Infrarotthermografie zur Visualisierung versteckter Fehlstellen in Wärmedämmverbundsystemen

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1 Infrarotthermografie zur Visualisierung versteckter Fehlstellen in Wärmedämmverbundsystemen Eugendorf, 15. September 2007

2 Inhalt: Teilergebnisse eines vom Bundesministerium für Verkehr Bau und Wohnungswesen geförderten Projektes, erarbeitet vom Fraunhofer ISE in Zusammenarbeit mit der Sto AG Untersuchungsansatz - Messungen an Testfassaden mit den häufigsten Verarbeitungsfehlern in einem Wärmedämmverbundsystem o Langzeitmessungen mit Temperatursensoren o Thermografische Messungen für ausgewählte Witterungsbedingungen und Demonstration einiger Begrenzungen, die von der Ausrüstung und deren Aufstellung bedingt sind

3 Fassadenteststand des Fraunhofer ISE außen innen

4 Fassadenteststand des Fraunhofer ISE GEOMETRIE Testfelder: S Ausrichtung Tiefe der Kabinen: 240 cm MESSWERTERFASSUNG - Wetterdaten - Vermessung der Kabinen (Temperaturen, Energie)

5 Testwand im Aufbau Typische Verarbeitungsfehler Fugen: - offene Fugen mit Armierungsspachtel - mit Mörtel gefüllte Fugen Dübel: - falsche Dübelanordnung - zu tief sitzende Dübel defekte Dämmplatten: - Platteneck ausgebrochen - Plattenvertiefung - Plattenriß Dämmplattenversatz

6 Fertiggestellte Testfassade Experimentspezifische Datenerfassung - Oberflächentemperaturen der Testfassade: - dort wo Fehler eingebaut waren - ungestörter Bereich - Randbereich - 3 Solarzellen (für Teilverschattungseffekte) - 2 Wärmeflussplatten

7 Einfluss der Umgebungsbedingungen "Repräsentative" Tageskategorien: 1. Winter, bedeckt T G 2. Winter, klar T G (ohne starke Schwankungen) 3. Winter, wolkig T G (mit starken Schwankungen) 4. Sommer, klar T G 5. Sommer, bedeckt T G

8 Tag 1 (beispielhaft)

9 Tag 2 (beispielhaft)

10 Tag 3 (beispielhaft)

11 Tag 4 (beispielhaft)

12 Tag 5 (beispielhaft)

13 Thermografische Aufnahmen Bedingungen "Tag1" - vor Sonnenaufgang (G=0) - T = 15 C Gesamtaufnahme - nicht erkennbar: Plattenversatz Plattenvertiefung

14 Detailaufnahmen - 2 Stunden nach Sonnenaufgang (G~75 W/m 2 ) (Aufheizphase) - Plattenvertiefung deutlich erkennbar (langsames Aufheizen) - ausgebrochenes Eck wärmer (wegen T ) (T-Bild)=2,2 Grad (T-Bild)=5,5 Grad

15 Für die Übergangsjahreszeit typische Bedingungen - T = 6 C, G= 130 W/m 2 (bewölkt) (Aufheizphase) - ausgebrochenes Eck kälter ( T, G )

16 Störeffekte Auf Störeffekte ist zu achten! - Teilverschattung der Fassade - mögliche Fehlinterpretation als Folge

17 Für die warme Jahreszeit typische Bedingungen Bedingungen "Tag 4" (Sommer, klar) T ~ 0, G bis 450 W/m 2 (Aufheizphase) Fuge mit Mörtel (kälter) Dämmplattenvertiefung

18 Weitere Einflussfaktoren Ausrüstung und deren Aufstellung Abstand Kamera- Messobjekt - die Bildpunktauflösung der Kamera wirkt sich auf die Visualisierung von Fehlstellen aus - sie hängt von dem Bildfeld der Kamera und dem Abstand vom Messobjekt ab

19 Einfluss des Abstandes Kamera - Testobjekt auf die Visualisierung von Fehlstellen - auf der Gesamtaufnahme konnte der räumliche Bereich mit den höchsten Temperaturwerten (siehe Großaufnahme) nicht mehr separat aufgelöst werden T = 0,8 C T = 0,4 C

20 Schlussfolgerungen Einfluss der Umgebungsbedingungen 1. T, G (Wintertag, bedeckt) Visualisierung von Fehlern oder Schäden, die eine signifikante lokale Änderung im Wärmedurchlass der Wand bewirken 2. T, G (ohne starke Schwankungen) (Wintertag, klar) Visualisierung von Fehlern oder Schäden, die keine große Variation des Wärmedurchgangs der Wand bewirken und nahe der Außenoberfläche lokalisiert sind 3. T, G (mit starken Schwankungen) (Wintertag, wolkig) Thermografische Messungen sind wegen wiederholter Aufheiz- und Abkühlprozesse bei stark variierenden Einstrahlungswerten unzuverlässig und sollten vermieden werden.

21 Schlussfolgerungen Einfluss der Umgebungsbedingungen 4. T, G (Sommertag klar) Sowohl Fehler, die den Wärmedurchgang der Wand stark beeinflussen als auch oberflächenrelevante Modifikationen können bei Einstrahlung, ohne kurzfristige starke Fluktuationen, gut visualisiert werden. Die Messungen sollten vorzüglich bei gleichzeitig hohen Einstrahlungswerten und Temperaturunterschieden innen - außen (mit der Außenlufttemperatur über der Raumlufttemperatur) durchgeführt werden, da beide Effekte jetzt in derselben Richtung wirken 5. T, G (Sommertag bedeckt) keine günstigen Voraussetzungen für thermografische Messungen

22 Schlussfolgerungen Abstand Kamera-Testobjekt Um größere Flächen thermografisch zu untersuchen, sollte von Gesamtaufnahmen von Flächen von 1,5 bis 3 m 2 ausgegangen werden, die dann unterteilt werden, um die Teilflächen separat mit geringerem Abstand der Kamera aufzunehmen.

23 Referenzen Raicu, A., IR-Thermografie im Bauwesen. Aufstellung eines Leitfadens zur Anwendung der Infrarotthermografie bei instationären Temperaturverhältnissen zur Feststellung versteckter Baufehler, Fraunhofer IRB Verlag, 1999 Stauder, D., Fluck, F., Raicu, A., Abschlussbericht über Thermografische Untersuchungen, Sto AG, Januar 1996 Hättich, N., Untersuchung der Möglichkeiten und Grenzen beim Einsatz der Infrarotthermografie zur Feststellung versteckter Bauschäden, Diplomarbeit Fachhochschule