Infrarotmessungen an Gebäuden und Energieberatung

 

Unser Leistungsspektrum:

  • Schwachstellenanalyse im Gebäudebestand sowie Lokalisierung von Wärmeverlusten an Gebäudewänden, Dächern, Rohrleitungen oder Isolierungen
  • Bestimmung und Kontrolle des tatsächlichen u- Wertes (früher k- Wert) von Wandaufbauten (mittels Wärmeplatten)
  • Durchführung von "Vor - Ort - Energieberatungen" unter Zugrundelegung der EnEV (Energieeinsparverordnung) mit detailliertem Bericht zur sparsamen und rationellen Energieverwendung (auch unter Einbeziehung von Fördermitteln)
  • Langzeitmessungen von Temperaturen über Tage, Wochen und Monate sowie anschließende rechnergestützte Auswertung
  • Luftdichtdigkeitsüberprüfung an Gebäuden unter Einsatz des Blower Door, Infrarotkamera, Anemometer sowie Nebelgenerator
  • Aufdecken von Feuchtigkeit im Mauerwerk und im Dachbereich (besonders Flachdächer)
  • Bestimmung der flächenhaften Feutigkeitsverteilung mittels Mikrowellen- Feuchtemessung an der Oberfläche und bis 30 cm Tiefe (unkalibriert auch bis 70 cm möglich)
  • Bestimmung der Luft- Feuchte und Baustoff- Feuchte in Gebäuden sowie der Taupunkttemperatur von Gebäudewänden (auch Klimaanalyse über Tage, Wochen und Monate sowie anschließende rechnergestützte Auswertung)

Als Mitglied im Landesfachverbandes Energieberatung Thüringen e.V. erstellt unser Ingenieurbüro im Rahmen der Thüringer Energiesparaktion den Energiepass mit einem aussagekräftigen Anhang aus. Der Energiepass beinhaltet:

  • eine normierte Aussage über den energetischen Zustand des Gebäudes (Primärenergie- Klasse nach dem jetzt eingeführten Berechnungsverfahren der deutschen EnergieAgentur)
  • Vorschläge für sinnvolle energetische Modernisierungsmaßnahmen sowie deren Kosten und Nutzen (in der erhobenen Genauigkeit) abschätzt (Initialberatung).

 

 

 

 

 

 

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Der bundesdeutsche einheitliche Energieausweis gibt Aussagen über den Energieverbrauch eines Gebäudes und liefert auch wertvolle Hinweise für die Modernisierung. Nachdem dieser seit 2002 für Neubauten verpflichtend ist, werden Energieausweise auch für Bestandsgebäude notwendig. Verpflichtend wird der Energieausweis ab dem 1. Januar 2008 für alle bestehenden Wohnhäuser, die verkauft oder neu vermietet werden.

Der Energieausweis weist die "Gesamtenergieeffizienz" des Gebäudes aus, allgemeine Gebäudedaten werden erfasst und die Ergebnisse der Bewertung übersichtlich zusammengestellt. So wird die Qualität der Gebäudedämmung und der Fenster, die Effizienz der Heizungsanlage sowie die zur Heizung, Warmwasserzubereitung und Lüftung verwendeten Energieträger analysiert.

Beim dena- Energieausweis handelt es sich um einen so genannten bedarfsorientierten Ausweis, bei dem der Energiebedarf anhand der technischen Gebäudeeigenschaften berechnet wird.

Die Energieberatung, wie auch die Thermografie können vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) gefördert werden, wenn es sich um eine sogenannte "ingenieurmäßige" "Vor Ort- Beratung" handelt. D.h., die Beratung muss von einem besonders qualifizierten Ingenieur vorgenommen werden, welcher von der BAFA registriert und anerkannt ist. Die Förderungen sind auf der Internetseite der BAFA ersichtlich. Für ein Ein/Zweifamilienhaus beträgt die maximale Höhe des Beratungskostenzuschusses beispielsweise 300,- EUR, wenn das Gebäude für Wohnzwecke verwendet wird und der Bauantrag des Gebäudes bis 31.12.1994 gestellt worden ist. Bis zum 30.09.2009 gab es für Thermografiegutachten eine Förderung von maximal 150,- EUR pro Gebäude. Dies ist ab dem 01.10.2009 jedoch von der BAFA ersatzlos gestrichen worden.
Da es sich bei dem Energiepass um eine sehr komplexe Analyse mit Berechnungen handelt und Fristen und Termine einzuhalten sind, führen wir diese Beratungen oft in Ingenieurgemeinschaft mit dem Architekturbüro Dipl.- Ing. Dietmar Kunze durch.

