Kritik zu Thermografie-Dienstleistungen Zu beachten bei den IR-Aufnahmen Lösungsweg Farbkeilskalierung Beispiele aus der Praxis

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1 Thermografie Verband Schweiz Dipl. Arch. HTL / FH Vizepräsident Thermografie Verband Schweiz 8400 Winterthur Folie 1 Anwendungsgebiete der Thermografie Theorie und Beispiele zur Strahlungsphysik Wie entsteht ein Wärmebild Die Folgen der freien Skalierung Kritik zu Thermografie-Dienstleistungen Zu beachten bei den IR-Aufnahmen Lösungsweg Farbkeilskalierung Beispiele aus der Praxis Folie 2 1

2 Anwendungsgebiete der Thermografie Bauthermografie Folie 3 Anwendungsgebiete der Thermografie Bauthermografie Folie 4 Heutiges Haupt-Diskussionsthema: Die Gebäudethermografie von aussen 2

3 Anwendungsgebiete der Thermografie Zur Bauthermografie: Infrarotbilder zeigen nicht immer die genaue Ursache der Wärmeverluste. Manchmal sind dafür Detailuntersuchungen der Gebäudehülle oder Messungen vom Spezialisten in den Innenräumen erforderlich (z.b. Luftdurchlässigkeitsmessung). Folie 5 Die Bauthermografie deckt nur einen Teil der energetischen Gebäude-Analysemöglichkeiten ab. Beim Altbau können Infrarotaufnahmen als visuelle Grundlage und Entscheidungshilfe für ein Sanierungskonzept dienen. Beim Neubau oder nach einer Sanierung dienen Infrarotaufnahmen als energetische Qualitätskontrolle mit sichtbarem Beleg. Anwendungsgebiete der Thermografie Folie 6 Billig-Variante: Ein natürliches Wärmebild 3

4 Theorie und Beispiele zur Strahlungsphysik Kurzer Exkurs in die Wärmelehre Wärmeleitung von Festkörper zu Festkörper Wärmestrahlung durch elektromagnetische Wellen Konvektion Durch die Luftströmung (oder ein anderes Medium) Folie 7 Theorie und Beispiele zur Strahlungsphysik Alles was wärmer ist als der absolute Nullpunkt (- 273,15 C) strahlt Wärme ab. Folie 8 Leistungsdaten von Infrarot- Kameras für den Baubereich: Wellenlängen 8 bis 14 μm 320 x 240 Bildpunkte oder mehr ungekühlte- oder gekühlte Systeme (teuer!) 4

5 Theorie und Beispiele zur Strahlungsphysik Infrarot-Kameras für den Baubereich: Wellenlängen 8 bis 14 μm Intensität [W/m 2 μm] Strahler T = 6000 K Strahler T = 300 K Wellenlänge λ [μm] Folie 9 kurzwellig langwellig Theorie und Beispiele zur Strahlungsphysik Kurzer Exkurs zum CO 2 / Treibhausklima CO 2 langwellige Abstrahlung kurzwellige Einstrahlung Das erklärt nun auch den globalen Treibhauseffekt: Je mehr CO 2 in der Atmosphäre ist, desto mehr heizt sich die Erde auf, weil die IR-Abstrahlung gegen den Weltraum immer kleiner wird. Folie 10 5

6 Theorie und Beispiele zur Strahlungsphysik Glas Plastik Folie 11 Theorie und Beispiele zur Strahlungsphysik Glas, undurchsichtig für IR Wärmeleitung Folie 12 6

7 Wie entsteht ein Wärmebild Wesentlich für die Gebäudethermografie: - Pixelzahl - Objektiv - Fokusierung - Drift - Auswertungssoftware Folie 13 Wie entsteht ein Wärmebild z.b. 320 x 240 Bildpunkte Folie

8 Wie entsteht ein Wärmebild Bereich C bis C Bereich C bis C Bereich C bis C Folie 15 Empfindlichkeit (Sensitivity), Level und Farbzuteilungen sind beliebig veränderbar. Wie entsteht ein Wärmebild... und wie stellen wir nun das Bild für den Auftraggeber dar? Bereich C bis C Bereich C bis C... und wie kommentieren wir es? Folie 16 8

9 Wie entsteht ein Wärmebild Was sagen IR-Bilder aus? Folie 17 Einfach: - Leckstellen erkennen - Konstruktionshinweise finden - Wärmebrücken erkennen - Temperaturunterschiede finden und visualisieren -u.v.a Schwierig, aufwändig, unsicher: - Bewerten ( = Quantifizieren!) Ist das dargestellte gut oder schlecht? Genau das erwartet jeder Kunde, und es wird sorgenlos geboten... Die Folgen der freien Skalierung Beispiel Fenster Beurteilung: Gut gedämmte Fenster... Beurteilung: Grosse Energieverluste... Folie 18 Die Bildgestaltung ist durch den Thermografen frei wählbar. Die entstehende Wirkung also rein subjektiv! 9

