Infrarot-Thermografie Physik und Technik

Die Infrarot-Thermografie ist eine berührungslose, bilderzeugende Temperaturmess-Methode. Sie ist somit eine technisch hochstehende und wichtige Unterstützung für die zerstörungsfreie Ortung und Qantifizierung von thermischen Schwachstellen in Bauwerken. Wärmestrahlung ist für das menschliche Auge nicht sichtbar. Eine Infrarotkamera ist mit einem oder mehreren Sensoren ausgestattet, welche diese Strahlung erfassen und in elektronische Signale (Thermogramme) umwandeln. Auf diese Weise lässt sich die Temperaturverteilung an untersuchten Oberflächen erfassen und auswerten.

Die IR-Thermografie beruht auf der physikalischen Tatsache, dass jede Oberfläche, die über dem absoluten Nullwert (0 Kelvin oder -273 Grad Celsius) liegt, eine elektromagnetische Strahlung aussendet. Diese Strahlung befindet sich überwiegend jenseits des für den Menschen sichtbaren Lichtspektrums und ist deshalb vom menschlichen Auge nicht wahrnehmbar.

Ein Merkblatt von EGLE ENGINEERING zu bauphysikalischen Messungen mit ergänzenden Informationen zur Physik von Wärmestrahlung finden Sie als PDF-Datei hier.

Infrarot-Thermografie Anwendungsbereiche

Mit der IR-Thermografie können Wärmebrücken berührungslos visualisiert und somit thermische Schwachstellen aufgedeckt werden. So ist häufig zu klären, ob Feuchteschäden wie z.B. Schimmelpilzbeläge in Innenräumen durch mangelhafte Konstruktion oder durch das Nutzerverhalten verursacht werden.

Neben der Gefahr baulicher Schäden lässt sich der Anteil von Wärmebrücken am Gesamtenergieverlust von Gebäuden ebenfalls rechnerisch abschätzen. Vor der Durchführung von Sanierungsmaßnahmen ist eine A-B-C-Analyse des Gebäudes mit Thermografie zu empfehlen. Hiermit ist eine Klassfizierung der auftretenden Wärmeverluste unter Berücksichtigung der anteiligen Bauteilflächen möglich. Erfahrungen zeigen, dass in vielen Fällen der Anteil signifikanter Schwachstellen weniger als 30 % der Gesamtfläche der Gebäudehülle beträgt. Zugleich lässt sich durch gezielte Sanierung dieser Bereiche der Heizenergiebedarf um 50-70 % senken.

In Kombination mit Blowerdoor (nähere Informationen finden Sie auf dieser Seite) ist es möglich, Luftleckagen gezielt zu orten. Die sich einstellenden Temperaturunterschiede an Bauteiloberflächen ermöglichen Rückschlüsse auf Lage und Intensität von Luftleckagen. Eine fachlich korrekte Beurteilung von Leckagen mit dieser Messkombination erfordert Erfahrung und fachliches Know-How auf diesem Gebiet.

Die Wärmeleitfähigkeit von Baustoffen setzt einen üblichen und trockenen Einbauzustand voraus. Bei unplanmäßiger Befeuchtung kann Wasser in vorhandene Lufträume und Poren gelangen, die Wärmeleitfähigkeit steigt hierdurch an. Mit Hilfe der Thermografie lassen sich auf indirektem Weg Durchfeuchtungen oder Leckagen ermitteln.

Etwa bei Umbaumaßnahmen kann die Ermittlung verdeckt liegender Konstruktionseinzelheiten mittels Thermografie hilfreich sein. So lassen sich in mehrschichtigen Außenbauteilen, die sich aus Materialien unterschiedlicher Wärmeleitung zusammensetzen, Felder und Gefache ermitteln. Auch die Lage verdeckter Heizleitungen in Wänden oder Fußböden lässt sich mit Thermografie zerstörungsfrei erfassen und dokumentieren.

Die Qualität thermischer Sanierungsmaßnahmen ist in der kalten Jahreszeit mit Thermografie bereits während der Bauausführung prüfbar. Erforderliche Nachbesserungen verursachen in diesem Stadium im Regelfall nur einen Bruchteil derjenigen Kosten wie nach Fertigstellung.

Infrarot-Thermografie Gerätetypen

Bedeutend für die Messgenauigkeit bei IR-Kameras ist die Temperaturdifferenz zwischen der zu messenden Oberfläche und dem Sensor in der Kamera selbst. Sehr hochwertige Scannersysteme, die überwiegend im Laborbereich Anwendung finden, arbeiten mit Umlenkspiegeln und einem einzigen, dabei gekühlten Sensor (siehe nebenstehende Grafik, Quelle Jenoptik GmbH). Mit Flüssig-Stickstoff oder mit einer integrierten Stirling-Einheit erfolgt bei diesem Sensor eine Abkühlung auf etwa minus 250 bis 260 Grad Celsius. Für den Einsatz im Bauwesen werden zunehmend ungekühlte Systeme mit zahlreichen Sensoren, sogenannte FPAs, eingesetzt (focal plane arrays). Die Messgenauigkeit ist gegenüber gekühlten Systemen geringer, jedoch z.B. für die qualitative Ortung von Wärmebrücken ausreichend. FPAs haben ein wesentlich geringeres Gewicht wie Scanner, sind weniger empfindlich und ermöglichen ein besseres Handling. Je nach Aufgabenstellung setzt EGLE ENGINEERING unterschiedliche Messsysteme ein.