… mehr als bunte Bilder

Bauthermografie in der Praxis

Gebäude sind schwierige Thermografie-»Motive« – es genügt nicht, nur Aufnahmen zu machen. Fehlerquellen lauern an buchstäblich jeder Gebäudeecke. Schon bei der Bedienung der Kamera ist Expertenwissen gefragt, und bei der Interpretation der Wärmebilder erst recht.

Text: Marian Behaneck

Mit der Infrarotkamera aufgenommene Wärmebilder (Thermogramme) decken Wärmebrücken im Sockelbereich der Hausfassade, in den Heizkörpernischen, an Fensterlaibungen und Rollladenkästen, Geschossdecken und im Dachbereich schonungslos auf. Doch »rot« oder »blau« muss nicht immer gleichbedeutend mit »schlecht« sein. Es spielen immer mehrere Faktoren eine Rolle, um Gebäude thermografisch korrekt zu erfassen:
die Randbedingungen, die Kamera, die messende Person, das Messobjekt, die Aufnahme und deren Auswertung und Interpretation.

Die Randbedingungen

Zu den Grundvoraussetzungen für korrekte bauthermografische Aufnahmen zählt eine Temperaturdifferenz zwischen innen und außen von etwa 15 K über einen Zeitraum von wenigstens 24 Stunden. Der Messzeitpunkt sollte so gewählt werden, dass z. B. eine vorhergehende Sonneneinstrahlung auf das Messobjekt keinen Einfluss mehr auf das Messergebnis hat. Thermografen sollten folglich weder zu den Winter- noch Morgenmuffeln gehören, denn bauthermografische Untersuchungen werden am besten bei dicht bewölktem Himmel, in den Wintermonaten November bis März und zu später Abend- bzw. früher Morgenstunde durchgeführt. Alle Räume des Gebäudes sollten, je nach Bauart, über mehrere Stunden gleichmäßig beheizt werden, um möglichst homogene Messbedingungen zu schaffen. Die Messung sollte auch nicht durch Umwelteinflüsse wie Wind, Regen, Schnee und Nebel beeinträchtigt werden. Sollten es die Umstände erfordern, von diesen Regeln abzuweichen, muss dies bei der Auswertung berücksichtigt und dokumentiert werden.

Die Kamera

Thermografiekameras (s. auch db 10/2018, S. 110) sollten für Gebäudeanalysen geeignet sein, d. h. über einen Temperaturmessbereich zwischen -20 °C und +100 °C sowie einen Spektralbereich von 8-14 µm verfügen. Der Detektor sollte eine Bildauflösung von mind. 320 x 240 oder besser noch 640 x 480 Bildpunkten haben. Die thermische Auflösung (NETD) sollte mindestens 0,06 K (bei 30 °C) betragen, bei einer Messgenauigkeit von +/-2 %. Präzisere Messergebnisse ermöglichen Kameras mit einem kleineren NETD-Wert, z. B. 0,03 K und weniger. Auch die geometrische Auflösung (IFOV) entscheidet über die Bildqualität – sie sollte kleiner als 3,3 mrad (Milliradiant) sein. Was man an einer IR-Kamera einstellen können sollte, sind zumindest die Eingabe eines materialspezifischen Wärmeabstrahl-Kennwerts (Emissionsgrad) und der reflektierten Temperatur.

Über die Qualität der Thermogramme entscheidet nicht nur die Kamera, sondern auch, wer sie bedient. Es genügt nicht, nur die Kamera handhaben zu können. Man muss auch potenzielle Fehlerquellen und Grenzen der Thermografie kennen sowie Messergebnisse korrekt interpretieren können. Das setzt sowohl bei der Aufnahme als auch bei der Auswertung Kenntnisse voraus, die die Bereiche Optik, Wärmestrahlung, Wärmeleitung, Messtechnik, Materialkunde, Baukonstruktion und nicht zuletzt Bauphysik umfassen. Personen, die Messungen und Auswertungen selbstständig und im Auftrag eines Kunden durchführen, müssen zudem nach DIN EN ISO 9712 [1] in den Stufen 2 oder 3 zertifiziert sein (s. auch www.vath.de [2]).

