Eric Rahne, Dipl.-Ing. Elektrotechnik, akkreditierter Thermografieexperte Stufe 3 (PIM GmbH)
Wenn die zuvor beschriebenen Messbedingungen eingehalten wurden, müssen wir nur noch herausfinden, wie die erhaltenen Messergebnisse (grafisch dargestellt, also die Wärmebilder) ausgewertet und analysiert werden sollen. Im Folgenden behandeln wir daher separat das Auftreten und die Erkennbarkeit der häufigsten strukturellen und gebäudetechnischen Fehler.
Wärmebrücken, Mängel in der Wärmedämmung Wärmebrücken sind relativ einfach zu erkennen: Dort, wo auf einem Außenbild - in der Regel klar abgegrenzt - die höchste Temperatur festgestellt wird (und keine lokalen externen Wärmequellen oder Reflexionen vorhanden sind), befindet sich eine Wärmebrücke (oder Riss). In Innenbildern deuten die kältesten Stellen in den meisten Fällen auf Wärmebrücken hin. Ebenso leicht festzustellen (bei gleicher äußerer oder innerer Beschichtung), welches Bauelement über bessere oder schlechtere Wärmedämmeigenschaften verfügt. Sehen wir uns an, was alles untersucht werden kann:
Entdeckung verborgener Gebäudekonstruktions- und gebäudetechnischer Elemente Diese Messungen müssen unter Ausnutzung verschiedener Wärmevorgänge, die mit unterschiedlichen Wetter- und Tageszeiten zusammenhängen, durchgeführt werden. Der "Trick" kann darin bestehen, die Messung nach dem Aufwärmen tagsüber (bei fehlendem Sonnenschein danach) durchzuführen (basierend auf Temperaturkapazitätsunterschieden) oder die Messung basierend auf der nächtlichen oder winterlichen Abkühlung und dem dadurch entstehenden Wärmeaustausch. In jedem Fall müssen die Temperaturkapazitäts- und Wärmeleitungsunterschiede zwischen den zu untersuchenden (gesuchten) Materialien und ihrer Umgebung entsprechend genutzt werden. Ein Beispiel dafür ist, dass bei ausreichendem Wärmeaustausch die in der Wand befindlichen Stahl- und Holzüberbrückungen mit Hilfe von Thermografiegeräten sichtbar werden. (Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit wird Stahl sichtbar, Holz wird zwischen Beton oder Ziegel sichtbar aufgrund seiner geringen Wärmeleitung und -kapazität.) Auf dieser Grundlage können auch unterschiedliche Baumaterialien (Umbauten, Anbauten, Aufstockungen, Vermauerungen) sichtbar gemacht oder sogar Wandstärken bestimmt werden (z. B. zur Untersuchung der Schornsteinmauerung).
(basierend auf Unterschieden in der Wärmeleitfähigkeit von Holz und Mauerwerk)
(basierend auf der Wandstärkenabhängigkeit der Wärmedämmfähigkeit) Es besteht auch die Möglichkeit, mit Thermografiegeräten die Lage von Heizungsrohren und Warmwasserleitungen aufzudecken. Diese Untersuchungen müssen unbedingt während der Aufheizphase zur thermografischen Untersuchung durchgeführt werden, noch bevor sich eine homogene Temperaturverteilung auf der Oberfläche einstellt. Mit dieser Methode kann nachträglich - zerstörungsfrei - die Verlegung der Heizung (Positionierung), die Rohrdichte (z. B. bei Fußbodenheizung, Wandheizung) sowie die Länge und Dichtheit der Rohre, die Luftfreiheit der Heizkörper und Rohre überprüft werden.
