Thermographie - Gebäudeanalyse

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1 Thermographie - Gebäudeanalyse Im Rahmen des Forschungsprojekts EnEff Campus:blueMAP TU Braunschweig - Integraler energetischer Masterplan TUBS 2020/2050 TU Braunschweig Institut für Gebäude- und Solartechnik Mühlenpfordtstraße 23 D Braunschweig Prof. Dr.-Ing. M. Norbert Fisch Tel. +49 (0) Fax +49 (0) igs@tu-bs.de (Quelle: Foto IGS) Antragsteller/ Technische Universität Braunschweig Koordination Institut für Gebäude- und Solartechnik (IGS) Univ.- Prof. Dr.- Ing. M. Norbert Fisch Mühlenpfordtstraße Braunschweig Projektlaufzeit: bis Stand:

2 1 INHALTSVERZEICHNIS 2 EINLEITUNG THERMOGRAFIE GEBÄUDEANALYSE PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN MESSFEHLER DURCHFÜHRUNG AUSWAHL DER GEBÄUDE ARBEITSMATERIALIEN EXEMPLARISCHE DURCHFÜHRUNG AUSWERTUNG ANALYSE DER UNTERSUCHTEN GEBÄUDE Wärmebrücken Fassadendämmung Geöffnete Fenster Sockelbereich Skalenbereich (z.b. durch Messfehler) FAZIT LITERATURVERZEICHNIS ABBILDUNGSVERZEICHNIS TABELLENVERZEICHNIS...22 ANHANG...23 TU Braunschweig, Institut für Gebäude- und Solartechnik Seite 2/23

3 2 EINLEITUNG Der Energiehaushalt eines Gebäudes ist abhängig von der thermischen Qualität der Gebäudehülle, so dass Schäden und Baumängel dringend zu lokalisieren und zu beheben sind. Neben detaillierten Bestandsaufnahmen ausgewählter Gebäude im Bereich der Gebäudehülle, die im Rahmen des Projekts EnEff Campus erfolgt sind, ist die Bauthermographie ein unterstützender Baustein zur energetischen Bewertung des Gebäudebestands der TU Braunschweig. Es ist eine Methode, welche eine schnell einsetzbare, zerstörungsfreie und innovative Möglichkeit darstellt, solche Schwachstellen zu eruieren. Die Ergebnisse der Thermographie-Aufnahmen fließen in die Auswertungsergebnisse der detaillierten Bestandsaufnahmen sowie in die Gesamtbetrachtung des Campus Areals der TU BS mit ein, die als Grundlage zur Erstellung eines Masterplans zur energetischen Optimierung des Campus als Stadtquartier dienen. 3 THERMOGRAFIE GEBÄUDEANALYSE 3.1 Physikalische Grundlagen Die Grundlage der Thermografie ist die thermische Eigenstrahlung, welche jeder Körper aussendet. Durch die Wärmebildtechnik wird es ermöglicht, die Intensität der abgestrahlten Eigenstrahlung zu messen, woraus sich die Temperatur der aussendenden Oberfläche bzw. des Körpers berührungsfrei ermitteln lässt, wenn der Emissionsgrad bekannt ist. Im Inneren jedes Körpers mit einer Eigentemperatur über Null Kelvin finden Molekülbewegungen statt, wodurch Ladungsbewegungen auftreten. Die dadurch freigesetzte Energie wird in Form elektromagnetischer Strahlung ausgesendet. Das Ausmaß der Molekülbewegung wird von der Temperatur des Objektes bestimmt; erst oberhalb des absoluten Nullpunktes (-273,15 C) wird eine Eigenstrahlung ausgesendet. Bevorzugt wird die Thermografie im infraroten Bereich eingesetzt, dies entspricht einer Temperatur des Körpers von ca. 293 K bzw. einer normalen Umgebungstemperatur von 20 C und einem Wellenlängenbereich von λ = 0,78 μm bis 1000 μm. Abbildung 1 Elektromagnetisches Spektrum im Bereich 1 µm und 1 mm TU Braunschweig, Institut für Gebäude- und Solartechnik Seite 3/23

4 In der Bauthermografie versucht man die atmosphärische Gegenstrahlung zu vermeiden und das Phänomen des atmosphärischen Fensters zu nutzen. Hierbei handelt es sich um ein Wellenlängenintervall, für das die Atmosphäre der Erde größtenteils transparent ist (z.b. sichtbares Licht). Zudem befindet sich innerhalb dieses Bereiches das Ausstrahlungsmaximum der Körper um für die Bauthermografie günstigen Temperaurbereich. Die geeignetsten Bedingungen liefern die Bereiche von λ = 3 bis 5 μm und λ = 8 bis 14 μm. Von der Wellenlänge der auftretenden Strahlung in Wärme umgewandelt (absorbiert), zurückgeworfen (reflektiert) oder durchgelassen (transmittiert) wird [1]. Es gilt: 1 = A + R + T = α(λ) + ρ(λ) + τ(λ) = 1 (2.1) M M M mit: α ρ τ M A R T Absorptionsgrad, Funktion der Wellenlänge, Reflexionsgrad, Funktion der Wellenlänge, Transmissionsgrad des Körpers, Funktion der Wellenlänge einfallende Strahlung absorbierte Strahlung reflektierte Strahlung transmittierte Strahlung Abbildung 2 Strahlungsbilanz eines Körpers TU Braunschweig, Institut für Gebäude- und Solartechnik Seite 4/23