Das Messobjekt

Kenntnisse über die verwendeten Baumaterialien und den konstruktiven Aufbau des jeweiligen Messobjekts sind unverzichtbar, denn sie helfen, thermische Auffälligkeiten korrekt zu deuten. Verfügt ein Gebäude etwa über eine Vorhangfassade, Holz-Vorsatzschale, ein zweischaliges Mauerwerk oder über einen hinterlüfteten Dachaubau, sind keine thermografischen Analysen von außen möglich, weil die Hinterlüftung mit Kaltluft den konstanten Wärmetransport nach außen unterbindet. Auch Gebäudeausrichtung, Hauptwindrichtung, umgebende Bebauung oder Nutzungsprofil können bei der Bewertung und Interpretation hilfreich sein. Es ist deshalb sehr nützlich, wenn Eigentümer/Mieter oder Planer für Fragen zur Verfügung stehen und aktuelle Bestandsgrundrisse, Schnitte, Detailpläne und Baubeschreibungen bereithalten, die in den Thermografie-Bericht hineinkopiert werden können.

Die Aufnahme

Thermische Schwachstellen werden meist durch eine Kombination aus Außen- und Innenthermografie sichtbar. Während Außenaufnahmen eher einer ersten Orientierung und Einschätzung dienen, lassen sich viele bauphysikalische Probleme erst durch eine Innenthermografie aufdecken. Möglichen Mess-, Auswertungs- oder Interpretationsfehlern kann man nur vorbeugen, indem man sich mit dem baukonstruktiven Objektaufbau und baulichen Besonderheiten vertraut macht. Luftundichtigkeiten lassen sich am besten mit einer kombinierten Blower-Door und Thermografie-Messung lokalisieren. Ganz wichtig ist auch eine korrekte Fokussierung. Zwar lassen sich bei Thermogrammen ungünstige Kameraeinstellungen per Software bis zu einem gewissen Grad nachträglich ausbügeln. Nicht korrigiert werden können allerdings eine mangelnde Fokussierung sowie die Messung verfälschende Randbedingungen (s. o.). Zu jeder Thermografie-Aufnahme sollte ein Tageslicht-Foto angefertigt werden. Damit lassen sich Schwachstellen und Leckagen, die bei der Thermogramm-Auswertung lokalisiert wurden, einfacher zuordnen und interpretieren.

Die Auswertung

Schon während der Aufnahme und Messung sollten Thermogramme in der Bildvorschau begutachtet werden, um einen ersten Eindruck vom Messobjekt zu erhalten und Messwerte auf Plausibilität zu prüfen. Zu den geräteabhängigen Vor-Ort-Auswertungsfunktionen zählen die Anzeige der Temperaturskalierung, Position und Wert der Min-/Max-Temperatur, die Temperatur an der aktuellen Cursorposition, an mehreren individuell definierten Punkten oder Bereichen, eine Isothermendarstellung und andere.

Die eigentliche Analyse mithilfe der zum Lieferumfang gehörenden Auswertungssoftware oder einer optionalen, speziell für die Gebäudeanalyse konzipierten Software (z. B. Fornax von InfraTec) erfolgt dann zumeist im Büro. Die Auswertungssoftware kann Thermogramme anzeigen, modifizieren, optimieren, organisieren, analysieren, Digitalfotos gegenüberstellen bzw. mit diesen überlagern und zu einem nachvollziehbaren Thermografie-Bericht zusammenstellen. Sogenannte ROIs (Regions of Interest), das sind Messbereiche, die im Thermogramm mithilfe von Punkten, Linien oder Flächen definiert werden, können in Form von Messreihen und Diagrammen ausgewertet werden. 2D- oder 3D-Profildiagramme geben dabei den Temperaturverlauf entlang einer Linie oder einer Fläche an, Histogramme zeigen die Häufigkeitsverteilung von Temperaturwerten etc. Sind bauphysikalische Kenngrößen, Material- und Klimadaten bekannt, können Kondensationspunkte und damit schimmelgefährdete Stellen lokalisiert werden. Besonders wichtige Bereiche im Thermogramm lassen sich hervorheben und beschriften, ferner können Thermogramme, Tabellen und Diagramme mit individuellen Kommentaren versehen werden. All diese Komponenten lassen sich zu einem ausführlichen Thermografie-Bericht zusammenstellen, den man als DOC- oder PDF-Datei exportieren und ausdrucken kann.

