Wärmebildkamera für den Bau: Arten und Regeln für die Hausinspektion

Die durchgeführten Arbeiten zur Dämmung eines Eigenheims können anhand mehrerer Merkmale objektiv beurteilt werden. In den meisten Fällen sind dies der Energieverbrauch für die Heizung und die Thermometerwerte. Wenn sich die Wärmedämmung jedoch als unwirksam erweist, ist es ohne spezielle Ausrüstung schwierig, die Ursachen zu finden.

In solchen Situationen wird eine Wärmebildkamera für den Bau eingesetzt. In dem von uns vorgelegten Artikel werden das Funktionsprinzip und die Konstruktionsmerkmale des Geräts detailliert beschrieben. Es werden die Regeln für die Nutzung und die Verarbeitung der bei der Wärmebildaufnahme gewonnenen Daten angegeben.

Warum eine Wärmebildaufnahme durchführen?

Die Untersuchung eines Hauses, einer Datscha oder eines Wohnhauses mit einer Bau-Wärmebildkamera ermöglicht es, auf dem Thermogramm zu sehen, was in verschiedenen Gegenständen und Gebäudestrukturen vor sich geht, ohne sie zu berühren. Dies wird als zerstörungsfreie Prüfung bezeichnet.

Eine solche Inspektion zeigt den Zustand der Heizungsrohre in den Wänden und im Fußbodenheizungssystem, ohne dass Putz oder Fliesen geöffnet werden müssen.

Der thermischen Diagnostik liegt das Prinzip der Erfassung von Unregelmäßigkeiten des Wärmefeldes zugrunde, was Rückschlüsse auf den Zustand der untersuchten Objekte ermöglicht.

Die Empfindlichkeit einiger Modelle erreicht Hundertstel Grad, sodass man nicht nur die Wärmespur auf der Oberfläche von Konstruktionen sehen, sondern auch erkennen kann, was im Inneren passiert.

Der einzigartige Vorteil moderner Wärmebildkameras gegenüber anderen Kontrollmitteln ist genau die Möglichkeit, in Gegenstände hineinzuschauen, ohne ihre Integrität zu verletzen. Schon eine minimale Abweichung der Temperaturwerte von der Norm deutet auf das Vorhandensein von Störungen hin, z. B. im Stromnetz.

Die Überprüfung eines Eigenheims mit einer Wärmebildkamera kann verschiedene Aufgaben lösen:

• Wärmeverluststellen lokalisieren und deren Intensität bestimmen;
• die Wirksamkeit der Dampfsperre überwachen und die Bildung von Kondenswasser auf verschiedenen Oberflächen erkennen;
• den richtigen Dämmstofftyp auswählen und die erforderliche Menge an Dämmmaterial berechnen;
• Undichtigkeiten an Dach, Rohrleitungen und Wärmeleitungen sowie den Austritt von Wärmeträger aus der Heizungsanlage feststellen;
• die Luftdichtheit von Fenster-Isoliergläsern und die Qualität der Montage von Türblöcken prüfen;
• eine Diagnose der Lüftungs- und Klimaanlage durchführen;
• das Vorhandensein von Rissen in den Wänden des Bauwerks und deren Größe bestimmen;
• Verstopfungen im Heizsystem finden;
• den Zustand der Elektroinstallation diagnostizieren und schwache Kontakte aufdecken;
• Aufenthaltsorte von Nagetieren im Haus lokalisieren;
• Quellen von Trockenheit/erhöhter Feuchtigkeit im Inneren eines Privatgebäudes finden.

Ein Bau-Wärmebildgerät ermöglicht es, die Übereinstimmung der Parameter eines errichteten Gebäudes mit den technischen Anforderungen schnell zu überprüfen, die Qualität der Immobilie vor dem Kauf zu bewerten und die Funktion der internen Versorgungssysteme zu diagnostizieren.

Eine mit einem thermografischen Scanner durchgeführte Hausuntersuchung vor dem Verlegen von Dämmstoffen hilft, die Kosten für die Wärmedämmung richtig zu kalkulieren.

