Mirco Lehmann Energieberatung Lehmann

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2 Büro für Infrarotmesstechnik Büro für Infrarotmesstechnik Mittelweg Rammenau Tel / Mobil: 0170/ Leistungsspektrum Gebäudethermografie Industriethermografie Prozessoptimierung Elektrothermografie Brandthermografie Qualitätskontrolle zerstfr. Prüfung 2

3 Zertifizierungsurkunde gemäß DIN ISO ITC Stufe 1 Gültig seit Inhalte: -Grundlagen - Bedienung der Kamera - Auswertung Thermogramm - Erkennen von Fehlerquellen - Erstellen von Berichten 3

4 Zertifizierungsurkunde gemäß DIN ISO ITC Stufe 2 Gültig seit Inhalte: - Normen/ Richtlinien -Wärmelehre - Wärmeübergang - Infrarotwissenschaft - Thermografie Technik - Messtechnik 4

5 Weiterbildung Elektrothermografie Gültig seit Inhalte: -Grundlagen - Normen/ Richtlinien - Bewertungskriterien - Praktische Untersuchung -Vor Ort Praxis (Knopf & Sohn Helmbrechts/ Hof Textilfärberei + PV 5

6 Vortragsgliederung 1.Grundlagen Thermografie 1.1 Definition 1.2 IR- Kamerasystem 1.3 Thermografie als Analyse- Instrument 1.4 Molekülbewegung 1.5 Wärmestrahlung 1.6 Emissionsgrad 2. Gebäudethermografie 2.1 Einsatzmöglichkeiten 2.2 Bewertung 2.3 Bauphysik 2.4 Messbedingungen 3. Elektrothermografie 3.1 Einsatzmöglichkeiten 3.2 Thermische Muster 3.3 Messbedingungen 3.4 Fallstudie 6

7 1. Grundlagen Thermografie Die Infrarot-Thermografie ist die einfachste und schnellste Methode für die Erkennung von Energieverlusten, Feuchtigkeit und Defekten elektrischer Anlagen in Gebäuden und Industriebetrieben. Eine Infrarotkamera zeigt genau auf, wo Probleme verursacht werden. 7

8 1.1 Definition Thermografie Infrarotthermografie befasst sich mit der Aufnahme und Analyse von radiometrischen Daten mit Hilfe von berührungslos messenden Wärmebildgeräten. 8

9 1.2 IR-Kamerasystem Systemdaten: - Marke Flir T x 240 Pixel Auflösung (Detektor) - Infrarotmessungen von -20 C bis C - Erstellen von Infrarotvideo - Sequenzielle Bildspeicherung - 12 Tele- 24 Standart- 45 Weitwinkelobjektiv 9

10 1.2 IR-Kamerasystem Extech Temp.- rel. Luftfeuchte Messgerät 45 Weitwinkelobjektiv 12 Teleobjektiv Extech Strommesszange für AC/DC IR-Kamera Flir T 425 incl. 24 Standartobjektiv Systemwert ca (Mittelklasse) 10

11 1.3 Thermografie als Analyseinstrument Thermografie ist berührungslos - nutzt Abtastung mit IR- Strahlung. > Anwender muss sich nicht in Gefahrenzone aufhalten. > greift nicht in das zu messende Objekt ein ist zwei-dimensional. > ermöglicht einen visuellen Vergleich von Messpunkten eines Objektes > Bild ermöglicht ausgezeichneten Überblick über Messobjekt > Wärmemuster werden sichtbar, ermöglichen Analyse. Funktioniert in Echtzeit. > ermöglicht sehr schnelle Überprüfung stationärer Messobjekte > ermöglicht Erfassung von schnell bewegenden Objekten > ermöglicht Erfassung von schnellen Änderungen in Wärmemustern 11

12 1.4 Molekülbewegung - Moleküle in einer Substanz sind ständig mehr oder weniger in Bewegung - Wärmere Moleküle bewegen sich schneller - Kühlere Moleküle bewegen sich langsamer Das bedeutet: ein Thermogramm zeigt in Falschfarben die Strahlungsintensität, die durch die Bewegung der Moleküle entsteht 12

