"Ein universelles Messverfahren"
Die wichtigste Auswertung der quantitativen Gebäudethermografie ist der Wärmefluss, gefolgt von der numerischen Bestimmung des Wärmeverlusts, was den ersten wichtigen Schritt auf dem Weg zur Energieeinsparung darstellen kann.
Ein Programm zur quantitativen Auswertung der Gebäudethermografie, das konkrete numerische Ergebnisse liefert, geht sehr vereinfacht davon aus, dass die Oberflächentemperatur der Außenwand im Verhältnis zur durch den Wärmefluss von innen nach außen transportierten Wärmemenge steht. Es sei jedoch daran erinnert, dass für eine korrekte Auswertung strenge Messbedingungen und aufgenommene Wärmebilder erforderlich sind, da andernfalls vollständig falsche Daten erhalten werden. Basierend auf dem Wärmefluss kann auch der sogenannte U-Wert oder der numerische Wert des Wärmeverlustfaktors bestimmt werden. Natürlich müssen dazu die Innen- und Außentemperaturen angegeben werden.
Berechnung der Heizkosten
Aus dem Wärmeverlustfaktor ist es nicht mehr weit bis zur Berechnung der Heizkosten. Basierend auf dem Wärmeverlustfaktor kann bestimmt werden, wie viel Energie für das Heizen des Gebäudes erforderlich ist (unter Berücksichtigung der klimatischen Bedingungen, der gewünschten Innenraumtemperatur und der Belüftungsgewohnheiten). Wenn die Energiekosten verschiedener Heiztechnologien und Brennstoffe bekannt sind, kann der erwartete jährliche Betrag für die Heizkosten einfach durch Multiplikation ermittelt werden.
Luftdichtheitsprüfungen
Ein wichtiger Bestandteil der Energieeinsparung ist die Minimierung des Luftaustauschs in Gebäuden (aber nicht dessen vollständige Beseitigung, da sonst sicherlich Kondensation auftreten würde). Zu diesem Zweck wird versucht, möglichst dicht schließende Fenster und Türen einzubauen. Oft verursachen jedoch nicht die undichten Fenster und Türen die größten Luftbewegungen, sondern die unzureichenden oder vollständig fehlenden Dampfsperren, die schlechten Wandanschlüsse, die fehlerhaften Dachdurchführungen usw. sind für Zugluft verantwortlich.
Die Untersuchung, wo Luft ein- oder austritt, erfolgt in der Regel mit der sogenannten BlowerDoor-Methode: Durch einen Ventilator, der Luft nach außen bläst, wird der Innendruck um 50 Pa gegenüber dem Außendruck gesenkt, wodurch Luft an undichten Stellen von außen einströmt. Je schneller die Luft einströmt, desto stärker ist der Luftaustausch und desto mehr Energie wird benötigt, um die Innentemperatur aufrechtzuerhalten (da die einströmende Luft ständig aufgeheizt oder gekühlt werden muss). Das Verfahren kann sowohl im Winter als auch im Sommer angewendet werden: Im Sommer mit Anemometer zur Messung der Luftgeschwindigkeit und Nebelgeneratoren, im Winter auch in Kombination mit thermografischen Geräten. In der kalten Jahreszeit können nämlich Bauteile, die durch kalte Außenluft abgekühlt wurden, mit thermografischen Geräten gut erkannt werden.
Mit der Luftstromuntersuchung können folgende Probleme aufgedeckt werden:
Die BlowerDoor-Technologie - ergänzt durch geeignete Instrumente - ist auch für weitere Untersuchungen geeignet:
Besondere Thermografie-Messungen
In unseren bisherigen Thermografie-Serien haben wir Beispiele aus dem Bereich der „üblichen“ Wärmebildanwendungen betrachtet, durch die wir einen Einblick in die tieferen Aspekte dieser universellen diagnostischen Methode erhalten haben. Im Folgenden werden spezielle Thermografie-Messungen behandelt, beginnend mit Messungen an Kunststoffen. Kunststoffe kommen in der Thermografiepraxis als kompakte Bauteile - mit einer Dicke von mehreren Millimetern - oder sogar als hauchdünne Folien vor. Aufgrund ihrer günstigen Emissionseigenschaften als fester Stoff können sie sowohl im kurzen als auch im langwelligen Bereich problemlos gemessen werden. Die Messung von dünnen Folien ist jedoch kompliziert, da die Emissionseigenschaften von der Folienstärke abhängen.
Wie alle anderen Materialien können Kunststoffe anhand ihrer chemischen Zusammensetzung mit spezifischen spektralen Emissions- und Transmissionsfaktoren charakterisiert werden. Diese Charakterisierung erfolgt aufgrund der molekularen Struktur der Kunststoffe in Form eines sogenannten Bandenspektrums. Breite Bereiche mit hoher Transparenz werden von schmalen, fast vollständig absorbierenden Bändern gefolgt. Da diese Bänder gleichzeitig nahezu ideale Emissionsfaktoren darstellen, können auch bei dünnen Folien präzise Thermografie-Messungen durchgeführt werden. Für diese Messungen werden spezielle „Kunststofffilter“ (Schmalbanddurchlassfilter) verwendet, mit denen die Wärmebildkameras kalibriert werden. Ein wichtiger - für die Messung von dünnen PE- oder PTFE-Folien verwendbarer - Absorptionsbereich liegt bei 3,4 µm.
Die Vielfalt der Kunststoffe und der darin enthaltenen Farb- und Zusatzstoffe macht es unmöglich, hier einen umfassenden Überblick über die spektralen Emissionsfaktoren verschiedener Kunststoffe zu geben. Es ist auch unwahrscheinlich, dass in der Literatur genau die Daten für den gewünschten Kunststoff gefunden werden. Daher ist die experimentelle Bestimmung der spektralen Emissionsfaktoren in den meisten Fällen die einzige Möglichkeit. Die dafür erforderliche Ausrüstung steht beispielsweise im Thermografie-Labor der Firma Infratec zur Verfügung.
Rahne Eric (PIM Kft.) pim-kft.hu, termokamera.hu
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