01. Januar 2016

Röntgenblicke

Thermo_1-1 Ausbau und Fassade - Röntgenblicke

Thermografie-Kameras orten Wärmebrücken, schimmel­­gefährdete Stellen, schlecht gedämmte Dächer oder ­Fassaden. Fallende Preise machen sie auch für Hand­werker immer interessanter. Was man bei der Kamera-Auswahl und beim Einsatz beachten sollte.

Thermogramme, so die korrekte Bezeichnung für Thermografie-Aufnahmen, sind eng mit dem energiebewuss­ten Bauen und Sanieren verknüpft. Wärmebrücken an der Hausfassade, in den Heizkörpernischen, an Fenstern, Fensterbänken oder Rollladenkästen, an Haustüren oder im Sockelbereich kommen auf dem Display einer Thermo­grafie-Kamera besonders gut zur Geltung. Sieht der Kunde bei Außenaufnahmen »rot«, bedarf es in der Regel keiner weiteren Argumentation für Wärmedämm-, Sanierungs- und Modernisierungsmaßnahmen. Kein Wunder also, dass einige Unternehmen die Thermografie als Akquisewerkzeug einsetzen. Doch »rot« ist nicht immer gleich »schlecht«. Materialien oder Umgebungsbedingungen können das Mess­ergebnis verfälschen, weshalb die Aufnahme und Interpretation von Thermogrammen Expertenwissen vor­aussetzt. Andernfalls kann man schnell die falschen Schlüsse ­ziehen.

IR-Kameras in der Bauwerksanalyse
Sinnvoller als für die Auftragsakquisition lassen sich Thermografie-Kameras (auch: Wärmebild-, Infra­rot- oder kurz: IR-­Kameras) in der Bauwerksanalyse einsetzen: Mit der Kamera aufgespürte Wärmebrücken sind gleichzeitig meist auch Schallbrücken und Kondensationsnester für Feuchtigkeit, was wiederum die Ursache für Schimmelpilzbefall sein kann. Im Zusammenhang mit der Differenzdruck-Messung (Blower-Door) können Fugen und Luftundichtigkeiten sichtbar gemacht werden – etwa bei Bauteilübergängen, Fassaden-, Fenster- oder Türanschlüssen. Im Mauerwerk verborgenes Fachwerk kann ebenso erkannt werden, wie durchfeuchtete oder im Laufe der Jahre in sich zusammenge­fallene Wärmedämmung. Sogar Leitungslecks lassen sich orten und so Sanierungsmaßnahmen eingrenzen. Dem »Röntgenblick« einer Thermografie-Kamera entgeht (fast) nichts.

Wie funktionieren Thermografie-Kameras?
Jeder Körper mit einer Temperatur oberhalb des absoluten Nullpunktes
(-273,15 °C oder 0 K) sendet Wärme- oder Infrarotstrahlung aus. Je wärmer ein Gegenstand ist, desto mehr Infrarotstrahlung geht von ihm aus. Die Thermografie-Kamera setzt diesen ­Sachverhalt in Bilder um. Dabei wird die emittierte Infrarotstrahlung von einer speziellen Optik auf den sogenannten Detektor fokussiert. Die dort eingegangenen Informationen übersetzt eine Sensorelektronik in ein Bild, das schließlich auf einem LCD-Monitor abgebildet wird. Die Abbildung enthält neben grafischen auch radiometrische Informationen (das sind auf der Messung elektromagnetischer Strahlung beruhende Daten), so dass für jeden Punkt exakte Temperaturwerte abgefragt und mithilfe spezieller Software weitere Informationen, wie zum Beispiel der Taupunkt, ausgewertet werden können. Die unterschiedlichen Farben in den Thermogrammen stellen die Oberflächentemperaturverteilung entsprechend einer meist im Bild enthaltenen Temperaturskala dar. Bereiche mit höheren Temperaturen sind als gelbe, rote oder weiße Flächen dargestellt. Kältere Bereiche sind grün, blau oder schwarz.

