Thermografie

Kaum ein anderes Messverfahren hat in den letzten Jahren derart auf sich aufmerksam gemacht, wie die Thermografie. In der Regel kennt man dieses Verfahren von der wärmetechnischen Untersuchung von Gebäuden in Bezug auf Wärmebrücken im Zusammenhang mit einem unzureichenden Wärmeschutz Der Wärmeschutz kann nach DIN 4108 in drei Teilbereiche untergliedert werden: Wärmeschutz und Energieeinsparung umfassen alle Maßnahmen zur Reduzierung der . Mittlerweile wird die Thermografie für zahlreiche Anwendungsgebiete eingesetzt, u. a. zur Leckageortung oder zur Überprüfung der Wasserdichtigkeit von Abdichtungen oder der Luftdichtigkeit der Gebäudehülle. Einer der großen Vorteile der Thermografie ist, dass es sich um ein kontaktloses und zerstörungsfreies Messverfahren handelt.

Thermografie ist ein bildgebendes Verfahren, um Oberflächentemperaturen anzuzeigen und über Farbspektren zu visualisieren. Man bedient sich hierbei einer intuitiven Darstellung: rot steht für warme Oberflächen oder Energieverlust, während Blau für kalte Oberflächen steht. Die dazwischenliegenden Farbspektren gelb und grün dienen der Visualisierung der Übergangsbereiche. Dabei wird die Intensität der Infrarotstrahlung, die von einem Punkt ausgeht, als Maß für dessen Temperatur Die Temperatur (lat. temperare = ins richtige Mischungsverhältnis bringen) ist ein messbares Maß für den Wärmeinhalt eines Stoffes. Die Temperatur gedeutet. In der Bauwerks- und/oder Innenraum Ein Innenraum im Kontext der Schimmelpilzanalyse und -sanierung sind Wohnungen mit Wohn-, Schlaf-, Kinder-, Arbeits-, Hobby-, Sport- und Kellerräume usw. -Diagnostik können mit der Thermografieaufnahmen z. B. Wärmeverluste an Wärmebrücken Wärmebrücken (auch als Kältebrücken bezeichnet) sind Stellen in der Gebäudehülle, in denen örtlich begrenzt ein größerer Wärmefluss als im Übrigen , Undichtigkeiten in wasserführenden Leitungen oder in Abdichtungen, Luftströmungen durch die Gebäudehülle oder innerhalb von Gebäuden u.v.m. sichtbar gemacht werden. Hierfür bedient man sich einer Thermografiekamera. Diese wandelt die Infrarotstrahlung, die für Menschen nicht sichtbar ist, in elektrische Signale um und erzeugt ein Bild, das in so genannten Falschfarben (selten in Graustufen) dargestellt wird. Auch wenn es Parallelen gibt, darf eine Thermografiekamera nicht mit einer Wärmebildkamera verwechselt werden. Denn eine Thermografiekamera kann mit ihrer Kalibrierung aus der Intensität der vorgefundenen Infrarotstrahlung auf die Oberflächentemperatur Entgegen der allgemeinen Auffassung beschreibt die Oberflächentemperatur nicht den Temperaturbereich auf einer Baustoff- oder Bauteiloberfläche. Vielmehr ist der Grenzbereich zwischen eines zu bewertenden Objektes schließen. Die Thermografie wird in passive und aktive Verfahren unterschieden. Bei der passiven Thermografie werden Temperaturunterschiede einer Bauteiloberfläche wie z. B. an Wärmebrücken umgebungsbedingt gemessen, während bei der aktiven Thermografie das zu messende Bauteil thermisch angeregt wird (so genannte Impulsthermografie).

Die Thermografie beruht auf dem Messprinzip, dass jeder temperierte Körper oberhalb des absoluten Nullpunkts (null Kelvin = minus 273,15 °C) Wärme Wärme (Wärmemenge) ist eine physikalische Größe. In der Thermodynamik ist Wärme eine über Systemgrenzen hinweg transportierte thermische Energie. Wärme ist ausstrahlt – auch Emissionsgrad genannt. Bekanntlich handelt es sich bei dem für das menschliche Auge sichtbare Licht um den Bereich der elektromagnetischen Strahlung, der eine Wellenlänge von 380 bis 780 nm besitzt. Das Licht ist hierbei eine Mischung unterschiedlicher Wellenlängen. Wird es durch ein Prisma gebrochen, werden die polychromatischen (mehrfarbigen) Lichtstrahlen in seine monochromatischen (einfarbigen) Bestandteile zerlegt. Die elektromagnetische Strahlung unterhalb der für den Menschen sichtbaren Frequenzen bzw. niedrigeren Wellenlängen werden als Ultraviolettstrahlung (UV-Licht) bezeichnet – die mit höheren Wellenlängen (oberhalb rot) werden als Infrarotstrahlung (IR-Strahlung) bezeichnet. Hierbei handelt es sich um elektromagnetische Wellen im Spektralbereich zwischen sichtbarem Licht und der langwelligeren Mikrowellenstrahlung. Der Wellenbereich der für eine Thermografiekamera geeigneten Infrarotstrahlung liegt zwischen 0,7 bis 1000 µm. Der Vorteil liegt darin, dass in diesem Wellenbereich der Einfluss von Sonneneinstrahlung und Licht geringer ist als im kurzwelligeren Bereich. Die in Bauwerks- und Innenraumdiagnostik eingesetzten Kameras haben in der Regel einen Wellenlängenbereich von 5 bis 25 µm und können Temperaturen von -20 °C bis über 250 °C erfassen mit einer Kalibrierung, mit der Temperaturunterschiede von weniger als 0,1 °C messbar sind.