Nach Abschluss der Arbeiten ermöglicht die Wärmebildaufnahme, das Endergebnis zu kontrollieren und Installationsmängel, die Wärmeverluste verursachen, aufzudecken. Die Prüfung zeigt auch Kältebrücken, die bei der Vorbereitung auf die Wintersaison schnell beseitigt werden können.

Vor der Sanierung oder Renovierung alter Gebäude hilft das Gerät mit Infrarotkamera, die kältesten Zonen und Undichtigkeiten, Probleme mit Fußbodenheizungen zu identifizieren und den Umfang der geplanten Bauarbeiten objektiv zu bewerten.

Aufbau und Funktionsweise

Das empfindliche Element jeder Wärmebildkamera ist ein Sensor, der die Infrarotstrahlung verschiedener unbelebter und belebter Objekte sowie des Hintergrunds in elektrische Signale umwandelt. Die erhaltenen Informationen werden vom Gerät verarbeitet und auf dem Display als Thermogramme dargestellt.

Bei allen lebenden Organismen wird durch Stoffwechselprozesse Wärmeenergie freigesetzt, die vom Gerät gut sichtbar ist.

Bei mechanischen Geräten entsteht die Erwärmung einzelner Teile durch ständige Reibung an den Kontaktstellen beweglicher Elemente. In elektrischen Geräten und Systemen erwärmen sich die stromführenden Teile.

Nach dem Ausrichten und Aufnehmen des Objekts erzeugt die IR-Kamera sofort ein zweidimensionales Bild mit vollständigen Informationen über die Temperaturwerte. Die Daten können im Gerätespeicher oder auf einem externen Medium gespeichert oder über ein USB-Kabel zur detaillierten Analyse auf einen PC übertragen werden.

Einige Modelle von Wärmebildkameras verfügen über integrierte Schnittstellen zur sofortigen drahtlosen Übertragung digitaler Informationen. Der erfasste Wärmekontrast im Sichtfeld der Wärmebildkamera ermöglicht die Visualisierung von Signalen auf dem Bildschirm in Graustufen oder in Farbe.

In den Thermogrammen wird die Intensität der Infrarotstrahlung der untersuchten Konstruktionen und Oberflächen dargestellt. Jedes einzelne Pixel entspricht einem bestimmten Temperaturwert.

Anhand von Unregelmäßigkeiten des Wärmefeldes werden Fehler in den Ingenieurkonstruktionen des Hauses und Mängel an Baumaterialien, Unzulänglichkeiten der Wärmedämmung sowie qualitativ minderwertige Reparaturen aufgedeckt.

Auf dem Schwarz-Weiß-Bildschirm der Wärmebildkamera werden die warmen Zonen am hellsten dargestellt. Alle kalten Objekte sind praktisch nicht zu unterscheiden.

Auf dem farbigen Digitaldisplay werden die Bereiche, die mehr Wärme als andere abstrahlen, rot leuchten. Mit abnehmender Intensität der Strahlung verschiebt sich das Spektrum in Richtung Violett. Schwarz werden auf der Thermografie die kältesten Zonen markiert.

Um die mit der Wärmebildkamera erzielten Ergebnisse zu verarbeiten, genügt es, das Gerät an einen Personal Computer anzuschließen. Dadurch kann die Farbpalette auf der Thermografie so eingestellt werden, dass der gewünschte Temperaturbereich am besten sichtbar ist.

Moderne multifunktionale Geräte sind mit einer speziellen Detektormatrix ausgestattet, die aus einer großen Anzahl von sehr kleinen Sensorelementen besteht.

Die vom Objektiv der Wärmebildkamera erfasste Infrarotstrahlung wird auf diese Matrix projiziert. Solche IR-Kameras können einen Temperaturkontrast von 0,05–0,1 °C erkennen.