10 Die Folgen der freien Skalierung Norm Weder in den Normen, noch in den Fachbüchern und Ausbildungskursen ist die Skalierung der IR-Bilder ein wesentliches Thema! Bsp. Aus der EN 13187:... Die Auswertung von Thermogrammen, die bei instationären Bedingungen gewonnen werden, erfordert einen hohen Grad an Erfahrung und Fachwissen über Bauphysik. Aus dem Leitfaden Thermografie im Bauwesen Fraunhofer IRB (N. A. Fouad / T. Richter, 2007):... Vom Thermografen ist auf Grund seines Fachwissens... zu entscheiden, ob die gemessenen Temperaturdifferenzen als normal oder als auffallend zu bewerten sind. Folie 19 Die Folgen der freien Skalierung Erkenntnisse Der Kunde / Eigenheimbesitzer ist praktisch zu 100 % auf die Interpretation des Thermografen angewiesen. Die Qualität und die Gewichtung der Darstellung ist für den externen Betrachter kaum erkennbar oder nachvollziehbar. Der Laie erkennt und wertet die dargestellten Farbunterschiede. Das Wärmebild entfaltet eine starke psychologische Wirkung, wird aber vollständig subjektiv hergestellt / gestaltet! Folie 20 10

11 Kritik zu Thermografie-Dienstleistungen Problem Fenster Die Fenster entsprechen nicht mehr den heutigen Anforderungen (Dämmwert viel zu gering) und sollten ggf. erneuert werden. Leicht erhöhte Oberflächentemperaturen an den Fensterrahmen. Folie 21 Kritik zu Thermografie-Dienstleistungen Bauphysik-Kenntnisse Folie 22 11

12 Kritik zu Thermografie-Dienstleistungen Missbrauch Aus einem Fachartikel über Wärmedämmung: Thermografiebilder werden nach belieben gebraucht und missbraucht. Oben rechts: Das Bild wurde mit einem Grafikprogramm blau gefärbt. Folie 23 Kritik zu Thermografie-Dienstleistungen Missbrauch Thermografie vor- und nach der Isolation. Aus dem Werbeprospekt einer gross angekündeten 100 Fr. - Aktion. Folie 24 12

13 Kritik zu Thermografie-Dienstleistungen Ausschreibungen Ein EFH seriös aufnehmen, (inkl. Vorabklärungen) die Aufnahmen richtig auswerten (= individuell) und korrekt in einem Bericht interpretieren, braucht mindestens 5-8 Std. Arbeitszeit, wobei bauphysikalisches und bautechnisches Wissen sowie und Erfahrung notwendig sind. Berechnen Sie den Stundenlohn bei 100 Franken Aktionen und erfinden Sie weitere lustige Rechnungsbeispiele... Folie 25 zum schmunzeln Aufregend: Ein Brunnen, der mit Warmwasser läuft! Grosse Energieverschwendung! Nüchtern: Das Wasser aus dem Boden ist im Winter wärmer als die Lufttemperatur! Folie 26 13

14 Quizfrage: Was ist das??? zum Thema Wasser Folie 27 Zu beachten bei den IR-Aufnahmen Wesentliche Punkte, auf die der Thermograf vor- und während den Aufnahmen zu achten hat: - Temperaturentwicklung - keine Aufnahmen am Tag - Nacht mit Bewölkung - Reflexionen - Distanz-Effekt Weiteres: siehe QS-Richtlinien Thermografie Verband Schweiz ( Folie 28 14

15 Zu beachten bei den IR-Aufnahmen Temperaturentwicklung Folie 29 Zu beachten bei den IR-Aufnahmen Temperaturentwicklung Folie 30 Temperaturschwankungen der letzten 24 Stunden beachten! Schwere Bauteile (Beton) können noch lange Zeit erhöhte Oberflächentemperaturen aufweisen (Wärmespeicherung). 15

16 Zu beachten bei den IR-Aufnahmen Nacht mit Bewölkung Klarer Nachthimmel: für IR: - 40 bis - 90 C starke Abstrahlung, Folge: Unterkühlungen und Strahlungsschatten Wolken-Untersicht: ähnlich wie Lufttemperatur Je weniger Strahlungsaustausch desto besser Folie 31 Zu beachten bei den IR-Aufnahmen Reflexionen Farbe Alu Glas Holz Folie 32 Die ε-werte (Emissionswerte) sind nicht bei allen Oberflächen gleich. Je tiefer der ε-wert, desto mehr reflektieren die Oberflächen, so dass ein IR-Bild durch die Wärmestrahlung der Umgebung verfälscht wirken kann. Besonders stark reflektieren im IR-Bereich unbeschichtete Metalle. 16