5 Bei einem idealen schwarzen Körper ist der Absorptionsgrad α = 1, wohingegen bei einem idealen Spiegel ρ = 1 und bei einem idealen Fenster τ = 1 eintritt. Der Emissionsgrad ε ist definiert als Verhältnis zwischen der emittierten Strahldichte eines Objektes zu dem eines schwarzen Körpers der selben Temperatur. Der Emissionsgrad eines Objektes hängt von verschieden Parametern, wie der Temperatur, der Zusammensetzung des Materials, der Beschaffenheit der Oberfläche, dem Abstrahlwinkel und dem vorliegenden Wellenlängenbereich ab [2]. Für die Emissionsgrade realer Oberflächen sind einige Gesetzmäßigkeiten zu beachten. Für kurzwellige Strahlung, wie die Sonneneinstrahlung, stellt die Oberflächenfarbe eines Objektes einen wichtigen Parameter dar. Durch die bei dunkleren Flächen stärker auftretende Absorption kommt es hierbei auch zu einer schnelleren Erwärmung als bei hellen Flächen. Entscheidend für Oberfläche und die Materialzusammensetzung, wobei die Farbe vernachlässigbar ist. Blanke metallische Oberflächen besitzen einen deutlich niedrigeren Emissionsgrad als nichtmetallische. Einen Sonderfall stellt das Verhalten von Glas dar, welches meist nur für kurzwellige Strahlung durchlässig ist. 3.2 Messfehler Eine exakte Temperaturermittlung per Infrarot-Thermografie ist sehr schwer zu realisieren, da bereits kleine Fehler bei der Messung bzw. bei der Messungsvorbereitung zu Verfälschungen des Resultats führen können. Um ein klares Thermogramm zu erzielen, ist grundsätzlich eine möglichst große Temperaturdifferenz zwischen der Gebäudeinnentemperatur und der Außentemperatur zu gewährleisten. Da die Gebäudeinnentemperatur im Mittel bei 20 C beträgt, wurden die Messungen stets bei Außentemperaturen kleiner 5 C durchgeführt. Des Weiteren wurde in den frühen Morgenstunden thermografiert, um eine erhöhte Wärmestrahlung der Gebäude- bzw. Bauteiloberflächen infolge der Erwärmung durch die Sonneneinstrahlung zu verhindern. Die möglichen Einflussfaktoren, welche zu Ergebnisverzerrung führen sind zahlreich, so dass oftmals geraten wird, sich auf die vergleichende Messung (qualitative Messung) zu beschränken. Nachfolgend werden relevante Einflussgrößen genannt und erläutert: - Material- und oberflächenspezifische Einflüsse Beispielhaft ist die Wärmeabstrahlung von Glasflächen (Fenstern) nur bedingt verwertbar, da die Verglasungen aufgrund ihrer glatten Oberfläche auftreffende Wärmestrahlung reflektieren können, während andere Materialien größere Anteile dieser Strahlung absorbieren. - Einflüsse von Zwischenmedien Störgrößen wie z.b. Schmutz- und Staubpartikel sowie Feuchtigkeit (Regen, Schneefall), Dampf und Gase führen zu einer Beeinflussung der Messung - Falsch eingestellte Emissionsgrade Der Emissionsgrad ε hat einen starken Einfluss auf das Messergebnis und sollte für jedes thermografierte Objekt individuell eingestellt werden. TU Braunschweig, Institut für Gebäude- und Solartechnik Seite 5/23

6 - Temperaturangleich der Kamera Das Messgerät ist nach Temperaturwechsel noch nicht an die neue Umgebungstemperatur angeglichen. Es gilt die Faustregel: Gerät möglichst dort lagern, wo auch gemessen wird. Hersteller geben die Angleichzeiten von Infrarotkameras in den Bedienungsanleitungen an. - Linse unsauber oder beschlagen - Abstand zwischen Messgerät und Messobjekt ist zu groß - große Temperaturunterschiede zwischen Messobjekt und Hintergrund 4 DURCHFÜHRUNG 4.1 Auswahl der Gebäude Im Rahmen des Forschungsprojekts EnEff Campus werden von 145 relevanten Gebäuden 57 Gebäude des gesamten Campusareals ausgewählt, mittels Thermographie-Aufnahmen dokumentiert, analysiert und bewertet. Zum Überblick über den Campus der Technischen Universität Braunschweig und den thermografierten Gebäuden sind nachfolgend ein Lageplan mit Kennzeichnung der Gebäude sowie eine Gebäudeliste mit Angaben zum Gebäude, Baujahr, Fläche NGF sowie dem Zeitpunkt der Aufnahme dargestellt. Abbildung 3 Lageplan TU Braunschweig TU Braunschweig, Institut für Gebäude- und Solartechnik Seite 6/23