Die meisten Modelle von Wärmebildkameras sind mit einem LCD-Kontrollbildschirm zur Anzeige von Informationen ausgestattet. Die Qualität des Bildschirms ist jedoch nicht immer ein Indikator für ein hohes Niveau der Infrarotausrüstung insgesamt.

Der wichtigste Parameter ist die Leistung des Mikroprozessors, der zur Kodierung der erfassten Daten verwendet wird. Die Geschwindigkeit der Informationsverarbeitung spielt eine entscheidende Rolle, da ohne Stativ aufgenommene Bilder unscharf sein können.

Die Funktionsweise von Wärmebildgeräten basiert auf der Erfassung des Temperaturunterschieds zwischen dem allgemeinen Hintergrund und dem Objekt sowie der Umwandlung der erfassten Daten in ein für das menschliche Auge sichtbares grafisches Bild.

Ein weiterer wichtiger Parameter ist die Auflösung der Matrix. Geräte mit einer größeren Anzahl von Sensorelementen liefern zweidimensionale Bilder von höherer Qualität als Wärmebildgeräte mit einer geringeren Auflösung der Detektormatrix.

Dieser Unterschied erklärt sich dadurch, dass auf eine Sensorzelle eine kleinere Fläche des untersuchten Objekts entfällt. Bei grafischen Bildern mit höherer Auflösung sind optische Störungen nahezu unsichtbar.

Arten von Wärmebildgeräten

Die Überprüfung eines Einfamilienhauses auf Wärmeverluste mit einer IR-Kamera ermöglicht äußerst präzise Messungen und eine qualitative Analyse aller Temperaturindikatoren. Anschließend können auf der Grundlage der schnell erhobenen Daten fachgerecht Reparaturarbeiten und/oder Modernisierungen des Wohnobjekts durchgeführt werden.

Für die Wärmebilddiagnostik werden zwei Arten von Geräten eingesetzt:

• stationäre Wärmebildkameras;
• tragbare Infrarotkameras.

Stationäre Geräte werden hauptsächlich in Industriebetrieben eingesetzt. Sie dienen der regelmäßigen Überprüfung des Zustands von Stromnetzen und der ständigen Überwachung komplexer technischer Anlagen. Stationäre Wärmebildsysteme basieren auf Halbleiter-Fotodetektorarrays.

Mithilfe von tragbaren Wärmebildkameras werden Energieaudits in Mehrfamilienhäusern und privaten Gebäuden durchgeführt. Diese Geräte werden sowohl für einmalige lokale Überprüfungen als auch für umfassende Hausdiagnosen eingesetzt.

Tragbare Wärmebildkameras basieren auf ungekühlten Silizium-Mikrobolometern und eignen sich hervorragend für den Einsatz an schwer zugänglichen Stellen.

Die Wärmebildaufnahme ist eine effektive berührungslose Untersuchungsmethode, die sinnvollerweise mit dem Einsatz einer Blower-Door zur Messung und Kontrolle der Luftdurchlässigkeit von Gebäuden kombiniert werden sollte.

Je nach Funktionsumfang unterscheidet man drei Arten von Wärmebildkameras:

1. Beobachtungsgeräte – sie ermöglichen lediglich die Visualisierung verschiedener wärmekontrastreicher Objekte, oft in monochromer Darstellung.
2. Messgeräte – sie erzeugen ein grafisches Bild im infraroten Strahlungsbereich und weisen jedem Punkt des Lichtsignals einen bestimmten Temperaturwert zu.
3. Visuelle Pyrometer – sie dienen der berührungslosen Temperaturmessung und der Visualisierung des Wärmefelds bestimmter Objekte, um Bereiche mit Abweichungen von den Normalwerten zu erkennen.

Der Preis für gute funktionale Wärmestrahlungsempfänger beginnt bei 3000 Dollar. Der Kauf für eine einmalige Hausuntersuchung ist einfach unwirtschaftlich. Viele Unternehmen bieten heutzutage Bau-Wärmebildkameras zur Miete für einen Tag an. Das ist ein sehr praktischer Service.

