Handwerkszeug für die Bauthermografie

Die Gebäude-Energieberatung mithilfe von Thermografie eröffnet auch Fachhandwerkern und Planern neue lukrative Tätigkeitsbereiche.

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Steigende Heizöl-, Gas- und Strompreise gefallen niemandem. Für alle Wohnungs- und Hausbesitzer lohnt es sich heute deshalb mehr als je zuvor, die Energieeffizienz ihrer Immobilie zu verbessern. Die aktuelle Diskussion über Energiekosten zeigt, dass innovative Unternehmen - egal ob als Handwerker, Planer oder Dienstleister - mit neuen Ideen lukrative Geschäftsmodelle innerhalb der Energieberatung oder der energetischen Sanierung erschließen können.

Eine inzwischen verbreitete Methode, Ener­gieverluste in einem Gebäude aufzuspüren, ist die Infrarotthermografie. Eine Wärmebildkamera zeigt - fachgerecht eingesetzt - sehr genau, wo Wärmebrücken und Baumängel auftreten. So kann die Gebäude-Energieberatung in Kombination mit der Bauthermografie zu einem interessanten Tätigkeitsbereich werden, denn eine fachgerechte und neutrale Überprüfung des Sanierungsbedarfs dürfte, bei weiter steigenden Energiekosten und der vorherrschenden Verunsicherung aufgrund der Vielfalt angebotener Sanierungsmöglichkeiten, ganz oben auf der Wunschliste der Gebäudeeigentümer stehen.

Vielfältige Einsatzmöglichkeiten
Dabei ist die Bauthermografie ein weites Feld. So können Fachhandwerker Infrarot-Kameras auch zur Dokumentation ihrer Arbeit, etwa bei der Abnahme von Flächenheiz- und Kühlsystemen, einsetzen oder die Leckortung in Bestandsgebäuden damit unterstützen. Feuchte und trockene Gebäudemasse hat ein völlig unterschiedliches Wärmeübertragungsverhalten, das sich in der Oberflächentemperatur äußert. Mit Infrarotaufnahmen lässt sich die Feuchtigkeit in Wänden und Böden früher orten als mit herkömmlichen Messgeräten. Dies gilt insbesondere bei schlecht zugänglichen Stellen.

Ist später die Ursache für ein Feuchtigkeitsproblem behoben, lässt sich mit der Kamera der Trocknungsprozess dokumentieren. Auch die Dokumentation von gewerkeübergreifenden Baumängeln, die oftmals einer nicht ausreichend dimensionierten Heizungsanlage angelastet werden, wie beispielsweise fehlerhaft eingebaute Fensterrahmen und Fensterbänke, können mittels Thermografie auch für Laien leicht erkennbar dargestellt werden.

Wärmebrücken im Innenraum. Die Wärmebild-Kamera macht Energieverluste auch für Laien anschaulich. Bild: Flir Systems

Schulung und Zertifizierung unerlässlich
Alle zuvor genannten Einsatzbereiche und insbesondere die Außenthermografie von Gebäuden für Gebäude-Energieberatungen haben eines gemeinsam. Der Anwender benö­tigt für den fachgerechten Einsatz der Kamera und zur sicheren Interpretation der Infrarotaufnahmen einer vernünftigen Schulung und sogar der Zertifizierung des Bedien­personals.

So sind neben dem Handling der Kamera selbst insbesondere Grundlagenkenntnisse in der Strahlungsphysik, den möglichen Anwendungen und Störeinflüssen sowie der Auswertung und Interpretation von IR-Aufnahmen zu erlernen.

Darüber hinaus sind im Bereich der Bauthermografie entsprechend der DIN EN 473 drei Zertifizierungsstufen vorgesehen. So erlaubt erst die "Level 2"-Zertifizierung, eigenständige thermografische Messungen nach allgemein anerkannten Verfahrensweisen durchzuführen. Die Zertifizierung erfolgt in je 40-stündigen Lehrgängen sowie einer abschließenden Prüfung. Ein selbstständiger Dienstleister sollte über eine solche "Level 2"-Zertifizierung auf seinem Anwendungsgebiet verfügen.