7 Geb. Nr. Bezeichnung Anschrift Baujahr Fläche NGF [m²] Aufnahme Winter 2012/13 Aufnahme Winter 2013/14 Aufnahme nicht möglich 1301 Campus Nord Bienroder Weg X 1325 CN KFZ/Waffenwerkstatt Bienroder Weg X 1327 CN Interimsbibliothek Bienroder Weg X 1328 CN Campus Nord Bienroder Weg X 1404 Campus Nord Bienroder Weg X 1405 CN Sporthalle Bienroder Weg X 1406 Campus Nord Bienroder Weg X 1407 CN Seminargebäude Bienroder Weg X 1409 Hörsaalgebäude Bienroder Weg X 1411 Campus Nord Bienroder Weg X 1413 CN ehem. Heizhaus Bienroder Weg X 1501 Instituts- und Laborgeb. Beethovenstr. 51a X 2401 TU-Sporthalle Beethovenstr X 2414 Hauptgebäude Beethovenstr X 2415 Physikzentrum Mendelssohnstr. 2/ X 2418 Institutsgebäude Beethovenstr X 2423 Pharmazie Neubau Mendelssohnstr X 2424 Pharmazie / Tierhaltung Mendelssohnstr X 2425 Pharmazie / Gewächshaus Mendelssohnstr X 2430 Mensa 2 Beethovenstr X 2501 Verfügungsgebäude Mendelssohnstr X 3206 Fachbereich 9 Rebenring 58, 58a+b X 3302 Hauptgebäude Hans-Sommer-Str X 3305 Hauptgebäude Langer Kamp 19-19a X 3306 Halle Verbrennungskraftm. Langer Kamp X 3307 Institutsgebäude Langer Kamp X 3308 Halle Strömungsm. Langer Kamp X 3310 Verfügungsgebäude Langer Kamp 19c X 3314 Inst. f. Verfahrenstechnik Langer Kamp X 3315 Halle und Werkstatt Hans-Sommer-Str X 3316 Hauptgebäude Hans-Sommer-Str X 3317 Füge- und Schweisstechnik Langer Kamp X 3326 CIM-Zentrum Langer Kamp 19b X 3401 Haus der Elektronik Hans-Sommer-Str X 3404 Rechenzentrum Hans-Sommer-Str X 3420 Sportzentrum der TU Franz-Liszt-Str X 4101 Haus d. Nachrichtentechnik Schleinitzstr X 4103 Informatikzentrum Mühlenpfordtstr X 4201 Forumsgebäude Pockelsstr X TU Braunschweig, Institut für Gebäude- und Solartechnik Seite 7/23

8 4202 Audi Max Pockelsstr X 4203 Universitätsbibliothek Pockelsstr X 4204 Hauptgeb. Trakt Pockelstr. Pockelsstr X 4205 Hauptgeb. Trakt Schleinitz Pockelsstr X 4206 Hochhaus Pockelsstr X 4210 Ausstellungspavillon Pockelsstr X 4211 Steinbaracke I Schleinitzstr. 21a, 21b X Konstantin-Uhde-Str Kindertagesstätte X 4213 Verwaltung Abt.-Jerusalem-Str X 4214 Werkstatt Pockelsstr. 3a X 4216 Institutsgebäude Katharinenstr X 4217 Mensa Katharinenstr X 4225 Betriebstechnik Spielmannstr X 4226 Verwaltung Spielmannstr X 4246 Wohnhaus Gaußstr X 4251 Steinbaracke II, Innenhof Schleinitzstr. 21d X 4269 Biozentrum Spielmannstr X 4304 Chemie-Neubau Hagenring X Tabelle 1 Übersicht der thermografierten Gebäude TU BS Im Winter 2012/13 wurden 28 Gebäude und im Winter 2013/14 die noch ausstehenden Gebäude (vgl. Tabelle 1) aufgenommen. Im Anschluss an die Auswertungen der Aufnahmen wurde zu jedem Gebäude ein Steckbrief erstellt, der eine Bewertung der Gebäudequalität zulässt. Es ist anzumerken, dass von den Gebäuden 2424, 2425, 2430 und 2401 (s. Tabelle 1, Spalte Aufnahme nicht möglich ) keine bzw. keine verwendbaren Aufnahmen gemacht werden konnten. Die Objekte waren von zu dichtem Buschwerk umgeben, teilweise waren diese eingezäunt. 4.2 Arbeitsmaterialien Die Thermografieaufnahmen wurden mit einer Kamera Thermo Tracer TH7700 von der Firma NEC aufgenommen, die in Abbildung 4 dargestellt wird. Die Kamera verfügt über ein ausklappbares Display und einen internen Speicher, der bis zu 400 Bilder sichern kann. Die Fotos haben eine Auflösung von 320 x 240 Pixel und können per USB Kabel auf einen PC übertragen werden [3]. Die Weiterbearbeitung der Bilder erfolgt mit der dazugehörigen Software Thermo WorkBench II (Abbildung 5), mit der sich Einstellungen an den Bildern wie z.b. Änderung der Temperaturskale, Kelvinabstände und Farbbereiche der Darstellung vornehmen lassen. TU Braunschweig, Institut für Gebäude- und Solartechnik Seite 8/23