Kondensation Die Luft im Gebäude enthält immer eine bestimmte Menge an Feuchtigkeit in Form von Dampf. Die Fähigkeit der Luft, Feuchtigkeit aufzunehmen, hängt von ihrer Temperatur ab. Der Punkt, an dem der in der Luft enthaltene Wasserdampf unterhalb dieser Temperatur als Kondenswasser auf der Oberfläche niederschlägt, wird als Taupunkt bezeichnet. Dies kann natürlich auch innerhalb der Wand geschehen, da die Wand selbst luft- und dampfdurchlässig ist und der Temperaturgradient zwischen Außen- und Innentemperatur genau den Taupunkt in der Wand erreichen kann. Mögliche Ursachen für Kondensationsschäden:
Nachdem bekannt ist, bei welcher Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit sich aufgrund des Erreichens des Taupunkts Kondensation an welchen Temperaturflächen (Wänden) bildet, können basierend auf den unten aufgeführten Umgebungsparametern durch interne Wärmebildaufnahmen bestimmt werden, wo Kondensation und Schimmelbildung zu erwarten sind. Darüber hinaus kann je nach Aufbau der Wandstruktur nicht nur die Gefahr der Kondensation (und Schimmelbildung) aufgezeigt werden, sondern es kann auch berechnet werden, wie lange es dauern würde, bis das Baumaterial oder die Wärmedämmung bei Aufrechterhaltung der aktuellen Raumnutzung durchfeuchtet. (Die Durchfeuchtung würde natürlich fast zum vollständigen Verlust der Wärmedämmeigenschaften führen und muss daher unbedingt gestoppt werden.)
Die für die Auswertung unerlässlichen Parameter sind:
Kapillare Feuchtigkeit und Feuchtigkeitsschäden Bei der thermografischen Untersuchung kann aufgrund der durch die verdunstende Feuchtigkeit verursachten Wärmeabfuhr (die erforderliche Verdunstungswärmemenge) ein Temperaturabfall auftreten. Eine solche Untersuchung erfordert natürlich eine besonders hochauflösende Wärmebildkamera. Mit dieser Methode können folgende Phänomene gefunden werden: • aufsteigende oder eindringende (kapillare) Feuchtigkeit aus dem Boden; • Feuchtigkeitsschäden aufgrund von undichten Dachanschlüssen oder Dachrinnen; • Feuchtigkeitsschäden aufgrund von Undichtigkeiten in Abwasserleitungen.
Lecksuche, Undichtigkeiten Die thermografische Lecksuche basiert auf den physikalischen Gesetzmäßigkeiten der Wärmeleitung. Wenn die Temperatur des Mediums (meist Wasser) in den Rohren höher ist als die Umgebungstemperatur (Heizungs- oder Warmwasserrohre, Fußbodenheizung ...), tritt Wärmeleitung durch die umgebenden Materialien bis zur äußeren (beobachtbaren) Oberfläche auf. So wird neben der Position der Leitung auch die durch das austretende Medium im umgebenden Material verursachte Temperaturerhöhung mit Hilfe von Wärmebildgeräten sichtbar. Es gilt immer, dass Undichtigkeiten nur mit thermografischen Geräten gefunden werden können, wenn an der Stelle des Lecks ein Temperaturunterschied entsteht, der durch Wärmeleitung auf der beobachtbaren Oberfläche spürbar wird. Um kleinere Lecks zu erkennen, muss daher (bei Anwendung maximaler Temperaturen) der Austritt des Mediums mit Druckerhöhungsgeräten erhöht werden. Lecks in Kaltwasserleitungen können nur gefunden werden, wenn heißes Wasser angeschlossen werden kann. Da das austretende Medium natürlich innerhalb des umgebenden Materials "wegfließt" und sich möglicherweise in vorhandenen Hohlräumen sammelt, entsteht die größte Temperaturerhöhung dort, wo das Medium in größeren Mengen zurückgehalten werden kann und die entsprechende Wärmemenge an das umgebende Material abgeben kann. Daher zeigt sich die größte Wärmeentwicklung nicht immer an der Stelle des Lecks, sondern dort, wo das austretende Medium zusammenläuft. Die Suche nach Lecks wird auch erschwert, wenn die sichtbare (und messbare) Oberfläche der Wärmebildkamera glänzend ist (spiegelnd, poliert, glasiert), da aufgrund der Wärmestrahlungsreflexionseigenschaften der Oberfläche (niedriger Emissionsfaktor) die zu erkennenden geringen Temperaturunterschiede kaum wahrnehmbar sind. Ein ganz anderes Problem ergibt sich, wenn die leckenden Rohre hinter mehrschichtigen Verkleidungen (z. B. hinter der Wärmedämmung) versteckt sind. In diesem Fall macht die vorhandene Wärmedämmung die Lokalisierung des Lecks unmöglich, es sei denn, das austretende Medium fließt auch über die Isolierung hinweg zur zu messenden Oberfläche.