Man kann auch eine vollständige professionelle Wärmebilduntersuchung eines Hauses/einer Villa in Auftrag geben. Die durchschnittlichen Kosten für eine Wärmebildaufnahme betragen 5 Dollar pro Quadratmeter Fläche eines privaten Wohnobjekts.

In der Regel ist der Preis einer Wärmebildkamera ein Indikator für ihre Funktionalität. Aber selbst günstige Modelle führen die Infrarotdiagnose effektiv durch. Daher sollte man sich bei der Auswahl an den grundlegenden technischen Eigenschaften und der Fähigkeit, bestimmte Aufgaben zu lösen, orientieren.

Die Funktionsmöglichkeiten von Wärmebildkameras hängen von der Auflösung des Infrarotsensors, seiner Empfindlichkeit und dem Arbeitstemperaturbereich ab.

Ein großer Pluspunkt ist das Vorhandensein von Zusatzfunktionen, nämlich: digitaler Zoom, Laserpointer, Erstellung von Anmerkungen zu Thermogrammen, einstellbare Farbwarnung, Erkennung von Bereichen mit maximalen und minimalen Temperaturwerten.

Verschiedene Zubehörteile – abnehmbare optische Weitwinkelobjektive für die Übersichtsaufnahme und Teleobjektive für die Detailaufnahme kritischer Bereiche, klappbare Stativs, Behälter zur Aufbewahrung von Akkus – werden die Wärmebilddiagnose des Hauses erheblich vereinfachen.

Regeln für die Anwendung der Wärmebildkamera

Die Hauptaufgabe der Wärmebilduntersuchung ist es, Wärmeverluste und Defekte in den technischen Systemen fehlerfrei zu identifizieren sowie mögliche Schwachstellen des Wohnobjekts während der Bauphase zu erkennen.

Die Wärmebilddiagnose von Gebäuden umfasst:

• Untersuchung im langwelligen Infrarotbereich des Spektrums im Bereich von 8-15 µm;
• Erstellung einer Temperaturkarte der untersuchten Objekte und Oberflächen;
• Überwachung der Dynamik thermischer Prozesse;
• präzise Berechnung der Wärmeströme.

Die Überprüfung eines Wohngebäudes erfolgt sowohl außen als auch innen. Im ersten Fall ermöglicht die Infrarotaufnahme, grobe Mängel der Luftinfiltration durch die Gebäudehülle sowie Wärmedämmungsfehler zu erkennen. Im zweiten Fall werden Fehler in der Funktion der Heizungsanlage und des Stromnetzes aufgedeckt.

Führen Sie die Wärmebilddiagnose am besten in der kalten Jahreszeit durch, wenn der Temperaturunterschied zwischen draußen und drinnen mehr als 10 Grad Celsius beträgt.

Je höher der Temperaturunterschied, desto genauer die Prüfergebnisse. Außerdem muss das untersuchte Wohnobjekt mindestens 2 Tage ununterbrochen beheizt werden, um korrekte Daten zu erhalten. Im Sommer ist eine Untersuchung des Gebäudes mit einem Wärmebildgerät aufgrund des minimalen Temperaturunterschieds praktisch nutzlos.

Die Überprüfung von Gebäuden mit Wärmestrahlungsempfängern zeigt die Verteilung der Temperaturfelder auf Oberflächen von Objekten oder Konstruktionen zu einem bestimmten Zeitpunkt. Daher hängt die Durchführung einer Infrarotkameraaufnahme stark von einer Reihe von Bedingungen ab, deren Einhaltung für korrekte Ergebnisse entscheidend ist.

Starker Wind, Sonne und Regen beeinflussen die Arbeit des Geräts. Unter ihrem Einfluss wird das Haus abkühlen oder sich aufheizen, daher kann die Prüfung als ineffektiv angesehen werden. Die untersuchten Konstruktionen und Oberflächen dürfen 10-12 Stunden vor Beginn der Wärmebilddiagnose keinem direkten Sonnenlicht oder reflektierter Strahlung ausgesetzt sein.

