Einführung in die Thermografie

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Christian Kolbe
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1 Einführung in die Thermografie Studientag am Fachhochschule Wiesbaden Dipl.-Ing. (FH) Peter Starfinger

2 Einsatzgebiete der Thermografie Militär/Polizei (Flugzeuge, Helikopter, Schiffe und Drohnen) Industrie, Mechanik (Automatisierung und Produktion) Elektrotechnik (Versorgungs- und Installationsunternehmen) Anlagentechnik (Heizungs-, Lüftungs-, Klimatechnik) Gasdetektion (Petrochemie- und Raffineriebranche) Medizin ( Human und Veterinärmedizin) Bautechnik (vorb. Instandhaltung, Leckageortung, QM) u.a...

Installationsunternehmen) Anlagentechnik (Heizungs-, Lüftungs-, Klimatechnik) Gasdetektion

3 Kamerasysteme Abb. IR-Kamerasystem FLIR Thermal Infrared Camera Systems, Inc.

4 Kamerasysteme Abb. IR-Kamerasystem FLIR Thermal Infrared Camera Systems, Inc.

5 Grundprinzip der Thermografie Jeder Körper mit einer Temperatur oberhalb des absoluten Nullpunktes (-273,15 C = 0 K) sendet infrarote Strahlung aus Die Strahlung ist für das menschliche Auge nicht sichtbar Eine Wärmebildkamera misst die in ihrem Sichtfeld empfangene langwellige IR-Strahlung und berechnet daraus die Temperatur

Strahlung ist für das menschliche Auge nicht sichtbar Eine Wärmebildkamera misst

6 Grundprinzip der Thermografie Die Messungen erfolgen passiv und berührungslos Es werden nur Oberflächentemperaturen und Temperaturverteilungen gemessen (kein Hinein- oder Hindurchschauen!) Jedes Pixel des Detektors stellt einen Temperaturpunkt dar

Temperaturverteilungen gemessen (kein Hinein- oder

7 Einflussgrößen Die zu messende Objekt-Strahlung langwelliger IR-Strahlung besteht aus: Emission Transmission Reflexion Emissionsgrad (ε) - Epsilon Transmissionsgrad (T) - Tau Reflexionsgrad (ρ) - Rho

8 Quelle: Thermografie im Bauwesen, Fraunhofer IRB Verlag

9 Emissionsgrad (ε) - Strahlungskoeffizient Maßeinheit eines Materials infrarote Strahlung auszusenden abhängig von Material, Oberflächenbeschaffenheit, Temperatur maximaler Emissionsgrad ε=1 (100%) - Schwarzer Strahler reale Emissionsgrade < 1, da sie zusätzlich transmittieren und reflektieren

Oberflächenbeschaffenheit, Temperatur maximaler Emissionsgrad ε=1 (100%)

10 Emissionsgrad (ε) - Strahlungskoeffizient Nichtmetalle haben in der Regel einen hohen Emissionsgrad Metalle (glänzende Oberflächen) haben einen niedrigen Emissionsgrad Emissionsgrade müssen manuell bestimmt eingegeben werden Teilweise können Emissionsgrade aus Tabellen entnommen werden (diese Werte sind nur Richtwerte)

Emissionsgrad Emissionsgrade müssen manuell bestimmt eingegeben werden

11 Auszug aus einer beliebigen Emissionsgradtabelle Stoffe und Oberflächenzustand (Temperaturbereich ca. -10 C 100 C) Emissionsgrad Aluminium poliert 0,04-0,06 Eisen, Stahl, verzinkt 0,2-0,3 Kupfer, oxidiert 0,2-0,7 Aluminiumlack 0,1-0,15 Beton 0,90-0,95 Holz 0,90-0,95 menschliche Haut 0,90-0,95

-10 C 100 C) Emissionsgrad Aluminium poliert 0,04-0,06 Eisen, Stahl,

12 Transmissionsgrad (T) Fähigkeit eines Materials infrarote Strahlung durchzulassen abhängig von Art und Dicke des Materials die meisten Materialien sind nicht transmissiv (nicht durchlässig) z.b. Glas ist nicht durchlässig für langwellige Strahlung

Materials die meisten Materialien sind nicht transmissiv

13 Reflexionsgrad (ρ) Fähigkeit eines Materials, infrarote Strahlung zu reflektieren abhängig von Art, Oberflächenbeschaffenheit und Temperatur glatte u. polierte Flächen reflektieren stärker wie raue u. matte Flächen der Reflexionsgrad wird manuell in der Kamera eingegeben oftmals entspricht der Reflexionsgrad der Umgebungstemperatur

polierte Flächen reflektieren stärker wie raue u.

