Thermografie sind nicht alleine bunte Bilder... Verlangen Sie mehr. Mit moderner Bildverarbeitung lassen sich viel mehr Informationen aus einem Thermogramm herausziehen als nur eine simple Temperatur.


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Möglichkeiten der Bildbearbeitung von Thermogrammen

Farbe und Kontrast Thermogramme direkt aus der Kamera sind nicht immer das, was sie sein sollten. Das kann daran liegen, daß man vor Ort die Temperaturskala nicht optimal gewählt hat oder auch die gewählte Farbpalette sich im Nachinein nicht als optimal herausstellt. Deshalb ist oft eine gewisse Nachbearbeitung der Thermogramme notwendig.

Die einfachste Form der Nachbearbeitung ist, eine untere und eine obere Temperatur für das Thermogramm neu zu setzen, um so den Kontrast (Span, Range, Bereich usw. genannt) und das Temperaturniveau (Level) zu optimieren.

Weiter kann man den Thermogrammen neue Farbpaletten zuordnen, wobei man aber vorsichtig sein muß, nicht zuviel einzufärben und damit eher Verwirrung zu schaffen. Geeignet sind sehr einfache Paletten, in denen die Helloigkeit monoton verläuft, z.B. Schwarzweiß oder die Glühfarben. Etwas kräftiger und gegen übermäßige Interpretation anfälliger sind Farbpaletten, die zusätzlich mit der psychologischen Farbtemperatur arbeiten.


Schwarz-Weiß kann etwas kontrastarm und düster wirken, schaut man aber genauerhin, so werden gerade in sehr kontrastreichen Motiven wie rechts sehr viele Feinheiten wie Putzablösungen sichtbar.
Die beliebte Einfärbung mit Glühfarben, oft auch "Eisen" genannt, ist für Gebäudethermogramme arg kontrastarm, für die Putzschäden rechts ist im warmen Bereich nur eine gelbe ohne auswertbare Details zu sehen.
Die psychologische Farbgebung, wo "kalte" Farben den kühleren und "warme" Farben den höheren Temperaturen zugeordnet werden, ist für Gebäudethermogramme optimal, aber für subtile Unterschiede auf verschiedenen Temperaturniveaus zuviel.
Die Einfärbung nach "Regenbogenfarben" ist dagegen schon verwirrend: Links ist nicht intuitiv klar, daß das helle Lila kälter als das dunkle Blau ist und rechts unten das düstere Rot wärmer als das Hellrot. Farbpaletten mit Mehrdeutigkeiten sind in der Regel nicht mehr förderlich, wobei das hier die Grenze ist.
Sowas gehört ins Kunstmuseum. Was soll das sinnlose Hin und her, außer Artefakten gibts nichts mehr zu sehen.

Warnung: Ständiges Hin- und her mit den Helligkeiten und Farben wirkt sehr verwirrend und ist kontraproduktiv.

Links ist die Mittentemperatur viel zu hoch eingestellt.
Rechts ist der Kontrast viel zu weit eingestellt
Links ist die Mittentemperatur etwas zu hoch eingestellt.
Rechts ist der Kontrast etwas zu weit eingestellt
Die Darstellung einer gedämmten und einer nicht gedämmten Haushälfte entspricht den Regeln der Darstellungneutralität und den Richtlinien des VATh.
Links ist die Mittentemperatur etwas zu tief eingestellt.
Rechts ist der Kontrast etwas zu eng eingestellt
Links ist die Mittentemperatur viel zu tief eingestellt.
Rechts ist der Kontrast viel zu eng eingestellt

Hinweis: In allen Programmzustanden und  Programmteilen läßt die Fornaxsoftware eine beliebige Einstellung von Kontrast (Im Fachjargon "Span") und Mittentemperatur (Im Fachjargon "Level") zu. Dabei kann man einen Automatik A benutzen, die aber nur ein Vorschlag ist und dazu dient, erstmal überhaupt etwas sichtbar zu machen. Sehr krumme Angaben von unterer und oberer Temperatur können mit R geglättet und gerundet werden. Mit den vertikalen Pfeilen wird die Mittentemperatur linear angehoben oder abgesenkt, mit den horizontalen der Kontrast geweitet oder verengt. Beide Funktionen wirken logarithmisch, so daß die Wirkung auf die Bilddarstellung immer in etwa gleich bleibt.