Sie sollten Tür- und Fensterblöcke 12 Stunden vor der Aufnahme mit der Infrarotkamera und während der Gebäudeprüfung in einer festen Position halten.

Vor Beginn der Gebäudeuntersuchung müssen Sie die Grundeinstellungen am Gerät vornehmen, und zwar:

• Stellen Sie den unteren und oberen Temperaturgrenzwert ein;
• Stellen Sie den Bereich der Wärmebildaufnahme ein;
• Wählen Sie die Intensitätsstufe aus.

Andere Parameter werden je nach Art der Wärmedämmung, Wand- und Deckenmaterialien eingestellt. Das Energieaudit eines Einfamilienhauses beginnt mit der Überprüfung des Fundaments, der Fassade und des Daches.

In dieser Phase ist es sehr wichtig, eine gründliche Diagnose durchzuführen, da sich die Abschnitte auf einer Ebene deutlich unterscheiden und die Wärmestrahlungsempfänger dies zweifellos anzeigen werden.

Nach der Überprüfung des Außenbereichs beginnen Sie mit der Diagnose im Inneren des Wohngebäudes. Hier werden etwa 85 % aller Baumängel und Störungen der technischen Anlagen aufgedeckt.

Führen Sie die Aufnahme von den Fensterblöcken zu den Türen durch, wobei Sie alle technischen Öffnungen und Wände langsam untersuchen. Dabei lassen Sie die Türen zwischen den Räumen offen, um die Ströme der erwärmten Luft zu stabilisieren und die Wahrscheinlichkeit von Messfehlern zu minimieren.

Die Wärmebildkontrolle beinhaltet die schrittweise Überprüfung verschiedener Bereiche der Umfassungskonstruktionen, die für die Aufnahme mit der Infrarotkamera unbedingt freigelegt sein müssen. Dazu müssen Sie den Fensterbankbereich freiräumen und einen ungehinderten Zugang zu den Fußleisten und Ecken schaffen.

Während der inneren Thermografie des Gebäudes müssen die Wände von Teppichen, Bildern, abgelösten alten Tapeten und anderen Gegenständen befreit werden, die die direkte Sicht auf das zu untersuchende Objekt behindern.

Häuser mit Heizkörpern werden normalerweise nur von der Außenseite aufgenommen. Die Fassadendiagnose wird bei günstigen Wetterbedingungen durchgeführt – ohne feuchten Nebel, Rauch oder Niederschlag.

Interpretation der gewonnenen Daten

Wärmebildgeräte erfassen Temperaturunterschiede ab 3 °C, was sich auf dem Thermogramm als anomale Zone im charakteristischen Farbspektrum zeigt. Allerdings ist das Spektralzonenbild allein keine ausreichende Begründung, um den diagnostizierten Bereich als defekt zu betrachten.

Für alle anomalen Zonen müssen wärmetechnische Berechnungen durchgeführt werden, um dann Schlussfolgerungen über den Zustand der untersuchten Objekte zu ziehen.

Daher wird im Lieferumfang der tragbaren Wärmebildkameras eine Software für die qualitative und quantitative Analyse von Thermogrammen sowie die Erstellung von Berichten mitgeliefert.

Das alles bedeutet, dass für die Arbeit mit der Infrarotkamera keine spezielle Schulung erforderlich ist. Nach dem Studium der Bedienungsanleitung können Sie problemlos selbst eine Wärmebildprüfung durchführen und die Ergebnisse in der angebotenen Software verarbeiten. Nach der Analyse der ermittelten Werte gibt die Anwendung eine Expertenbewertung der Aufnahmen ab.

Darüber hinaus können die vom Gerät gesammelten Daten in Programme zur Verarbeitung statistischer Daten übertragen werden – Tabellenkalkulationen oder spezielle technische Hilfsprogramme wie MathLab.