9 Display Bedienungselemente Objektiv Funktionsknopf USB Anschluss Abbildung 4 Thermografie-Kamera "NEC - Thermo Tracer TH7700" Abbildung 5 Bearbeitungssoftware "Thermo WorkBench II" TU Braunschweig, Institut für Gebäude- und Solartechnik Seite 9/23

10 5 EXEMPLARISCHE DURCHFÜHRUNG Die Durchführung zur Erstellung der Thermografie-Aufnahmen wird exemplarisch am Gebäude 4103 Neubau Informatikzentrum (NIZ) verdeutlicht. Vor Beginn der Aufnahmen wurden folgende Kriterien für die spätere Auswertung erfasst: Geb. Nr Tag der Aufnahme Uhrzeit 7:14-7:51 Wetter leicht bewölkt Temperatur 2 C Tabelle 2 Voraussetzungen für Gebäude 4103 Zu Beginn der Aufnahmen wurde eine Kalibrierung der Theromografie-Kamera durchgeführt, um eine korrekte Messung der Oberflächentemperatur zu gewährleisten. Nachfolgend wurde der Temperaturmessbereich der Umgebung eingestellt. Um einen Vergleich der Bilder zulässig zu machen, sollte dieser während der Aufnahmen nicht verändert werden. Auf den folgenden Abbildungen sind die zum Zeitpunkt der Aufnahme genutzten Stockwerke anhand der erhöhten Wärmeabstrahlung zu erkennen. Unterdessen weisen die ungenutzten und sich zum Teil im Umbau befindlichen Etagen verringerte Oberflächentemperaturen auf. Aufgrund der geometrischen Form entsteht in der Gebäudeecke eine Wärmebrücke (Abbildung 6). Abbildung 6 Ansicht Süd Ost 4103 Abbildung 7 Ansicht Süd Ost 4103 In Abbildung 8 ist zu erkennen, dass der vordere Teil der linken Gebäudehälfte eine wesentlich kühlere Oberflächentemperatur aufweist als der rechte Teil. Grund dafür ist, dass dieser als Treppenhaus genutzt wird und eine geringere Innenraumtemperatur aufweist, als der genutzte rechte Gebäudeteil, welcher überwiegend aus Büroräumen besteht. TU Braunschweig, Institut für Gebäude- und Solartechnik Seite 10/23

11 Abbildung 8 Innenhof Gebäude 4103 Abbildung 9 Innenhof Gebäude 4103 Der Rahmen der Fenster haben einen schlechten Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert), so dass es auf Grund der hohen Wärmeleitfähigkeit zu Wärmeverlusten im Bereich der thermisch ungetrennten Fensterprofile kommt. (s. Abbildung 10). Abbildung 10 Ansicht Nord Gebäude 4103 Abbildung 11 Ansicht Nord Gebäude 4103 TU Braunschweig, Institut für Gebäude- und Solartechnik Seite 11/23