Mittlerweile hat die Auflösung einer Thermografiekamera die Bildqualität einer Digitalkamera erreicht. Dies vereinfacht die nachträgliche Zuordnung von Thermografieaufnahmen zum realen Bild. Außerdem werden Thermografiekameras angeboten, in denen eine Videokamera eingebaut ist und die sehr langsame Strömungen nachweisen können, so dass auch bewegte Bilder aufgenommen werden können. Somit können z. B. konvektive Luftströmungen nachgewiesen werden. Einige Thermografiekameras besitzen eine Taupunktberechnung in Echtzeit und können somit taupunkttypische Bauteilbereiche anzeigen. Spezielle Thermografiekameras sind in der Lage, einen nicht sichtbaren Schimmelpilzbefall zu messen, da bei einem intensiven Stoffwechsel von Mikroorganismen Mikroorganismen stellen die Wurzel des „Stammbaums des Lebens“ auf der Erde dar. Sie produzieren etwa zwei Drittel der gesamten Biomasse ein Temperaturunterschied von max. 1 °C entstehen kann.

Grundvoraussetzung für den Einsatz einer Thermografiekamera z. B. einer Gebäudehülle ist, dass ein durch Temperaturunterschiede erzwungener, zeitlich konstanter Wärmestrom Siehe Wärmefluss [W]. fließt. Dieser erzeugt durch die unterschiedlichen Wärmewiderstände der durchströmten Bauteile lokal unterschiedliche Oberflächentemperaturen, die von der Thermografiekamera erfasst werden. Um dies sicherzustellen, müssen einige Rahmenbedingungen wie z. B. große Temperaturunterschiede zwischen innen und außen gegeben sein. Daher sind für das Thermografieren besonders kalte Tage ideal. Grundsätzlich kann das Thermografieren zu jeder Tageszeit erfolgen, so lange es nicht zu hell ist. Deshalb sind die frühen Morgen- sowie Abendstunden für Thermografieaufnahmen ideal. Ideal ist ebenfalls die Durchführung bei einem völlig bewölkten Himmel, da Abstrahlungs- sowie Abschattungseffekte vernachlässigt werden können. Wesentliche Voraussetzungen für das thermografieren sind eine Temperaturdifferenz von mindestens 15 °C (z. B. innen 20 °C und außen 5 °C). Außerdem dürfen die Temperaturen in den letzten 12 Stunden vor dem Messzeitpunkt keine größeren Schwankungen aufweisen, um quasi stationäre Bedingungen vorzufinden. Weitere Empfehlungen finden sich z. B. in den Richtlinien des Bundesverbandes für Angewandte Thermografie e.V. sowie den Normen DIN 54190 und EN 13187.

Für eine ordnungsgemäße Thermografieaufnahme spielt der kalibrierte Emissionsgrad eine wesentliche Rolle. Dieser hat als das Maß für das Abstrahlungsvermögen von Materialien einen entscheidenden Einfluss auf die Messgenauigkeit. Je größer die Differenz der Messobjekttemperatur zur Umgebungstemperatur (Störstrahlung) und je kleiner der Emissionsgrad ist, desto größer werden die Fehler, wenn keine Korrektur vorgenommen wird. Für eine ordnungsgemäße Auswertung der Messergebnisse ist zudem eine Dokumentation der Durchführung unumgänglich, da die zum Zeitpunkt der Messung vorherrschenden Rahmenbedingungen nachvollziehbar und ggf. zu einem späteren Zeitpunkt reproduzierbar sein müssen. Schließlich sind die Umgebungsbedingungen zum Zeitpunkt des Thermografierens immer nur eine Momentaufnahme. Deshalb sollten die abgebildeten Temperaturunterschiede im Thermogramm dokumentiert werden.