14 Manuelles bestimmen der reflektierten Temperatur gerade bei Außenaufnahmen stören und beeinflussen Reflektionen die Aufnahmen (Mond, Sterne, Beleuchtung, Nässe) Achtung: Wärmebildaufnahmen sind nur bei Dunkelheit und einer Temperaturdifferenz von mindesten C verwertbar Abb. Alufolie am Messobjekt zur Bestimmung von T(Ref.)

Achtung: Wärmebildaufnahmen sind nur bei Dunkelheit und einer Temperaturdifferenz

15 Thermogramme (Wärmebildaufnahmen) Die Kontraste im Wärmebild werden anhand der verschiedenen Farbpaletten sichtbar gemacht (hier: Regenbogen, Eisen) Regenbogen Eisen

16 Thermogramme (Wärmebildaufnahmen) Die Kontraste im Wärmebild werden anhand der verschiedenen Farbpaletten sichtbar gemacht (hier: Gelb, Graustufen) Bernstein Graustufen

17 Die geometrische Wärmebrücke Eine kleine Wärmeeinleitungsfläche steht einer viel größeren Fläche gegenüber. Folge: erhöhter Wärmedurchgang im Eckbereich

18 Taupunkt/ Schimmelpilzbildung In der Praxis lassen sich geometrische und stoffliche Wärmebrücken nicht vermeiden DIN EN ISO und DIN definieren schadensursächliche raumseitige Wärmebrücke wie folgt:

vermeiden DIN EN ISO 13788 und DIN 4108-2 definieren

19 Taupunkt/ Schimmelpilzbildung Randbedingungen für den Mindestwärmeschutz zur Vermeidung von Oberflächenkondensat und Schimmelpilz nach DIN [7] Außenlu'temperatur - 5 C Mi4elwert 5 Tages- Kaltperiode in Deutschland Innenlu&temperatur +20 C gängige Raumtemperatur eines genutzten Raumes rela8ve Lu&feuch8gkeit 50 % gängige rela8ve Feuchte eines genutzten Raumes Unter diesen Randbedingungen beträgt die kritische innenseitige Oberflächentemperatur = 12,6 C

Innenlu&temperatur +20 C gängige Raumtemperatur eines genutzten Raumes rela8ve Lu&feuch8gkeit 50 % gängige rela8ve

20 Typische Wärmebildaufnahmen Wärmebrücke im Bereich eines typischen Altbaufensters

21 Typische Wärmebildaufnahmen

22 Typische Wärmebildaufnahmen Fußbodenheizung mit Verteilungsanschlüssen

23 Typische Wärmebildaufnahmen Dachfenster

24 Typische Wärmebildaufnahmen Haustür (Innenaufnahme, Altbau)

25 Typische Wärmebildaufnahmen Haustür (Außenaufnahme, Neubau)

26 Typische Wärmebildaufnahmen Quelle: Fassade, ungedämmt

27 Typische Wärmebildaufnahmen Quelle: Fassade, ungedämmt

28 Typische Wärmebildaufnahmen Geschossdecken

29 Typische Wärmebildaufnahmen Treppenhaus

30 Berufsfeld Thermografie Sachverständigentätigkeit Energieberatung Leckageortung Qualitätskontrolle, Wärmebrückenvisualisierung Überwachung und Dokumentation von laufenden Prozessen...

31 Berufsfeld Energieberatung Gebäudeenergieberatung, Energieplanung Sanierungskonzepte (Bausubstanz, Anlagentechnik) Energieausweise Wohn- und Nichtwohngebäude Vor-Ort-Beratung BAFA (Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle) Fördergelder, Kredite der KfW-Bankengruppe

32 Fachplaner Energieeffizienz IngKH Berufliche Möglichkeiten Ausstellungsberechtigung für Energieausweise nach 21 EnEV Planungsleistungen Energieeffizienz und Wärmeschutz Energieberatung nach BAFA oder individuell BAFA-Liste, Fachplanerliste IngKH, DENA-Energieausweise Neuer Markt: DIN V Energetische Bewertung von Nichtwohngebäuden

33 Literaturhinweis Leitfaden Thermografie im Bauwesen Fraunhofer IRB-Verlag ISBN:

34 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Dipl.-Ing. (FH) Peter Starfinger Einführung in die Thermografie

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