12 6 AUSWERTUNG Nach erfolgreicher Bestandsaufnahme werden die Thermografie-Bilder mit der in Kapitel 4.2 benannten Software bearbeitet und bewertet. 6.1 Analyse der untersuchten Gebäude Bei der Betrachtung der Thermografie-Aufnahmen und der damit verbundenen Auswertung und Beurteilung wurden bei allen betrachteten Gebäuden ähnliche Mängel festgestellt. Um die Gebäude in der Bewertung vergleichbar zu machen, wurden diese gelistet und systematisch den Gebäuden zugeordnet. Die benannten Mängelarten werden anhand eines eigens entwickelten Bewertungsbogens bewertet, so dass jedes Gebäude anhand dieser Übersicht eine schnelle Bewertung zulässt. Die Gebäude werden in den aufgeführten Kategorien mit positiv (+), neutral (0) und negativ (- ) bewertet. Aus den erzielten Ergebnissen erfolgt im Anschluss eine Gesamtbewertung des Gebäudes nach dem Ampelsystem. Dabei steht die Farbe Grün für thermisch gute, Gelb für befriedigende und Rot für mangelhafte Bausubstanz (vgl.tabelle 4) Art der Mängel Abbildung geometrisch bedingte Wärmebrücken materialbedingte Wärmebrücke Fassadendämmung geöffnete Fenster Dämmung im Sockelbereich Skalenbereich (z.b durch Messfehler) Tabelle 3 Bewertungsbogen Im Folgenden werden die bei den untersuchten Gebäuden festgestellten Mängelarten näher erläutert Wärmebrücken Wärmebrücken sind Stellen bzw. Bereiche der Gebäudehülle, wo lokal Veränderungen des Wärmeflusses und der Temperaturen gegenüber dem ebenen, eindimensionalen Fall auftreten. Insgesamt unterscheidet man vier Arten von Wärmebrücken: 1. geometrisch bedingt 2. materialbedingt (stofflich) 3. umgebungsbedingt 4. massestrombedingt TU Braunschweig, Institut für Gebäude- und Solartechnik Seite 12/23

13 z.b.: Außenecke z.b.:heizkörper vor Außenwand geometrischbedingt umgebungsbedingt z.b.: einbindende Betondecke ohne Stirndämmung z.b.: Kaltwasserrohr in Außenwand materialbedingt massestrombedingt Abbildung 12 Arten von Wärmebrücken Geometrische Wärmebrücken liegen vor bei einem Wechsel in der Schichtdicke eines Bauteils oder bei unterschiedlichen Innen- und Außenabmessungen, wie z. B. Wandecken, so ergeben sich niedrigere Temperaturen im Eckbereich der Außenseite und höhere Temperaturen im Eckbereich der Innenseite. Abbildung 13 Ansicht Süd Ost Gebäude 4103 Abbildung 14 Ansicht Süd Ost Gebäude 4103 Stoffbedingte Wärmebrücken liegen vor bei voller oder teilweiser Durchdringung der Gebäudehülle durch Baustoffe unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. Fensterrahmen, Geschossdecken. TU Braunschweig, Institut für Gebäude- und Solartechnik Seite 13/23

14 Abbildung 15 Bodenanschluss Gebäude 4246 Abbildung 16 Bodenanschluss Gebäude 4246 Abbildung 17 Eingangsbereich Gebäude 4269 Abbildung 18 Eingangsbereich Gebäude 4269 Umgebungsbedingte Wärmebrücken sind z.b. Heizkörper, ungedämmte Heizleitungen, Warmwasserrohrleitungen oder sonstige Wärmequellen welche eine erhöhte Wärmemenge an die Außenwände abstrahlen und so in diesen Wandbereichen auch mehr Energie verloren geht. Unter massestrombedingte Wärmebrücken werden Undichtigkeiten in der Gebäudehülle verstanden. Durch diese Undichtigkeiten werden von warmen Gebäudebereichen durch deren warme, aufgeheizte Luft mit ihrer erhöhten absoluten Feuchtigkeit in kältere Gebäudebereiche bzw. Konstruktionen Feuchtigkeit abgeführt. Diese warme Luft kühlt sich in diesen Bereichen ab und Tauwasser bzw. Kondensatfeuchte fällt an. (z.b. eine undichte Dampfsperre bzw. Fugen welche den Massestrom in die Dämmung führen) Fassadendämmung Bei einer mangelhaften oder komplett fehlenden Wärmedämmung der Fassade sind die Wärmeverluste im Vergleich zu den anderen Mängeln am größten. Dieser Mangel wird auf den Thermografie-Bildern durch eine deutliche Temperaturdifferenz zwischen der Oberflächentemperatur auf der Außenwand und der Umgebungstemperatur ersichtlich. TU Braunschweig, Institut für Gebäude- und Solartechnik Seite 14/23

15 . Abbildung 19 Ansicht Nord Gebäude 3206 Abbildung 20 Ansicht Nord Gebäude Geöffnete Fenster Bei geöffneten Fenstern lassen sich die Energieverluste nicht vermeiden. Durch gezieltes Stoßlüften lassen sich diese Verluste jedoch reduzieren. Abbildung 21 Hinterhof West Gebäude 4225 Abbildung 22 Hinterhof West Gebäude 4225 Abbildung 23 Ansicht Süd Gebäude 4225 Abbildung 24 Ansicht Süd Gebäude 4225 TU Braunschweig, Institut für Gebäude- und Solartechnik Seite 15/23