Neben dem Energieausweis stellen die Infrarotaufnahmen aus dem Außen- und Innenbereich aussagekräftige Entscheidungshilfen bei der Beurteilung der Gebäudehülle auf Wärmebrücken dar. Um Infrarotaufnahmen durchführen zu können, müssen jedoch Temperaturdifferenzen von 15K [Kelvin] vorhanden sein, da der Wärmefluss erst bei diesen Temperaturunterschieden von Innen zu Außen ausreichend messtechnisch erfasst werden kann. Dies bedeutet, dass eine Gebäudethermografie nur in der kalten Jahreszeit möglich ist (20°C Innentemperatur und +5°C Außentemperatur oder kälter - ohne Sonneneinstrahlung und Windeinfluss). Bei Luftdichtigheitsmessungen mittels z.B. einer Blower Door- Anlage und Infrarotüberprüfung der Luftundichtigkeiten reicht schon eine Temperaturdifferenz von mindestens 5K aus.

Wenn Infrarotaufnahmen nur aus dem Außenbereich durchgeführt werden, so können viele thermische Schwachstellen nicht lokalisiert werden. Sie kann also nur als orientierende Messung herangezogen werden. Besonders im Dachbereich bleiben, führt man nur Messungen aus dem Außenbereich durch, Wärmebrücken unerkannt (s. Beispiele im unteren Teil). Auch das Problem der Schimmelbildung durch Feuchtigkeit, welche durch Taupunktunterschreitung verursacht wird, ist nur durch Infrarotaufnahmen aus dem Innenbereich zu untersuchen. Besonders bauphysikalisch bedingte Wärmebrücken, wie alle Eckbereiche von Gebäuden sind in ihrer Wärmebrückenintensität von außen unmöglich zu messen. Es ist aus dem Außenbereich nicht im Ansatz zu erkennen, dass hier eine evtl. Wärmebrücke vorhanden ist. Weiterhin sind thermische Schwachstellen an Fußboden- bzw. Deckeneinbindungen in der Außenwand von außen oft nur schwer zu untersuchen. Soll ein Gebäude richtig gemessen werden, so muss für eine Einfamilienhaus eine Zeit von 2 - 3 Stunden vor Ort einkalkuliert werden. Für die Berichterstellung des Einfamilienhauses ist dann nochmals eine Zeit von mindestens 4- 8 Stunden zu veranschlagen. Das Ergebnis ist ein 30- bis 50- seitiger Bericht mit der kompletten Wärmebrückenanalyse des Gebäudes. Die kleinste Anzahl der Infrarotaufnahmen in dem Bericht sind da aus dem Außenbereich gespeichert worden.

Auch billige Infrarotkameras (Kostenpunkt zwischen 5.000,- und 10.000,- EUR) sind ungeeignet, Infrarotaufnahmen von gesamten Häusern vorzunehmen. Auf Grund ihrer technischen Voraussetzungen wurden diese für solche Aufgaben nicht konzipiert. Neben schlechten Auflösungen der Infrarotbilder, fehlt in der Regel die Möglichkeit, verschiedene Objektive wie z.B. Weitwinkel- oder Teleobjektive verwenden zu können. Nur ein Teleobjektiv kostet von einem hochwertigen Infrarotsystem 3- 4 mal so viel wie eine komplette billige Infrarotkamera. Schon hieraus kann man sich ein Bild über die Low- Cost- Geräte machen. Durch oft geringe Platzverhältnisse, insbesondere im Innenbereich, müssen Weitwinkelobjektive eingesetzt werden, um so eine Übersichtlichkeit von Infrarot- und Originalaufnahmen zu gewährleisten. Unser Büro verwendet nur hochleistungsfähige Infrarotsysteme da wir nicht nur Einfamilienhäuser untersuchen sondern in erster Linie Messungen für die Industrie und Energieversorgungsunternehmen durchführen.

Werden die Infrarotmessungen mit einer Luftdichtigkeitsüberprüfung mit z.B. einer Blower Door- Anlage zur Luftdichtigkeitsüberprüfung verbunden, so können auch alle Luftundichtigkeiten in der Gebäudehülle deutlich sichtbar gemacht werden. Diese Luftundichtigkeiten führen ebenfalls im erheblichen Maße durch ein unkontrolliertes Austreten erwärmter Innenluft zu hohen Heizkosten.
Als kleine Entscheidungshilfe zur Durchführungsmöglichkeit von Infrarotmessungen an Gebäuden sollen die aktuellen Wetterdaten sowie das aktuelle Wettersatellitenbild auf der Tabarz - Seite dienen. Eine Terminabsprache kann durch den entscheidenten Wettereinfluss daher auch nur kurzfristig erfolgen.

