitigen Datenträger
- autonomer Betrieb (Akku) mindestens über 1 h (um ein EFH aus dem Inneren und von außen zu untersuchen werden ca. 2 Stunden benötigt)
- Kalibrierung: externe Werkskalibrierung interne (automatische) Vergleichskalibrierung
- Auswertesoftware zur nachträglichen Auswertung und Bearbeitung von Thermogrammen. Die angegebenen Parameter sind nicht starr zu verstehen, sondern sie stellen Empfehlungen dar, die die jeweilige Messaufgabe berücksichtigen sollen.

Anforderungen an das Personal:

Das Bedienungspersonal muss über fundierte Kenntnisse und ausreichende Erfahrung auf den Gebieten der Thermodynamik, des Bauwesens, der Gebäudetechnik und der Messtechnik verfügen. Grundkenntnisse sind in der Regel nicht ausreichend.

Thermografische Untersuchung

- Außen- und Innenthermografie
Eine Außenthermografie kann in der Regel nur zur orientierenden Messung herangezogen werden.
Fachwerkthermografie wird in der Regel von außen durchgeführt.
Bei Gebäuden mit hinterlüftetem Vormauerwerk bzw. mit vorgehängten Fassaden ist nur Innenthermografie möglich.

Randbedingungen

Voraussetzung ist eine Temperaturdifferenz zwischen innen und außen von mindestens 15 K über einen Zeitraum von mindestens 12 Stunden. Die Änderung dieser Differenz soll während dieses Zeitraums geringer als 30 % der Differenz sein.
Bei einer Außenthermografie soll die Messung vor Sonnenaufgang durchgeführt werden. Die Temperatur im Gebäude soll möglichst gleichmäßig sein. Eine Ausnahme stellt die Fachwerkthermografie dar, die in der Regel im Sommerhalbjahr durchgeführt wird, weil dabei der unterschiedliche Aufheiz- bzw. Abkühlvorgang bei den Materialien ausgenutzt wird. Die Windgeschwindigkeit muß unter 1 m/s betragen. Bei Überprüfung mit Luftleckagen soll die Möglichkeit der Erzeugung von Unterdruck bestehen, z.B. durch eine BlowerDoor- Anlage oder im Notfall auch durch eine Dunstabzugshaube (ohne Bewertung des Unterdruckes). Die Gebäudehülle darf nicht von Niederschlag befeuchtet sein.

Vorbereitungen

In der Regel geht eine Ortsbesichtigung der thermografischen Untersuchung voraus. Weiterhin ist eine Einsichtnahme bzw. eine Überprüfung von Plänen, Baubeschreibungen usw. notwendig. Zur Vorbereitung der Bauthermografie eines Gebäudes ist es notwendig, das Gebäude 12 bis 24 Stunden zuvor, abhängig davon, ob leichte oder schwere Bauweise vorliegt, ausreichend zu beheizen (Ausnahme Fachwerkthermografie in der warmen Jahreszeit), um einen möglichst quasistationären Zustand des Wärmeflusses zu erzielen. Gegebenenfalls sind Möbel oder andere Gegenstände von den Wänden abzurücken.

Durchführung

Es ist zu prüfen, ob die erforderlichen Randbedingungen eingehalten wurden bzw. werden. Bei der eigentlichen Untersuchung sind die für die Fragestellung optimalen Parameter der Infrarot- Kamera, wie Messbereich, Kontrast u.a. einzustellen und von den interessierenden Objektteilen vollständig oder teilweise Thermogramme anzufertigen und zu speichern.
Die eingestellten Parameter sind zu registrieren bzw. zu speichern.

Zusatzmessungen

Neben den eigentlichen thermografischen Messungen sind zusätzliche Größen zu messen, wie Außen- und Innentemperaturen, gegebenenfalls Oberflächentemperaturen, Windgeschwindigkeit, Luftdruck bzw. Druckdifferenzen. Unter Umständen ist der Einsatz weiterer Mess- und Untersuchungsmethoden sinnvoll, wie z.B. der Einsatz der BlowerDoor bei Überprüfung der Luftdichtheit.

Normalfotos

In der Regel sollen zum besseren Vergleich Normalfotos oder Videoaufnahmen zur späteren Verwendung angefertigt werden.

Störfaktoren, Einschränkungen

Bei Regen, Schnee oder dichtem Nebel ist Außenthermografie nicht möglich.
Sonnenschein auf Außenflächen verfälschen die Messergebnisse, mit allen
Thermografiesystemen und darf nicht vorhanden sein.

Untersuchungsprotokoll

Struktur, Inhalt und Umfang des Untersuchungsprotokolls hängt von den konkreten Aufgabenstellungen ab. Bestandteile des Protokolles sollten sein:
allgemeine Angaben, Aufgabenstellung, Objektbeschreibung, Klimadaten wie Innen- und Außentemperatur, Wind oder Sonneneinstrahlung, Zeitpunkt der Messung, weitere Randbedingungen, Angaben über das verwendete Thermografiesystem, Normalbilder, Besonderheiten.

Auswertung der Thermogramme, Erläuterungen zu den jeweiligen Thermogrammen, Bewertungen, Temperaturangaben, ggf. Flächenanteile

Schlussfolgerungen und Zusammenfassung bezogen auf die konkrete Aufgabenstellung.