16 . Abbildung 25 Eingangsbereich Gebäude 4103 Abbildung 26 Eingangsbereich Gebäude Sockelbereich Die sichtbaren Wärmeverluste, die auf Grund einer fehlenden Dämmung im Sockelbereich bei einem beheizten Kellergeschoss auftreten, werden in Abbildung 20 dargestellt. Abbildung 27 Ansicht Nord Gebäude 4217 Abbildung 28 Ansicht Nord Gebäude Skalenbereich (z.b. durch Messfehler) Die Skalenbereiche mancher Thermografie Bilder passen nicht in die Größenordnung vergleichbarer Gebäude. Diese sind auf Grund fehlerhafter Messungen zurückzuführen. Dies ist durch eine falsche Skalierung am linken Bildrand der Thermografie-Bilder oder dem hellen Fleck in der Bildmitte zu erkennen. TU Braunschweig, Institut für Gebäude- und Solartechnik Seite 16/23

17 Abbildung 29 Ansicht Nord Gebäude 4204 Abbildung 30 Ansicht Nord Gebäude 4204 In der nachfolgenden Grafik werden die Arten der Mängel und die Häufigkeit ihres Auftretens abgebildet. 40% 35% 34% Prozentualer Anteil der aufgetretenen Mängel 30% 25% 23% 20% 15% 19% 16% 10% 8% 5% 0% materialbedingte Wärmebrücken Dämmung im Sockelbereich geometrische bedingte Wärmebrücken Fassadendämmung geöffnete Fenster Abbildung 31 Häufigkeit der Fehlerarten TU Braunschweig, Institut für Gebäude- und Solartechnik Seite 17/23

18 Die mit 34% am häufigsten aufgetretenen Mängel sind materialbedingte Wärmebrücken, welche durch unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten der Materialien hervorgerufen werden. Mit 23% bzw. 16% sind auf eine fehlende Dämmung im Sockelbereich bzw. auf eine unzureichende oder nicht vorhandene Fassadendämmung zurückzuführen. In diesen Fällen kann beispielsweise eine Sanierung durch das Aufbringen einer Wärmedämmung auf die Bauteiloberfläche die Wärmeverluste reduzieren. Vor der Sanierung dieser Bauteilflächen ist in jedem Fall eine Wirtschaftlichkeitsberechnung durchzuführen. Zum Beispiel ist das nachträgliche Aufbringen einer Perimeterdämmung im Sockelbereich mit einem hohen finanziellen und arbeitstechnischen Aufwand verbunden, da eine Freilegung des Kellerraumes unvermeidbar ist. 19% der beobachteten Mangel sind Wärmeverluste aufgrund einer ungünstigen Gebäudegeometrie. Oftmals wird eine nachhaltige Geometrie der Architektur geschuldet und lässt sich nicht vermeiden, so dass geometrische bedingte Wärmebrücken an Gebäudeecken nicht immer als bauliche Mängel betrachtet werden können. Ähnliches gilt für den Punkt geöffnetes Fenster, der auf 8% der Gebäude während der Aufnahmen zutrifft. Dieser lässt Rückschlüsse auf das Nutzungsverhalten zu, nicht jedoch auf die Qualität der Gebäudehülle. Weitere Möglichkeiten die beschriebenen Mängel gebäudebezogen zu beheben, sind dem Steckbrief zu jedem Gebäude zu entnehmen. Eine Übersicht zu den bewerteten Gebäuden mit dem Tag und der Uhrzeit der Aufnahme, den Witterungsbedingungen sowie der jeweiligen Bewertung nach dem Ampelsystem sind der nachfolgenden Tabelle 5 zu entnehmen. Geb. Nr. Bezeichnung Tag der Aufnahme Uhrzeit Wetter Temperatur Mängel 1409 Hörsaalgebäude :45-6:55 leicht bewölkt -1 C 1411 Campus Nord :15-7:25 leicht bewölkt -1 C 2430 Mensa :55-8:05 bewölkt 0 C 4206 Hochhaus :02-8:13 bewölkt 2 C 4212 Kindertagesstätte :13-7:22 bewölkt 1 C 1301 Campus Nord :00-7:30 leicht bewölkt -2 C 1325 CN KFZ/Waffenwerkstatt :45-8:00 bewölkt -2 C 1327 CN Interimsbibliothek :05-8:20 bewölkt -2 C 1328 CN Campus Nord :30-8:45 bewölkt -2 C 1404 Campus Nord :15-7:45 leichter Nieders. -4 C 1407 CN Seminargebäude :00-7:10 leicht bewölkt -1 C 1501 Instituts- und Laborgeb :15-9:20 bedeckt -3 C 2414 Hauptgebäude :05-8:20 klar -2 C 2423 Pharmazie Neubau :30-9:10 klar -2 C 3206 Fachbereich :49-8:06 bewölkt -4 C 3305 Hauptgebäude :20-8:00 klar -7 C 3307 Institutsgebäude :30-7:45 klar -12 C 3308 Halle Strömungsm :40-7:45 klar -12 C 3310 Verfügungsgebäude :05-7:20 klar -12 C TU Braunschweig, Institut für Gebäude- und Solartechnik Seite 18/23