Einen Flyer zu den notwendigen Voraussetzungen einer aussagekräftigen Gebäudediagnostik mittels Infrarotaufnahmen aus dem Außen- und Innenbereich, sowie Luftdichtigkeitsmessungen über Blower Door Untersuchungen finden Sie in der Datei ITK Flyer Gebäudediagnose.pdf. Im Januar 2010 wurde ein kleiner Artikel zu der Notwendigkeit von Außen- und Innenthermografie im "Allgemeinen Anzeiger" veröffentlicht.

 

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Die obere Infrarotaufnahme ist 30 Jahre alt (140x140 =19.600 Messpunkte und 0,1°C thermische Empfindlichkeit). In solch einer Qualität werden leider auch heute noch die Infrarotbilder, wenn man einfache kostengünstige Kameramodelle einsetzt. Damals war dies "Stand der Technik" und es gab nichts Besseres. Heute werden die Infrarotaufnahmen mit den billigen Kameras einfach nur schlecht, da diese nicht mehr zeitgemäß sind. Die obere alte Aufnahme zeigt ein damals neu gebautes Einfamilienhaus. Laut Bauausschreibung sollte das Haus komplett mit Wärmeschutzverglasung ausgerüstet werden [u - Wert =1,3 W/(m²K) nach DIN 52 619, früher k- Wert]. Durch die Infrarotaufnahmen konnte aber auch schon vor 25 Jahren nachgewiesen werden, dass in der Haustür (s. roter Pfeil) normale Isolierverglasung eingesetzt wurde mit einem u - Wert von 3,0 W/(m²K). Man einigte sich aufgrund der Nachweisführung durch die Infrarotaufnahmen darauf, dass der Hauseigentümer das zuviel berechnete Geld für die Wärmeschutzverglasung zurückerstattet bekam.
Ansonsten weist das Haus keine Mängel in der Isolierung auf, welche die alten Technik hätte sichtbar werden lassen. Der Wärmeaustritt im oberen Bereich des rechten Fensters resultiert von einem angekippten Fensterflügel und stellt keine Wärmebrücke dar.

 

Die untere Infrarotaufnahme wurden dagegen mit der modernsten auf dem Markt erhältlichen Infrarot- Kameratechnik (P660) und 45° Infrarot- Weitwinkelobjektiv aufgenommen, mit der wir Gebäude nur noch untersuchen. Mit 640x480 = 307.200 Messpunkten und einer thermischen Empfindlichkeit von nur 0,03°C werden detailgetreue und genaue Messungen auch bei großen Gebäuden möglich. Die Messpunktanzahl ist hier um den Faktor 15,6 höher als bei dem oberen alten Infrarotbild (19.600 zu 307.200 Messpunkte).

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Das nebenstehende Infrarotbild zeigt ein Einfamilienhaus, welches erhebliche Schwächen in der Wärmedämmung aufweist.
Solche Infrarotbilder sind sehr plakativ und in vielen Bauzeitschriften zu finden. Werden jedoch nur Infrarotaufnahmen aus dem Außenbereich durchgeführt, so bleiben viele thermische Schwachstellen am Gebäude unerkannt. Daher sind Infrarotaufnahmen aus dem Innenbereich dringend anzuraten (s. hierzu Text oben). Städte, Kommunen, Landkreise oder Energieversorgungsunternehmen bieten so genannte Thermografieaktionen an. Oft werden Termine so weit im Vorfeld vereinbart, um dann ganze Straßenzüge zu untersuchen, ohne Wissen zu können, ob die klimatischen Bedingungen dies überhaupt zulassen. Der Endkunde bekommt dann 4 – 6 Infrarotbilder mit verbalen Erklärungen, die auch das oft geringe Geld der Aktionen nicht wert sind.

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Das linke Infrarotbild zeigt einen Ausschnitt von einem Dach einer Textilfabrik. Aufgenommen wurde das Dach mit einem 14m hohen Teleskopmast, so dass man die Messungen von oben durchführen konnte. Durch unsachgemäße Verlegung der Dampfsperre unter der Isolierung gelangte über die Wintermonate Feuchtigkeit in die Dämmung. Das Infrarotbild zeigt genau, wo die Dämmung durchfeuchtet ist. Um weitere Schäden im Dachstuhl zu vermeiden, ist ein Öffnen der schadhaften Stellen unumgänglich.

