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Der Wärme auf der Spur

02.02.2010

Die hohen Anforderungen an Sanierungen sind vor allem eine Herausforderung für Baumeister – egal ob im Zuge eines Sanierungsauftrages, im Rohbau oder lediglich auch nur im Zuge der Erstellung eines Energieausweises, der Wärmeverlust eines Gebäudes bzw. die sanierungsfähigen Kältebrücken müssen vor allen weiteren ausführenden Maßnahmen festgestellt werden.

 
Mit Thermografieaufnahmen können Baumeister energie­verschwendende Stellen an Gebäuden aufzeigen. Die entsprechende Software entscheidet über die Brauchbarkeit der Daten.
Die Produktpalette an Wärmebildkameras ist breit – ebenso auch die Qualität der Ergebnisse. Ohne eine umfassende Analyse eines Baumeisters fängt der Bauherr jedoch kaum etwas mit den „bunten Bildern“ an. Anderseits müssen sich Baumeister vorab gründlich informieren, mit welchen Thermografiegeräten wie auch mit welcher Software es sinnvoll ist zu arbeiten. Unser Produkttest soll einen Überblick geben – über die aktuellsten Wärmebildmethoden.

Thermogramme, so die korrekte Bezeichnung für Thermografie-, Infrarot (IR)- oder Wärmebilder, sind mehr als nur bunte Bilder. Sie enthalten vor allem präzise Temperaturinformationen. Mit der in der Regel im Lieferumfang der Kamera enthaltenen Auswertungssoftware lassen sich jedoch mehr Informationen aus einem Thermogramm herausholen als nur die Temperatur jedes einzelnen Bildpunktes: Auf der Basis radiometrischer Informationen (d. h. auf der Messung elektromagnetischer Strahlung beruhende Daten) können anschauliche Messwertreihen und Diagramme erstellt werden.

Damit lassen sich auf ausgewählte Bildbereiche bezogene oder – bei der Auswertung von Bildsequenzen – zeitliche Temperaturverläufe dokumentieren. Sind ferner physikalische Kenngrößen wie die Wasserdampfbilanz, Material- und Klimadaten bekannt, können Kondensationspunkte und damit schimmelgefährdete Stellen oder Wärmebrücken an Gebäuden lokalisiert werden.

Energie simulieren
Mit spezieller Software lässt sich sogar das energetische Verhalten von Bauteilen und Gebäuden simulieren. Thermografie-Programme können Thermogramme am PC-Monitor anzeigen, modifizieren, optimieren, organisieren, analysieren, Digitalfotos gegenüberstellen bzw. mit diesen überlagern und zu einem übersichtlichen und nachvollziehbaren Thermografie-Bericht zusammenstellen. Erst die Auswertungssoftware macht eine Thermografiekamera zu einem wirkungsvollen Kontroll- und Analyseinstrument.

Mit dem Drücken des Auslöseknopfes wird das von der Kameraoptik erfasste Wärmebild oder eine Bildsequenz auf einen internen Flash-Speicher und/oder einen externen Speicher (SD, Mini-SD, MMC) in einem herstellerspezifischen oder einem erweiterten allgemeinen Datenformat (z. B. JPG) abgelegt. In der Datei enthalten sind, neben den radiometrischen Informationen (bei Kameras mit Digitalfotofunktion auch die visuellen Bilddaten), die Aufnahmezeit und das -datum, eine individuelle Bildnummer sowie Kameraeinstelldaten zum Zeitpunkt der Aufnahme (Entfernung der Kamera zum Objekt, Luft-/Strahlungstemperatur, Kalibrierdaten etc.). Von der Kamera in den PC übertragen werden die Daten wie bei einer gewöhnlichen Digitalkamera per Datenkabel oder Kartenleser.

Ergänzende Informationen
Danach können eine oder mehrere Bilddateien in das Programm geladen, optimiert und ausgewertet werden. Mithilfe der Auswertesoftware können Farbskalen und -paletten über das gesamte Bild oder nur lokal in einem bestimmten Bereich verändert werden. Sogenannte ROIs (Regions of Interest), das sind im Thermogramm mithilfe von Punkten, Linien oder Flächen definierte Messbereiche, können in Form von Messreihen und Diagrammen ausgewertet werden. 2-D- oder 3-D-Profildiagramme geben dabei den Temperaturverlauf entlang einer Linie oder einer Fläche an, sogenannte Histogramme zeigen die Häufigkeitsverteilung von Temperaturwerten, Zeitdiagramme verdeutlichen den Verlauf von Durchschnitts-, Minimum- und Maximumwerten innerhalb eines bestimmten Zeitabschnitts. Besonders interessante Bereiche im Thermogramm lassen sich mit Hinweispfeilen oder anderen Markierungen hervorheben und beschriften.