Die wichtigste Auswertung der quantitativen Gebäudethermografie-Technologie ist der Wärmefluss, gefolgt von der numerischen Bestimmung des Wärmeverlusts. Das Programm, das dies durchführt, geht - stark vereinfacht - davon aus, dass die Oberflächentemperatur der Außenwand im Verhältnis zur durch den Wärmefluss von innen nach außen transportierten Wärmemenge steht. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass für diese Zwecke strengste Messbedingungen eingehalten werden müssen, da sonst vollkommen falsche Daten erfasst werden. Basierend auf dem Wärmefluss kann auch der sogenannte U-Wert bestimmt werden, also der numerische Wert des Wärmeverlustfaktors. Natürlich müssen dazu die Innen- und Außentemperaturen angegeben werden.
Berechnung der Heizkosten Vom Wärmeverlustfaktor ist es nicht mehr weit bis zur Berechnung der Heizkosten. Basierend auf dem Wärmeverlustfaktor kann nämlich ermittelt werden, wie viel Energie für das Heizen des Gebäudes erforderlich ist (unter Berücksichtigung der klimatischen Bedingungen, der gewünschten Innentemperatur und der Lüftungsgewohnheiten). Wenn die Energiekosten verschiedener Heiztechnologien und Brennstoffe bekannt sind, kann durch einfache Multiplikation der erwartete jährliche Betrag der Heizkosten berechnet werden.
Ein wichtiger Bestandteil der Energieeinsparung ist die Minimierung des Luftaustauschs in Immobilien (ohne ihn vollständig zu beseitigen, da sonst sicherlich Kondensation auftreten würde). Zu diesem Zweck wird darauf geachtet, möglichst dicht schließende Fenster und Türen einzubauen. Oft sind jedoch nicht die undichten Fenster und Türen für die größten Luftbewegungen verantwortlich, sondern unzureichende oder vollständig fehlende Dampfsperren, schlechte Wandanschlüsse, fehlerhafte Dachabdichtungen usw. verantwortlich für den Luftzug. Die Untersuchung, an welchen Stellen Luft strömt (ein- oder ausströmt), erfolgt in der Regel mit der BlowerDoor-Methode: Durch einen nach außen blasenden Ventilator wird der Innendruck um 50 Pa gegenüber dem Außendruck gesenkt, wodurch Luft an undichten Stellen von außen eindringt. Je schneller die Luft einströmt, desto stärker ist der Luftaustausch, und desto mehr Energie wird benötigt, um die Innentemperatur aufrechtzuerhalten (da die einströmende Luft ständig erwärmt oder gekühlt werden muss). Das Verfahren kann sowohl im Winter als auch im Sommer angewendet werden: Im Sommer mit Anemometern zur Messung der Luftgeschwindigkeit und Nebelgeneratoren, im Winter möglicherweise in Kombination mit thermografischen Geräten. In der kalten Jahreszeit können nämlich Bauteile, die durch die kalte Außenluft abgekühlt wurden, mit thermografischen Geräten gut erkannt werden.
![Prüfung mit einem durch Ventilator erzeugten Vakuum [BlowerDoor]](/images/3875/vl4-14-300x241.png)
Mit der Luftstromuntersuchung können folgende Probleme aufgedeckt werden:
Die BlowerDoor-Technologie - ergänzt mit geeigneten Instrumenten - ist auch für weitere Untersuchungen geeignet:
Rahne Eric, B.Sc. Elektroingenieur (BME), Schwingungsdiagnose-Experte, Thermografie-Experte (Thermograph Level3) pim-kft.hu, termokamera.hu
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