13 1.5 Wärmestrahlung Grundlage: IR- Strahlung wird von allen Objekten ausgesendet, die wärmer als -273,15 C oder 0 Kelvin sind (absolute Nullpunkt). Strahlenspektrum Quelle: ITC Frankfurt a/m 13

14 1.5 Wärmestrahlung Strahlungsarten und Störfaktoren in der Thermografie 14

15 1.5 Emissionsgrad Grundsätzliches: Je glatter eine Oberfläche, um so geringer der Emissionsgrad. Je rauer eine Oberfläche, um so größer ist der Emissionsgrad. z.b. Glas (Ɛ) = ca. 0,20 Holz (Ɛ) = ca. 0,94 Der Emissionsgrad von 0,94 besagt: 6 % Reflektion (p) 94 % Absorption (α) 15

16 2. Gebäudethermografie Bei der Inspektion von Gebäuden mit der Wärmebildkamera handelt es sich um eine leistungsstarke, zerstörungsfreie Methode zur Überprüfung und Diagnose des Zustandes von Gebäuden. Mit einer Wärmebildkamera lassen sich Probleme frühzeitig erkennen, dokumentieren und beheben, bevor Schäden und hohe Kosten entstehen. 16

17 2.1 Einsatzmöglichkeiten - Erkennen von mangelhafter Wärmedämmung und Luftundichtigkeiten - Schäden an der Wärmedämmung - Auffinden von Luftleckagen - Erkennen von Feuchtigkeit - Wärmebrücken - Aufspüren von Versorgungsleitungen - Aufspüren von Leckagen in Flachdächern - Fehler in der Elektrik - Erkennen von Leckagen in der Fußbodenheizung - Qualitätssicherung in der Bauphase 17

18 2.1 Einsatzmöglichkeiten FLIR Gebäudethermografie Quelle: Flir Systems 18

19 2.2 Bewertung DIN EN 13187: : - Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden - Nachweis von Wärmebrücken in Gebäudehüllen - Infrarot-Verfahren 19

20 2.3 Bauphysik Die Interpretation von Wärmebildern erfordern ein hohes Wissen über die Bauphysik. Zu den wichtigsten Faktoren, die die Oberflächentemperatur und das Oberflächenmuster beeinflussen, zählen im Folgenden: 1.Art der verwendeten Baumaterialien (WLG, langsame oder schnelle Temperaturveränderung) 2. Art der Bauweise (Wandaufbau, Baukonstruktion des Gebäudes) 20

21 2.3 Bauphysik 3. Innen- und Außentemperatur (Unterschied min. 15K, nur Innen und Außenthermografie in Kombi.) 4. Eine Druckdifferenz zwischen Innenund Außenseiten macht Luftundichtigkeiten sichtbar (Blower Door, durch Abkühlung sichtbar) 21

22 2.3 Bauphysik 5. Einflüsse auf der Innenseite (Erwärmung der Oberflächen durch Heizquellen) 22

23 2.3 Bauphysik 6. Einflüsse auf der Außenseite (Sonneneinstrahlung, Regen, Wind) 7. Reflexion von benachbarten Objekten (Körperwärme vom Thermografen, Wärmequellen von der Umgebung) 23

24 2.4 Messbedingungen 1. Luftverbund mit allen Räumen herstellen, damit eine gleichmäßige Wärmeverteilung (min. 21 C) im Gebäude gewährleistet ist (ca. 12 Stunden vor dem Messtermin). 2. Heizungs-Nachtabsenkung abschalten, damit die ganze Nacht geheizt wird (Nacht vor dem Messtermin). 3. Ca. 12 Stunden vor dem Termin alle Heizkörperthermostate auf die Stufe 3 einstellen (entspricht ca. 21 C). 4. Thermografiemessung fällt aus bei: Regen, Nebel, Schneefall und Windgeschwindigkeiten von mehr als 2 m/s. 24

25 2.4 Messbedingungen 5. Messung nur in frühen Morgenstunden vor Sonnenaufgang oder in späten Abendstunden nach Sonnenuntergang. 6. Der Temperaturunterschied zwischen Innen und Außen sollte min. 15 K betragen. 7. Am Morgen oder am Abend des Messtages telefonisch kontaktieren, um die Wetterverhältnisse vor Ort abzuklären. 25