19 3314 Inst.f.Verfahrenstechnik :20-7:40 bewölkt 0 C 3315 Halle und Werkstatt :40-8:45 klar -12 C 3316 Hauptgebäude :40-8:45 klar -12 C 3326 CIM-Zentrum :10-7:20 bewölkt 0 C 3401 Haus der Elektronik :46-8:02 bewölkt -2 C 3404 Rechenzentrum :02-8:16 bewölkt -2 C 4101 Haus d.nachrichtentechnik :51-8:04 leicht bewölkt 1 C 4103 Informatikzentrum :14-7:51 leicht bewölkt 2 C 4202 Audi Max :55-7:18 bewölkt -4 C 4203 Universitätsbibliothek :20-8:20 bedeckt -7 C 4204 Hauptgeb.Trakt Pockelstr :07-8:28 leicht bewölkt 1 C 4205 Hauptgeb.Trakt Schleinitz :07-8:28 leicht bewölkt 1 C 4213 Verwaltung :52-8:00 bewölkt -5 C 4216 Institutsgebäude :32-8:47 leicht bewölkt 2 C 4217 Mensa :24-7:43 bewölkt -4 C 4269 Biozentrum :07-6:42 leicht bewölkt -2 C 4304 Chemie-Neubau :15-7:37 leicht bewölkt -2 C 1405 CN Sporthalle :45-8:05 leichter Nieders. -4 C 1406 Campus Nord :45-8:05 bedeckt -4 C 1413 CN ehem. Heizhaus :30-8:40 bedeckt -3 C 2415 Physikzentrum :35-8:45 bewölkt -2 C 2418 Institutsgebäude :10-8:20 bewölkt -2 C 2501 Verfügungsgebäude :00-8:10 klar -5 C 3302 Hauptgebäude :45-8:40 klar -6 C 3306 Halle Verbrennungskraftm :45-8:15 klar -12 C 3317 Füge- und Schweisstechnik :38-7:45 bewölkt 0 C 4201 Forumsgebäude :25-7:50 bewölkt -5 C 4210 Ausstellungspavillon :30-8:45 bedeckt -7 C 4211 Steinbaracke I :30-8:45 bewölkt -5 C 4214 Werkstatt :25-8:35 bewölkt -5 C 4225 Betriebstechnik :43-7:01 bewölkt -2 C 4226 Verwaltung :00-8:05 bewölkt -5 C 4246 Wohnhaus :18-8:27 bewölkt 2 C 4251 Steinbaracke II, Innenhof :50-8:55 bewölkt -5 C Tabelle 4 Gebäudeliste nach Gebäudehülle-Qualität TU Braunschweig, Institut für Gebäude- und Solartechnik Seite 19/23

20 7 FAZIT Im Rahmen des Forschungsprojekts EnEff Campus wurden von 145 relevanten Gebäuden 57 Gebäude des gesamten Campusareals ausgewählt, mittels Thermographie-Aufnahmen dokumentiert, analysiert und bewertet. Im Winter 2012/13 wurden 28 Gebäude und im Winter 2013/14 die noch 29 ausstehenden Gebäude aufgenommen. Im Anschluss an die Auswertungen der Aufnahmen wurde zu jedem Gebäude ein Steckbrief erstellt, der eine Bewertung der Gebäudequalität zulässt. Von einem Teil der Gebäude konnten keine verwertbaren Aufnahmen gemacht werden, da diese von zu dichtem Buschwerk umgeben oder teilweise eingezäunt waren. Nach erfolgreicher Bestandsaufnahme wurden die Thermografie-Bilder bearbeitet und bewertet. Dabei wurden bei allen betrachteten Gebäuden ähnliche Mängel festgestellt. Um die Gebäude in der Bewertung vergleichbar zu machen, wurden diese gelistet, systematisch den Gebäuden zugeordnet und in einer standardisierten Tabelle Art der Mängel zusammengefasst. Die Qualität der betrachteten Bausubstanzen wird mittels eines Ampelsystems bewertet. Die mit 34% am häufigsten aufgetretenen Mängel sind materialbedingte Wärmebrücken, welche durch unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten der Materialien hervorgerufen werden. Mit 23% bzw. 16% sind auf eine fehlende Dämmung im Sockelbereich bzw. auf eine unzureichende oder nicht vorhandene Fassadendämmung zurückzuführen. In diesen Fällen kann beispielsweise eine Sanierung durch das Aufbringen einer Wärmedämmung auf die Bauteiloberfläche die Wärmeverluste reduzieren. Vor der Sanierung dieser Bauteilflächen ist in jedem Fall eine Wirtschaftlichkeitsberechnung durchzuführen. Zum Beispiel ist das nachträgliche Aufbringen einer Perimeterdämmung im Sockelbereich mit einem hohen finanziellen und arbeitstechnischen Aufwand verbunden, da eine Freilegung des Kellerraumes unvermeidbar ist. 19% der beobachteten Mangel sind Wärmeverluste aufgrund einer ungünstigen Gebäudegeometrie. Oftmals wird eine nachhaltige Geometrie der Architektur geschuldet und lässt sich nicht vermeiden, so dass geometrische bedingte Wärmebrücken an Gebäudeecken nicht immer als bauliche Mängel betrachtet werden können. Ähnliches gilt für den Mangel geöffnete Fenster, der auf 8% der Gebäude während der Aufnahmen zutrifft. Dieser lässt Rückschlüsse auf das Nutzungsverhalten zu, nicht jedoch auf die Qualität der Gebäudehülle. Des weiteren wurde zu jedem Gebäude ein Steckbrief erstellt, der neben den allgemeinen Angaben zum Gebäude die Auswertungen zu den Defiziten und Schwachstellen veranschaulicht. Insgesamt wird lediglich bei fünf Gebäuden die Gebäudehülle mit gut bewertet. Bei 31 Gebäuden ist diese mit befriedigend und bei 17 Gebäuden mit mangelhaft verzeichnet. Neben detaillierten Bestandsaufnahmen ausgewählter Gebäude, die im Rahmen des Projekts EnEff Campus erfolgt sind, ist die Bauthermographie ein unterstützender Baustein zur energetischen Bewertung des Gebäudebestands der TU Braunschweig, so dass die Ergebnisse in die Gesamtbetrachtung des Campus Areals der TU BS zur Erstellung eines Masterplans zur energetischen Optimierung des Campus als Stadtquartier mit einfließen. TU Braunschweig, Institut für Gebäude- und Solartechnik Seite 20/23