Thermografie ist keine Digitalfotografie …
…es ist vielmehr ein »bildgebendes Messverfahren« für Fachleute. Der professionelle Einsatz von Thermografie-Kameras erfordert Know-how, das spezielle Schulungen voraus­setzt. Schließlich haben Hausbesitzer nichts ­davon, wenn sie nur »bunte ­Bilder« sehen.
Thermogramme müssen korrekt beurteilt, interpretiert und erläutert werden, damit sie auch Nutzen bieten. Dazu müssen diverse Faktoren wie Temperaturunterschiede, Sonneneinstrahlung, materialspezifische Emissionsfaktoren, Windgeschwindigkeit oder thermische Spiegelungen an glatten Fassadenoberflächen etc. berücksichtigt und richtig eingeschätzt werden. Aber auch Normen wie die DIN EN 13187 (Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden - Qualitativer Nachweis von Wärmebrücken in Gebäudehüllen - Infrarot-Verfahren) sind wichtig. Zugleich sind Kenntnisse aus den Bereichen Optik, Wärmestrahlung, Wärmeleitung, Materialkunde etc. und nicht zuletzt der Bautechnik erforderlich. Außerdem braucht man praktische Erfahrung und manchmal auch kriminalistischen Spürsinn. Denn was auf den ersten Blick wie eine Wärmebrücke aussieht, muss nicht zwingend eine sein und kann andere Ursachen haben. Auch die Umgebungsbedingungen müssen stimmen: So hat die Bauthermografie nur in der Heiz­periode »Saison«, da die Temperaturdifferenzen zwischen innen und außen mindestens 10 Grad betragen sollten.

Kameratechnik: Darauf sollten Sie achten
Zu den wichtigsten Kamera-Parametern zählen die Bilddaten: die radiometrische Auflösung gibt an, in wie viele Pixel in X- und Y-Richtung der Detektor die von der Optik erfassten Daten auflösen kann. Dieser Wert sollte dem entsprechen, was radiometrisch erfasst wird und darf nicht mit der Auflösung des Kamera-Displays verwechselt werden. Das Sehfeld gibt in vertikaler und horizontaler Richtung den Erfassungs­bereich der eingebauten Optik an. Der Spektralbereich definiert die von Infrarotkameras erfasste Strahlung, die im Wellenlängenbereich etwa zwischen 7 und 14 µm liegt. Ebenso essentiell wie die Bilddaten ist der bei der Messung erfasste Temperaturbereich, der bei Bauthermografie-Kameras meist
zwischen -20 °C und +250 °C beträgt. Ein zweiter, wichtiger Wert für die
Qualitätseinschätzung einer IR-Kamera ist deren Temperaturempfindlichkeit, der so genannte NETD-Wert. Er gibt in Kelvin (K) die kleinste Temperaturdifferenz an, die vom Detektor noch erfasst werden kann. Je kleiner dieser Wert ist (0,1 K und kleiner), desto geringer ist die Gefahr des sogenannten »Bildrauschens«. Die Messgenauigkeit wird in Prozent bei 30 °C angegeben, weil sie mit hohen oder niedrigen Temperaturen abnimmt. Die Messfunktionen sagen etwas darüber aus, was radiometrisch mit der IR-Kamera ausgewertet werden kann: Isothermen, der Minimal- und Maximalwert gehören zu den Standards, eine Taupunktberechnung bieten nur wenige Modelle. Die in der Regel aus Germanium-Linsen bestehende Optik sollte möglichst wahlweise eine manuelle oder automatische Fokussierung ermöglichen. Optionale Objektive erweitern die Einsatzmöglichkeiten: Vor
allem Weitwinkelobjektive sind für die Aufnahme von Gebäuden in beengten räumlichen Situationen wichtig. Im internen Speicher sollten möglichst viele Bilddaten abgelegt werden können. Mit einem (zusätzlichen) Wechselspeicher ist man vor Ort flexibler. Zusatzfunktionen wie ein Laserpointer oder eine Digitalkamera vereinfachen die Lokalisierung des aktuellen Messpunktes beziehungsweise ermöglichen die Überlagerung oder den Vergleich von Tageslicht- und Infrarotfotos. Beim Gehäuse sollte auf kompakte Abmessungen, ein geringes Gewicht und »Baustellentauglichkeit« geachtet werden. Zum Standard-Zubehör sollte ein Netzteil, eine Ladestation, ein Netz- und USB-Kabel, ein Koffer sowie Auswertungs-Software gehören.