26 (MDR Ein Fall für Escher ) 26

27 3. Elektrothermografie Ein kleines elektrisches Problem kann extrem weitreichende Konsequenzen haben. Die Effektivität des elektrischen Netzes fällt ab, denn die Energie wird verbraucht, um Wärme zu erzeugen. Bleibt dies unentdeckt, kann die Temperatur so weit ansteigen, dass die Verbindungen zu schmelzen beginnen. Es kann außerdem zu Funkenflug kommen, der die Umgebung in Brand setzt. 27

28 3.1 Einsatzmöglichkeiten - Hauptstromversorgung z.b. Freiluft-Umspannanlage - Schaltanlage - Trafos Hochspannungsanlagen z.b. Umspannwerke - Niederspannungsanlagen z.b. Unterbrecherplatten, defekte Steckdosen/Wandanschlüsse - Sicherungstafeln - MCC-Steuerungen (Motor Control Center) - Schaltschränke 28

29 (FLIR Elektrothermografie ) Quelle: Flir Systems 29

30 3.2 Thermische Muster Unsymmetrische Belastung Mögliche Ursache: L1 100% L2 70% L3 70% Unsymmetrisch ausgeprägt Mögliche Ursachen: Innerer Kontakt Verschraubung Kontakt/Oxid. 30

31 3.2 Thermische Muster Symmetrische Belastung - schwach verlaufender Gradient Mögliche Ursache: z.b. Erwärmung durch innere Bauteile (Spule) Interne Kabelerwärmung -Wenn Fremdstrahlung ausgeschlossen ist Mögliche Ursache: Kabelbruch Kabelquetschung 31

32 3.3 Messbedingungen 1. Elektrische Belastung > Die Temperatur ändert sich mit der Belastung. > Bauteile müssen ausreichend unter Last stehen, d.h. je höher die Last bei den Bauteilen, um so sicherer und aussagekräftiger sind die Ergebnisse: > Anlagenteile können nicht untersucht werden, wenn sie nicht unter Last stehen. 2. Stationärer Zustand > Nach dem Einschalten dauert es eine gewisse Zeit, bis sich ein fast stationärer Zustand eingestellt hat. > Je massiver ein Bauteil ist, je länger dauert die Einstellung des stationären Zustands. 3. kein Niederschlag (Nebel, Regen) > Bauteile werden gekühlt. > Verdunstungskälte (exotherm) 32

33 3.3 Messbedingungen 4. keine Sonneneinstrahlung > Oberfläche wird Natürlich erhitzt 5. kein Wind/ bis max. 1m/s > Bauteile werden konvektiv gekühlt 33

34 3.4 Fallstudie Grund der thermografischen Untersuchung: Untersuchung der elektrischen Anlage einer Bau- und Möbeltischlerei Div. Sicherungskästen und Schaltschrank der CNC- Fräsmaschine auf thermische Auffälligkeiten und Unregelmäßigkeiten überprüfen. Prüfung gemäß DIN Berührungslose und zerstörungsfreie Prüfung, thermografische Prüfung elektrischer Anlagen Der Prüfbericht wurde entsprechend DIN erstellt. 34

35 3.4 Fallstudie 35

36 3.4 Fallstudie Thermografische Überprüfung der Sicherungskästen im Farblager: thermische Auffälligkeit am Sicherungskasten F 15 36

37 3.4 Fallstudie Öffnung der Abdeckung thermografische Überprüfung des Sicherungskasten F15: thermische Auffälligkeit am Kabelanschluss 4 37

38 3.4 Fallstudie - Thermografiebericht 38

39 3.4 Fallstudie - Thermografiebericht 39

40 3.4 Fallstudie - Thermografiebericht Ergebnis: Sehr erhöhte Erwärmung an einem Kupferkabel mit PVC Isolierung. Der Stromkreis ist für die Hallenbeleuchtung ausgelegt. Umgebungstemperatur unterhalb von 40 C Die Grenzübertemperatur (PVC 70 C) beträgt 26,6 K. Entsprechend der VDE handelt es sich um einen Fehler der ta Klassifizierung - thermische Auffälligkeit. Empfehlung: Reparatur so zeitnah wie möglich durch Elektrofachkraft ausführen lassen, weil PVC ab 120 C weich und die isolierten Kabel/ Leiter brüchig werden. 40

41 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Tel.: 03594/ Mobil: 0170/

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