Thermogramme, Tabellen und Diagramme können mit individuellen Kommentaren versehen werden. Ebenso lassen sich Infrarotaufnahmen visuellen Digitalfotografien für Vergleiche gegenüberstellen oder mit diesen überlagern, um Sachverhalte besser verdeutlichen zu können.

Mit dem „Reportgenerator“ können all diese Elemente zu einem ausführlichen Thermografie-Bericht zusammengestellt werden. Dazu müssen zunächst eine Layout-Vorlage gewählt und, mit dem eigenen Firmenlogo ergänzt, anschließend allgemeine Projekt- und Objektdaten sowie die entsprechenden Seiten bzw. Komponenten dem Report hinzugefügt werden. Der fertige Bericht kann als MS-Word-Dokument, als PDF-Datei oder in einem anderen Format exportiert werden. Grundsätzlich hängen Struktur, Inhalt und Umfang eines Thermografie-Berichts von der konkreten Aufgabe ab. Folgende Informationen sollte ein Thermografie-Bericht jedoch in jedem Fall enthalten: die Aufgabenstellung, den Auftraggeber/-nehmer und die Teilnehmer, ferner Klimadaten (Innen-/Außentemperatur, Wetter, Sonneneinstrahlung, Wind etc.), Objektdaten (Adresse, Gebäudetyp, einen Lageplan mit Himmelsrichtung, die Konstruktionsweise und Materialien der Gebäudehülle, das Gebäudealter, ggf. durchgeführte Renovierungsarbeiten, Heizsystem), Kameradaten (Hersteller, Kameramodell, technische Daten), Bildinformationen zu jedem Thermogramm (Datum und Aufnahmezeit, eine Farbskala, Emissionsfaktoren etc., ggf. im Grundriss eingetragener Aufnahmestandpunkt mit Blickrichtung).

Einfache Handhabung
Jedes Thermogramm sollte durch ein Digitalkamerafoto ergänzt werden. Ferner sollte eine Auswertung der Thermogramme mit individueller Erläuterung und Bewertung vorhanden sein. Bei Problembereichen (Wärmebrücken, feuchte Stellen etc.) sollten Vorschläge zu deren Beseitigung enthalten sein. Abschließend sollte natürlich eine Schlussfolgerung und Zusammenfassung, bezogen auf die konkrete Aufgabenstellung, enthalten sein. Bei längeren Berichten ist ein Inhalts- und Stichwortverzeichnis sinnvoll.

Damit man aus den tausenden von Temperaturmesswerten eines Thermogramms überhaupt etwas herauslesen kann, wird der von der Kamera aufgezeichneten Signalstärke des Kameradetektors einem Temperaturwert zugeordnet und dieser wiederum mit einem Grau- oder Farbwert belegt. Damit der Betrachter sofort sieht, welche Temperatur welcher Farbe entspricht, wird seitlich oder unterhalb des Bildes eine Farbskala abgebildet. Infrarotaufnahmen werden stets mit den kompletten radiometrischen Informationen, d. h. mit allen vom Kameradetektor erfassten Einstrahlungsdaten gespeichert. Die Temperaturspreizung, d. h. die zum jeweiligen Messobjekt passende Einstellung des Temperaturmessbereichs der Kamera vor Ort wird dadurch unproblematisch, weil sie später im Auswertungsprogramm verändert werden kann. Ein zu helles, zu dunkles, zu kontrastarmes oder völlig übersteuertes Thermogramm lässt sich dadurch korrigieren. Auch der Emissionsgrad (materialspezifischer Wärmeabstrahl-Kennwert) von Thermogrammen lässt sich mit der Software jederzeit nachträglich modifizieren, ohne dass Informationen verloren gehen oder verfälscht werden. Deshalb gehören die Einstellung der Temperaturskala oder des Emissionsgrades zum Standardrepertoire von Thermografie-Programmen. Damit ein kontrastreiches Bild entsteht, muss noch eine passende Verteilung der Farbwerte (Farbpalette) innerhalb des eingestellten Temperaturmessbereichs festgelegt werden. Auch das lässt sich nachträglich verändern. Abhängig davon, welche Bildaussage mit dem Thermogramm erzielt werden soll, kann es nachträglich eher warme Rot- und Gelbtöne oder eher kühle Grün- und Blautöne erhalten. Das ist übrigens auch der Grund, weshalb Gebäudebesitzer von unseriösen Thermografiedienstleistern schnell in die Irre geführt werden können, denn Rot wird bei Außen- bzw. Blau bei Innenaufnahmen mit „schlecht“ gleichgesetzt, was jedoch nicht generell zutrifft.