Es ist auch zu beachten, dass die Wärmebildkamera bei falscher Einstellung ungenaue Ergebnisse liefern kann. Solche Situationen treten bei der Untersuchung von Oberflächen wie Glas, glänzenden Fliesen oder Spiegeln auf.

Infrarotstrahlung von nahegelegenen Objekten wird von diesen Oberflächen reflektiert, was zu Verzerrungen in den Thermogrammen führt. Um die Temperatur von spiegelnden Oberflächen in Wärmebildgeräten korrekt zu bestimmen, müssen zusätzlich Korrekturfaktoren eingestellt werden.

Es sollte auch die Kältestrahlung berücksichtigt werden, die von Fenstern und Dach eines Wohngebäudes reflektiert werden kann. Das erhaltene Thermogramm kann deutlich kälter sein als der tatsächliche Zustand des Hauses.

Die quantitative Methode zur Analyse der Temperaturfeldverteilung auf der Oberfläche von Konstruktionen berücksichtigt weder den Emissionsgrad noch die Hintergrundstrahlung der Umgebung. Dabei spielt es keine Rolle, ob die Aufnahme mit einer IR-Kamera vor Ort erfolgt oder die erzielten Ergebnisse mit einer Software verarbeitet werden.

Bei der Durchführung von Diagnosemaßnahmen im Gebäudeinneren werden zuverlässigere Ergebnisse erzielt, da äußere klimatische Bedingungen die untersuchten Oberflächen nicht beeinflussen. Die endgültigen Thermogramme entsprechen nach der Verarbeitung mit entsprechenden Programmen der Realität.

Die Verwendung einer Bau-Thermokamera ermöglicht eine objektive Beurteilung der Qualität des Wärmeschutzes eines Gebäudes, das Auffinden von Kältebrücken und das Absacken der Dämmung sowie das Erkennen versteckter Schäden und Montagemängel an Fensterblöcken, Türöffnungen sowie schlecht ausgeführte Anschlüsse von Dach, Wänden und Decken.

Die Infrarotdiagnostik ermöglicht es, die Arbeiten zur Minimierung von Wärmeverlusten in einem Wohngebäude korrekt und somit kostensparend durchzuführen, die Kosten für die Bodendämmung und die Wärmedämmung weiterer Konstruktionen zu senken.

Die Durchführung des Untersuchungsverfahrens ermöglicht es, die Wanddämmung und die Deckendämmung eines Privatgebäudes fachgerecht auszuwählen. Dadurch verringern sich die Heizkosten des Privathauses.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Das Funktionsprinzip der Wärmebildkamera, die Überprüfung des Gebäudes nach der Dämmung auf Mängel und die korrekte Interpretation von Infrarotbildern im Video:

Funktionsumfang von Thermografiescannern:

Ein Video darüber, wie man eine Analyse durchführt und einen technischen Bericht zur Hausdiagnose mit einem Wärmebildgerät unter Verwendung des Softwaremoduls Testo IRSoft erstellt:

Heute ist die Wärmebilduntersuchung mit einer IR-Kamera eine fortschrittliche Technologie der zerstörungsfreien Überwachung, die es ermöglicht, den Zustand verschiedener Konstruktionen, Kommunikationsnetze und elektrischer Anlagen zu kontrollieren.

Die Untersuchung von Wärmeverlusten mit einer Wärmebildkamera wird durchgeführt, um das Auftreten von Notsituationen zu verhindern, Mängel der Wärme- und Feuchtigkeitsisolierung zu entdecken und Störungen in den technischen Systemen des Hauses zu identifizieren.

Haben Sie Erfahrung mit der Verwendung einer Wärmebildkamera zur Untersuchung von Schwachstellen in Ihrem Landhaus/Ihrer Wohnung? Vielleicht können Sie nützliche Informationen zur Ermittlung von Wärmeverlusten durch die Baukonstruktion teilen? Bitte schreiben Sie Kommentare, stellen Sie Fragen, fügen Sie Fotos zum Thema des Artikels im unten stehenden Block ein.