Ganz zentral: die Interpretation

Die Interpretation von Thermogrammen ist wohl der heikelste Teil der Bauthermografie, da sie viel Erfahrung und eine Verknüpfung des Know-hows aller oben genannten Disziplinen erfordert. Thermogramme liefern nur jeweils eine Momentaufnahme der Temperaturverteilung an den Oberflächen eines Gebäudes. So kann sich eine scheinbar schlecht gedämmte Außenfassade bei näherer Betrachtung als eine von der Sonne aufgeheizte Südfassade erweisen – rote Bereiche geben nur ihr Abstrahlverhalten wieder. Ebenso kann es sein, dass dunkelblaue Fensteröffnungen in den OGs nicht etwa auf gut gedämmte Fenster hinweisen, sondern lediglich deren Glas durch kalte Nachtluft ausgekühlt ist. Aus diesem Grund müssen bei der Interpretation alle verfügbaren Informationen wie Baupläne, Baubeschreibungen und Digitalfotos, aber auch Gebäudeausrichtung, Sonneneinstrahlung, Hauptwindrichtung, umgebende Bebauung, das Nutzungsprofil und andere Faktoren berücksichtigt werden. In kniffligen Fällen ist nicht selten detektivischer Spürsinn erforderlich. Selbst Profis können danebenliegen, wenn nicht alle relevanten Eckdaten bekannt sind rsp. nicht ausreichend berücksichtigt werden. Erst nach einer gründlichen Analyse aller Messergebnisse, der bauphysikalischen Verhältnisse und der Gebäudekonstruktion sollten Vorschläge zur Problembeseitigung gemacht und für das jeweilige Gebäude sinnvolle Energiesparmaßnahmen beschlossen werden.

Ohne Know-how keine Thermografie

Das anhand der Farb-/Temperaturskala auch für Laien scheinbar leicht zu lesende Wärmebild kann schnell zu Fehlschlüssen verleiten. So kann ein auf dem Kameradisplay angezeigtes Temperaturgefälle vordergründig auf eine ungenügende Wärmedämmung hindeuten. In Wirklichkeit kann es auch ganz andere Gründe haben – Materialwechsel, eine undichte Gebäudehülle, Feuchtigkeit, eine thermische Reflexion, Sonneneinstrahlung usw. Temperaturunterschiede im Wärmebild korrekt zu interpretieren, setzt deshalb fundierte Kenntnisse über Thermografien und Fachwissen voraus. Aus diesem Grund verkaufen seriöse Hersteller hochwertige Thermografiekameras zumindest nur mit dem Hinweis, sich diese Kenntnisse im Rahmen mehrtägiger Schulungen anzueignen.

Weitere Informationen:

[1] DIN EN ISO 9712: Zerstörungsfreie Prüfung – Qualifizierung und Zertifizierung von Personal der zerstörungsfreien Prüfung, Beuth, Dezember 2012

[2] VATh-Richtlinie Bauthermografie, Bundesverband für Angewandte Thermografie, Nürnberg, 2016, www.vath.de/vath-richtlinien.htm;

Schulungen unter dem Suchbegriff »Zertifizierung«

Anbieter von Schulungen (Auszug):

www.de.tuv.com

www.fluke.de

www.icodata.de

www.infratec.de

www.irpod.net

www.irtraining.eu

www.messbar.de

www.pce-instruments.de

www.testo.de

www.trotec.de

www.vds.de


Marian Behaneck

Architekturstudium, 1991 Diplom an der TH Karlsruhe. 14 Jahre in der Bausoftware-Branche in den Bereichen Dokumentation, Marketing und PR tätig. Mitarbeit bei Weller + Sebastian und der Werkgemeinschaft Landau. Freiberuflicher Fachautor
zum Thema EDV/CAD im Baubereich.