Mindestanforderungen beachten
Der Funktionsumfang von Thermografie-Software, die (meist in Form von Viewern = „Anzeigeprogrammen“) kostenfrei heruntergeladen werden kann respektive mit der Kamera kostenfrei mitgeliefert wird, ist recht unterschiedlich. Deshalb sollte man auf folgende Merkmale besonders achten: Da ist zunächst der Anbieter, der bei der Wahl der richtigen Kamera/Software auch eine wichtige Rolle spielt. Seit wann ist er auf dem Markt? Wie viele Kunden setzen seine Kameras und die Software bereits ein? Die Einsatzbereiche geben an, wofür sich die Software eignet (Anzeige, Bearbeitung, Analyse, Reporting etc.).

Ferner ist es wichtig zu wissen, für welche Kameramodelle des Anbieters die Software eingesetzt werden kann (alle oder nur für bestimmte Modelle). Angesichts zahlreicher Fachbegriffe ist es für den Anwender einfacher, wenn die Software auch in deutscher Sprache verfügbar ist. Zum Standard, nachträglich Einstellungen vorzunehmen, gehören z. B. die Modifizierung der Farbpalette oder des Temperaturbereichs. Bei der Analyse von Thermogrammen sind die Anzeige von Werten wie Emissionsgrad, Transmissionsgrad, Temperatur, Differenzbild, Isothermen oder ROIs von Interesse. Eine Alarmfunktion sollte auf problematische Taupunkte und damit potenziell schimmelgefährdete Bereiche sowie auf Wärmebrücken hinweisen. Bei der Erstellung von Berichten sollten die Thermogramme durch aussagekräftige Listen, Skalen, Diagramme und individuelle Kommentare ergänzt werden.

Preis-Leistungs-Verhältnis
Layout-Vorlagen beschleunigen die Berichterstellung und sollten auch eine Möglichkeit bieten, das eigene Firmen­logo einzubinden. Schnittstellen wie ASCII, TXT, DOC, XLS, PDF sowie ein Pixelbild-Export (BMP, JPG, TIF …) ermöglichen die Weiterbearbeitung und den digitalen Austausch von Text- und Bildinformationen. Der Support sollte per Telefon, Fax, E-Mail oder Fernwartung möglich sein und nach Möglichkeit auch ein Online-Forum enthalten. Weiters ist der Preis zu beachten als auch der Lieferumfang der Kamera, vor allem, ob die Software darin enthalten ist!

Fazit: Ohne Software keine Analyse und Auswertung – Thermogramme enthalten weit mehr als nur die reine Bildinformation, weshalb für deren Auswertung spezielle Software zwingend erforderlich ist. Wichtig ist eine Reporting-Funktion, denn ohne nachvollziehbare, schriftliche Berichte und Erläuterungen sind Thermogramme wertlos. Die Leistungsbereiche der im Kamera-Lieferumfang enthaltenen Software sind zwar teilweise sehr unterschiedlich – für die meisten Anwendungsfälle jedoch ausreichend. Zusätzliche Funktionswünsche in einem speziellen Einsatzbereich der Thermografie kann optional zu erwerbende Software abdecken. So können beispielsweise speziell für die Gebäudeanalyse konzipierte Programme (z. B. Flir BuildIR oder Fornax von InfraTec) bauphysikalische und energetische Probleme im Detail aufdecken,

U-Werte, Wärmeströme oder Energiekosten berechnen, Simulationen durchführen und umfangreiche Inspektionsberichte erstellen. Trotz aller Werkzeuge, Funktionen und Automatismen sollte man sich stets bewusst sein, dass auch die beste Thermografie-Software fachliches Know-how nicht ersetzen kann. Sowohl bei der Aufnahme als auch bei der Auswertung sind Kenntnisse aus den Bereichen Optik, Wärmestrahlung, Wärmeleitung, Materialkunde etc. und nicht zuletzt der Bautechnik erforderlich. Andernfalls kann man schnell zu Fehlschlüssen kommen.

Gisela Gary
Dorian Kre

Autor/in:
Redaktion Bauzeitung
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