Die Infrarotaufnahmen wurden bei -5°C und wolkenlosem Himmel durchgeführt. Hier kommt es zu einer Reflexion der Atmosphäre in dem Metalldach. Somit sind auch die tiefen gemessenen Temperaturen im Infrarotbild zu erklären (<-63°C).

Wie wichtig die Infrarotmessungen im Inneren der Gebäude sind, sollen die beiden unteren Infrarotbilder mit den dazu gehörenden Fotos zeigen. Die untere Infrarotaufnahme zeigt eine Unzulänglichkeit in der Außendämmung, welche noch während der Bauphase erkannt worden ist. Da hier die Außenfassade verschiefert wurde, war diese Wärmebrücken von außen nicht feststellbar.

 

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Auch im Dachbereich können die meisten thermischen Schwachstellen von außen gar nicht gemessen werden. Durch den Neigungswinkel des Daches und dem somit ungünstigen Messwinkel kommt es aus dem Außenbereich oft zu Spiegelungen der kalten Atmosphäre auf den Ziegeln. Das Dach erscheint also immer kälter, wie es in Wirklichkeit ist. Die im unteren Infrarotbild fehlende bzw. unzureichende Dachdämmung war aus dem Außenbereich nicht zu erkennen. Auch ist es unmöglich, die thermischen Schwachstellen im unteren Bereich der Dachflächenfenster aus dem Außenbereich zu lokalisieren (s Pfeile).

 

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Energiesparlampen benötigen 70- 80% weniger Energie als vergleichbare Glühfadenlampen. Ihr Licht wird durch Gasentladung wie bei einer Leuchtstofflröhre erzeugt. Wie viel Energie bei einer normalen 40W Glühlampe unnötigerweise in Wärme umgesetzt wird, zeigt das linke Infrarotbild. Die Glühwendel weist Temperaturen von weit über 400°C auf, während im rechte Infrarotbild einer 11W Energiesparlampe im Inneren nur Temperaturen um die 120°C zu messen sind. Um die beiden Bilder besser untereinander vergleichen zu können, wurden diese einheitlich in dem Temperaturbereich von 10°C bis 400°C wiedergegeben. Die Temperaturen über 400°C des Glühfadens darstellen zu wollen wäre bei diesem Beispiel durch den Vergleich unzweckmäßig, da die Temperaturen in der Energiesparlampe dann noch weniger sichtbar werden würden. Mit einer Langwellenkamera (spektraler Messbereich 7,5 µm bis 13 µm) durch Glas hindurch messen zu wollen ist nicht möglich. Aus diesem Grund wurden diese beiden oberen Infrarotaufnahmen mit einer kurzwelligen Infrarotkamera (spektraler Messbereich von 2 µm bis 5 µm) aufgenommen. Nur im spektralen Messbereich von 2,3 µm (Einsatz eines speziellen TGL- Filters) ist es möglich, mit der nötigen Messgenauigkeit durch Glas hindurch zu messen. Dieser Filter kam bei diesem Beispiel jedoch auch nicht zum Einsatz, da hier die Glühwendel und der Glaskolben dargestellt sind und die Kamera in ihrem gesamten Spektralbereich misst. Da eine langwellige Kamera erst ab einem spektralen Messbereich von 7,5 µm zu messen beginnt, kann sie für derartige Spezialaufgaben nicht verwendet werden.

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Die beiden unteren Infrarotbilder wurden dagegen mit einer Langwellenkamera gespeichert. Hier kann man also nur auf den Glaskolben der Leuchtmittel messen. Auf der linken Seite wieder die 40W Glühfadenlampe auf der rechten Seite die 11W Energiesparlampe. 157°C Oberflächentemperatur auf dem Glaskolben der Glühfadenlampe zu 41°C Oberflächentemperatur auf der Energiesparlampe; eine gewaltiger Unterschied von 116K. Wärme, für die bei allen Glühfadenlampen ungenutzt Energie aufgebracht werden muss. Auch hier wurden beide Infrarotbilder einheitlich in dem Temperaturbereich von 12°C bis 157°C wiedergegeben, da somit die bedeutend kältere Energiesparlampe sich sehr gut von dem heißen Glaskolben der Glühfadenlampe abzeichnet.

 

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