Für die Untersuchung von Elektroanlagen werden seitens der deutschen Versicherungswirtschaft besondere, weitergehende Anforderungen gestellt, was in der Zertifizierung als Sachverständiger für Elektrothermografie zum Ausdruck kommt.

Auf der Internetseite des Bundesverbandes für angewandte Thermografie (VATh e. V.) sind weiterführende Informationen zu den Richtlinien im Bereich "Bauthermografie", den notwendigen Kameratechniken und den benötigten Zertifizierungen erhältlich.

Sogenannte "Bild in Bild"-Funktionen bieten heute viele Kamerahersteller an. Dem zeitgleich erstellten Digital-Foto können zur besseren Darstellung IR-Bildteile überlagert werden. Bild: Flir Systems

Zeit und Know-how für seriöse Bauthermografie
Keinesfalls sollten die recht leicht zu bedienenden IR-Kameras dazu verleiten "Schnappschüsse" innerhalb von Kundenberatungen oder Gutachten einzusetzen. Seriöse Bauthermografie kostet Zeit und Know-how. So ist eine thermografische Untersuchung eines Gebäudes von außen nur möglich, wenn eine ausreichende Temperaturdifferenz von mindestens 15 K (z.B. 20 °C Innentemperatur und +5 °C Außentemperatur oder niedriger) vorhanden ist. Auch wenn durch Sonneneinstrahlung die Häuserwand am Tage erwärmt wurde, kann frühestens 12 Stunden nach Sonnenuntergang eine thermografische Messung erfolgen, sodass der Thermograf unweigerlich zum Frühaufsteher wird. Windeinfluss macht thermografische Untersuchungen ebenso unbrauchbar wie Nebel oder Niederschlag.

"Die Außenthermografie ist nur eine orientierende Messung, die zur Beurteilung des Wärmeschutzes an Gebäuden allein nicht ausreicht", konstatiert Dipl.-Ing. Sönke Krüll vom Bundesverband für Angewandte Thermografie mit Sitz in Tabarz. "Die meisten Dachflächen, vorgehängte hinterlüftete Fassaden, Schimmelschäden in Außenecken können so nicht untersucht werden. Nur durch Kombination von Innen- und Außenthermografie, verbunden mit der Kontrolle messtechnisch relevanter Rahmenbedingungen, sind nahezu alle Baumängel quantitativ zu erfassen." Unter Umständen ist parallel der Einsatz weiterer Mess- und Untersuchungsmethoden sinnvoll, wie z. B. des Blower-Door-Tests bei der Überprüfung der Luftdichtheit.

Einer seriösen Thermografie-Dienstleistung geht in der Regel eine Ortsbesichtigung voraus. Zur Vorbereitung der Thermografie eines Gebäudes sei es weiterhin notwendig, das Gebäude 12 bis 24 h zuvor ausreichend zu beheizen, um einen möglichst quasistationären Zustand des Wärmeflusses zu erzielen. Für eine aussagekräftige Gebäudeuntersuchung sind nach Angaben des Bundesverbandes mindestens 2 h vor Ort zu veranschlagen. Die Auswertung der Infrarotaufnahmen mit der Berichterstellung im Büro dauere dann nochmals 6 bis 8 h.

Sinnvolle Kombination - Mithilfe des Blower-Door-Tests können undichte Anschlüsse, wie hier der Kaminecke zum Dachraum, sicher
geortet werden.

Die richtige Kamera für den konkreten Einsatz
Ob nun die Wärmebild-Kamera im Rahmen der Gebäude-Energieberatung oder zur Leckortung oder anderen Dokumentationszwecken genutzt werden soll, entscheidet über die Wahl des Kameramodells. Unsere Marktübersicht zeigt insbesondere Einsteigermodelle, die mit ihrem unterschiedlichen Funktions- und Ausstattungsumfang für verschiedene Aufgaben innerhalb der Bauthermografie geeignet sind.