17 Zu beachten bei den IR-Aufnahmen Reflexionen Klarer Nachthimmel: - 40 bis - 90 C Vordach-Untersicht: Lufttemperatur (ca. - 6 C) Folie 33 Der ε-wert (Emissionswert) von Glas liegt bei ca D.h. ca. 16 % der auftreffenden Strahlung werden von der Oberfläche reflektiert. Damit ist im IR-Bild klar erkennbar, ob sich der kalte, klare Nachthimmel oder der warme Dachvorsprung spiegelt. Zu beachten bei den IR-Aufnahmen Distanz-Effekt hot spot C hot spot C Folie 34 Distanz-Effekt Je grösser die Distanz zum Objekt, desto gedämpfter die einzelnen Punktwerte (geometrische Auflösung). IR-Kameras für Bauthermografie sollten min. 320 x 240 Pixel haben. 17

18 Meteobedingungen schlecht Die Meteo-Einflüsse setzen die Grenzen! Erkenntnisse altes Fenster alte Aussenwand Meteobedingungen gut neue Aussenwand Labormessung Folie 35 Lösungsweg Farbkeilskalierung Welche Farbskalierung? Die Skalierung ist der Schlüssel zum Psychogramm! Folie 36 18

19 Lösungsweg Farbkeilskalierung QualiThermo Folie 37 Lösungsweg Farbkeilskalierung QualiThermo Aussenluft - 3 C Aussenluft + 3 C Spreizung = 13.4 K Spreizung = 10.0 K Folie 38 Erkenntnis: Funktioniert bei stabilen Temperaturen 19

20 Lösungsweg Farbkeilskalierung QualiThermo, Musterbilder Mit dieser Idee, und der Forderung der EN nach Vergleichsbildern, wurde die Dokumentation Infrarotaufnahmen von Gebäuden zusammengestellt. In der Dokumentation sind allerdings noch nicht alle IR-Bilder konsequent nach dem Verfahren QualiThermo dargestellt. Ob ein solches Verfahren im neuen Markt der Gebäuethermografie auf Akzeptanz stösst, wird sich zeigen. Folie 39 Zusammenfassung Grundsatz 1: Richtige Skalierung, aus Mücken keine Elefanten machen! Grundsatz 2: Zu jedem Bild gehört ein Farbkeil und Aufnahme-Infos! Folie 40 IR-Bilder von bestehenden Bauten zeigen die Wärmeverluste im Betriebszustand und können als Grundlage und Entscheidungshilfe für ein Sanierungskonzept dienen. IR-Bilder von Neubauten (oder nach einer Sanierung) dienen als energetische Qualitätskontrolle mit sichtbarem Beleg. Für IR-Aussenaufnahmen braucht es spezielle Wetterbedingungen (Nacht, kalt, bedeckter Himmel). Die Aufnahmen sind schnell gemacht, für energetisch relevante Aussagen kann es aber aufwändig werden! IR-Innenaufnahmen sind eine ideale Ergänzung zu Aussenaufnahmen und dienen auch bei anderen Fragestellungen. (z.b. für detaillierte Ortung der Luftleckstellen (mit Hilfe einer BlowerDoor Anlage). Um Fehlinterpretationen zu vermeiden, sollten Aufnahmen, Auswertungen und Beurteilungen von Fachleuten mit IR-Erfahrung und Bauphysikwissen erstellt oder begleitet werden. Es wäre wünschbar, dass sich standardisierte Darstellungen durchsetzen. 20

21 Beispiele aus der Praxis + - Folie Beispiele aus der Praxis unbeheizt Kachelofen Folie

22 Beispiele aus der Praxis warme Heizkörper in Mauernische vorgehängte hinterlüftete Fassade mit Metallkonsolen Folie 43 Beispiele aus der Praxis Garagen heizen oder temperieren ist im Kanton Zürich verboten! (Anhang BBV I, Ziffer 2.31) Folie 44 22

23 Beispiele aus der Praxis Hinterlüftete Fassaden Pultdach-Gebäude: Massive Warmluftaustritte, die im Hinterlüftungsspalt nach oben steigen und den First erwärmen. vergessene Aussparung hinter einer hinterlüfteten Fassade Folie 45 Beispiele aus der Praxis Folie 46 23