21 8 LITERATURVERZEICHNIS [1] Fouad, Nabil A. & Richter, Torsten, Leitfaden Thermografie im Bauwesen, 2012, 4. überarb. und erw. Aufl, Stuttgart, Fraunhofer IRB-Verl [2] Dipl.-Ing. M. Bumann,, Die IR Thermografie- Fibel TS. Grundlagen, Möglichkeiten und Grenzen der Infrarotthermografie im Gebäudebereich. Online im Internet: URL: aufgerufen am: [3] (Stand: ) TU Braunschweig, Institut für Gebäude- und Solartechnik Seite 21/23

22 9 ABBILDUNGSVERZEICHNIS Abbildung 1 Elektromagnetisches Spektrum im Bereich 1 µm und 1 mm... 3 Abbildung 2 Strahlungsbilanz eines Körpers... 4 Abbildung 3 Lageplan TU Braunschweig... 6 Abbildung 4 Thermografie-Kamera "NEC - Thermo Tracer TH7700"... 9 Abbildung 5 Bearbeitungssoftware "Thermo WorkBench II"... 9 Abbildung 6 Ansicht Süd Ost Abbildung 7 Ansicht Süd Ost Abbildung 8 Innenhof Gebäude Abbildung 9 Innenhof Gebäude Abbildung 10 Ansicht Nord Gebäude Abbildung 11 Ansicht Nord Gebäude Abbildung 12 Arten von Wärmebrücken Abbildung 13 Ansicht Süd Ost Gebäude Abbildung 14 Ansicht Süd Ost Gebäude Abbildung 15 Bodenanschluss Gebäude Abbildung 16 Bodenanschluss Gebäude Abbildung 17 Eingangsbereich Gebäude Abbildung 18 Eingangsbereich Gebäude Abbildung 19 Ansicht Nord Gebäude Abbildung 20 Ansicht Nord Gebäude Abbildung 21 Hinterhof West Gebäude Abbildung 22 Hinterhof West Gebäude Abbildung 23 Ansicht Süd Gebäude Abbildung 24 Ansicht Süd Gebäude Abbildung 25 Eingangsbereich Gebäude Abbildung 26 Eingangsbereich Gebäude Abbildung 27 Ansicht Nord Gebäude Abbildung 28 Ansicht Nord Gebäude Abbildung 29 Ansicht Nord Gebäude Abbildung 30 Ansicht Nord Gebäude Abbildung 31 Häufigkeit der Fehlerarten TABELLENVERZEICHNIS Tabelle 1 Übersicht der thermografierten Gebäude TU BS... 8 Tabelle 2 Voraussetzungen für Gebäude Tabelle 3 Bewertungsbogen Tabelle 4 Gebäudeliste nach Gebäudehülle-Qualität TU Braunschweig, Institut für Gebäude- und Solartechnik Seite 22/23

23 Anhang TU Braunschweig, Institut für Gebäude- und Solartechnik Seite 23/23