Allen Kameras gemein ist das grundsätzliche Funktionsprinzip bei der Infrarot-Detektion. 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 einem geeigneten Detektor, dem sogenannten Microbolometer, kann die emittierte Wärmestrahlung eines Objektes über eine Abtasttechnik zweidimensional erfasst, rechnerisch bewertet und bildhaft dargestellt werden. Die Zuordnung von Temperaturen zur erfassten Strahlung im "Thermogramm" setzt voraus, dass die Emissionsfaktoren der Objektflächen im jeweiligen Wellenlängenbereich bekannt sind. Bei allen vorgestellten Kameras sind diese in unterschiedlicher Auflösung einstellbar.

Die thermische und geometrische Auflösung sowie die Detektorauflösung einer Kamera kennzeichnen die Bildqualität. Der Bundesverband empfiehlt in seiner Richtlinie den Einsatz von Kameras mit einer Temperaturauflösung von mindestens 0,1 K bei 30 °C und einer geometrischen Auflösung von 2 mrad. Die Bildauflösung des Detektors reicht bei den vorgestellten Kameras von 120 x 120 Pixel bis hin zu 384 x 288 Pixel.
Die teilweise angebotenen Wechselobjektive (Weitwinkel- und Teleobjektive) sind aufgabenbezogen einsetzbar. Beispielsweise bei Infrarotaufnahmen aus dem Innenbereich sollte ein Weitwinkelobjektiv verwendet werden. Somit werden größere Wandbereiche erfasst und die Übersichtlichkeit ist eher gegeben. Auch im Außenbereich sind Weitwinkelobjektive von Vorteil, da die Platzverhältnisse für Normalobjektive oft nicht gegeben sind.

Die Speicherung der Daten erfolgt bei den meisten Kameras auf internen Speicher-Chip’s sowie auf SD-Karten. Abhängig von der Größe des Speichers und der Auflösung können in der Regel mindestens 1000 Bilder gespeichert werden. Die Datenübertragung erfolgt in den meisten Fällen über einen USB-Anschluss.

Die mitgelieferten Akkus erlauben eine Betriebszeit von 2 bis 5 h ohne Netz. In einigen Fällen dürfte sich die Anschaffung eines Wechselakkus lohnen, um Verzögerungen oder gar Ausfälle sicher ausschließen zu können.

Heizkörperanschluss: Die Temperaturskala (rechts) liefert die tatsächlichen Oberflächentemperaturen gleich mit.

Nützliche Funktionen
Allen in unserer Marktübersicht genannten Kameras liegt eine Software zur nachträglichen Auswertung und Bearbeitung von Thermogrammen bei.

Besonders für Energieberater interessant ist die optional erhältliche Software des Herstellers Flir-Systems "FLIR-Reporter Building", mit der sich Gebäudeprobleme visualisieren und quantifizieren lassen: So ermögliche die Software die Ermittlung der Energieverlustmenge und eine Abschätzung der dadurch verursachten Energiekosten.

Fast alle IR-Kameras verfügen über eine zusätzliche Real-Bild-Funktion, mit der Digitalbilder zum besseren Vergleich angefertigt werden können. Einige der Kameras unterstützen eine sogenannte "Bild in Bild"-Funktion, mit der Teile der IR-Aufnahme dem Digital-Bild überlagert werden, sodass energetische Schwachstellen besser zugeordnet werden können.

Bei Außenthermografien in der Nacht müssen für die Digitalfotos allerdings in der Regel leistungsstarke Zusatzblitze verwendet werden, da die eingebauten Kamerablitze im Regelfall nicht ausreichen dürften.

Spezielle bauthermografische Messfunktionen sind ebenfalls in einigen Kameras hinterlegt. So verfügen die Flir-Kameramodelle über Taupunkt- und Wärmedämmungsalarm-Funktionen zur Prüfung der Anforderungen an Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden nach DIN 4108-2.

Die Ortung von Messpunkten kann bei einigen Kameramodellen mithilfe eines Laser-Pointers erfolgen. Für die Dokumentation der Minimal-, Maximaltemperaturen sowie der Darstellung von Isothermen im Infrarotbild bieten die Hersteller ebenfalls entsprechende Messfunktionen an.

www.vath.de

PDF "Thermografie-Kameras.pdf" hier herunterladen.