Welche Kamera ist für wen geeignet?
Die »Richtige« findet man, wenn man vorher auflistet, was man alles damit tun will und was man von ihr erwartet. Handwerker stellen andere Anforderungen als zum Beispiel Gutachter. Während für einige wenige Anwendungen im Handwerksbereich, wie etwa die Erfassung von Details, auch niedrige Bild- und Temperaturauflösungen (160 x 120 = 19200 Bildpunkte beziehungsweise 0,1 Kelvin) und damit auch preiswerte Einsteigermodelle ausreichen, müssen Gebäudeenergieberater, Sachverständige, Gutachter oder Bauphysiker deutlich »schärfer« sehen – mindestens viermal so scharf! Hier beginnen vernünftige radiometrische Auflösungen bei mindestens 320 x 240 = 76800 Bildpunkten, was dem vierfachen Wert entspricht. Dies gilt auch für Anwendungen, die großformatige Objekte wie etwa Fassaden erfassen müssen – einfach weil man auf einer Aufnahme mehr Details erkennt. Die Temperaturempfindlichkeit sollte um die 0,05 K liegen. Damit kann man auch kleine Temperaturunterschiede erkennen und bauphysikalischen Problemen schneller und gezielter auf den Grund gehen. Während Einsteiger-Kameras bereits ab 1000 Euro zu haben sind, muss man für Profimodelle deutlich tiefer in die Tasche greifen – sie kosten zwischen 10000 und 50000 Euro. Wer eine teure Thermografie-Kamera kauft, sollte sie möglichst intensiv nutzen. Ist ein Winter warm, bleibt meist nur eine kurze Nutzungsdauer von drei bis vier Monaten. Für Gelegenheitsnutzer stellt sich deshalb die Frage nach Alternativen zum Neukauf. Neben der Miete oder einem Mietkauf besteht die Möglichkeit, Dienstleister zu beauftragen oder Gebrauchtgeräte zu kaufen. In der Regel bewegen sich Mietgebühren zwischen 150 und 500 Euro pro Tag. Die Preise für wenige Jahre alte Gebrauchtgeräte liegen zwischen 20 und 50 Prozent unter dem Neupreis, abhängig vom Kameramodell. Nicht vergessen sollte man die Notwendigkeit einer Schulung, die auch Zeit und Geld kostet (Basisschulung 2–5 Tage: 500–1500 Euro, Zertifizierungskurse 5 Tage: 2000 Euro).

Was sollte man bei Dienstleistern beachten?
Investitionen und Schulungen entfallen, wenn man sich für eine Thermografie-Dienstleistung entscheidet. Die Kosten dafür hängen vom Leistungsumfang, vom Messobjekt und der Aufgabenstellung ab. Deshalb sollte man sich ein Angebot von einem zertifizierten Dienstleister unterbreiten lassen. Im Angebot enthalten sein sollten die Anfahrt, Spesen, die Arbeitszeit und Gerätetechnik, alle Materialkosten sowie die nachvollziehbare Auswertung und ausführliche Dokumentation der Thermogramme. Die Zertifizierung von Thermografen nach DIN 54162 unterscheidet drei Qualifizierungsstufen. Danach können nur Personen, die nach Stufe 2 (oder 3) zertifiziert sind, thermogra­fische Messungen eigenständig durchführen. Bei der Auswahl des Dienstleis­ters sollte man auf seine Qualifizierung, den angebotenen Leistungsumfang und die Qualität des Thermografieberichts achten. Dieser sollte Folgendes enthalten: Auftraggeber, Auftragnehmer, ­Teilnehmer, Klima­daten (Innen-/Außentemperatur, Wetter, Sonneneinstrahlung, Wind etc.), Objektdaten (Adresse, Gebäudetyp, Lageplan mit Himmelsrichtung, Konstruktionsweise und ­Materialien der Gebäudehülle, Gebäudealter, gegebenenfalls Renovierungs­arbeiten, Heizsystem), Kameradaten (Hersteller, Kameramodell, technische Daten), Bildinformationen zu jedem Thermogramm (Datum und Aufnahmezeit, Farbskala, Emissionsfaktoren etc.), die jeweils durch ein Digitalkamera-Foto ergänzt werden sollten. Basisinformationen, Hinweise zur Zertifizierung, Richtlinien etc. gibt es beim Bundesverband für angewandte Thermografie im Internet unter www.vath.de.    

Michael Brecker
Fachjournalist

Abbildungen: 1+5: Testo; 2: Infra Tec/Flir/Testo/Testboy; 3+4: Infra Tec                                                 Ausgabe: 10/2013

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