Dabei ist immer auf die Darstellungsneutralität zu achten.

Wichtig: Das Ganze geht völlig verlustfrei und kann jederzeit wieder rückgängig gemacht werden. Die gemessenen Temperaturen werden dadurch nicht beeinflußt. Das ist der Vorteil eines echten radiometrischen Datenformats, wo das dargestellte Bild immer erneut aus dem ganzen Datensatz des Sensors berechnet wird, für heutige Computer eine Kleinigkeit.

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Darstellungsneutralität Dabei sind immer die Regeln der Darstellungneutralität zu beachten! Die sorgen nämlich dafür, daß keine Fehlschlüssse alleine aus einer unpassenden Einfärbung und Kontrastrierung gezogen werden:

Regeln der Darstellungeneutralität für die passive Bauthermografie
•Alle Thermogramme sollten grundsätzlich die selbe Farbpalette nutzen.
•Die Skalierung sollte immer um 0,7 mal der Temperaturdifferenz zwischen innen und außen liegen.
•Bei Außenaufnahmen sollte die Umgebung bei etwa 20 % der Skala liegen.
•Bei Innenaufnahmen sollte die Innenraumtemperatur bei 70 % liegen.

Dieses dünnwandige Haus aus den 50ern ist in der Tat eine "Energieschleuder", deshalb wirkt es im Thermogramm sehr bunt und kontrastreich, wenn das Thermogramm nach den Regeln der Darstellungsneutralität eingefärbt ist.
 Dasselbe Haus wird im Thermogramm "virtuell saniert", wählt man denm Kontrast nur hinreichend weit. Damit ist die eigentliche Aussage des thermogramm vernichtet, obwohl die Temperaturen exakt dieselben wie im linken Bild sind.
Die beiden Häuser im Thermogramm sind anhand des dokumentierten Energiebedarfs nachweisbar moderne Energiesparhäuser und erscheinen deshalb im korrekt skalierten Thermogramm kühl und kontrastarm. Crash, Boom, Bang, Kontrast bis zum Anschlag, Hauptsache das Thermogramm bietet schreiende Farben! Aber wer hat was davon: Diese Häuser verbrauchen laut Abrechnung nun mal wenig Energie. Das kann man auch "marketingbezogene Skalierung" nennen.

Regeln der Darstellungeneutralität für die Elektrothermografie
•Alle Thermogramme sollten grundsätzlich die selbe Farbpalette nutzen.
•Die untere Temperatur sollte immer etwas unterhalb der Umgebungstemperatur liegen.
•Die obere Temperatur sollte bei der höchsten erlaubten Grenztemperatur für eine Bauteilklasse liegen.

Thermografie eines typischen Schaltschranks bei Vollast. Die Regeln der Darstellungneutralität wurden hier eingehalten.

Dazu läuft dieser Schrank auch noch mit einer recht hohen Innentemperatur von 30 °C. Zumindset die kammrelais in der obersten Reihe erreichen mit knapp 70 °C das gerade noch erlaubte thermische Limit. Wenn's im schrank noch wärme würde, dann könnten thermische Probleme auftreten, auf die in einer Elektrothermografie hingewiesen werden muß.

Alle unten stehenden Themogramme sind exakt dasselbe Thermogramm, nur fehlerhaft umskaliert
Exakt dasselbe Thermogramm, diesmal nur viel zu eng und damit kontrastreich skaliert: Wer würde hier nicht zuerst zum Notaus hechten ? Sogar die beiden Schaltspannungstrafos unten scheinen zu glühen. Mit dieser Skalierung ist eine thermische Bewertung des Anlagenzustands nicht möglich, da praktisch alles Alarm auslöst.
Wieder dasselbe Thermogramm, nur diesmal viel zu weit skaliert: Jetzt ist exakt derselbe Schaltschrank thermisch so langweilig wie ein Unterverteiler in einem Wohnhaus. Auch das ist eine möglicherweise folgenschwere Fehlinterpretation, weil jetzt nicht auffällt, daß die Kammrelaisreihe zwar ordentlich funktioniert, aber schon an der oberen Temperaturgrenze arbeitet.
Diesmal wurde zwar der Kontrast des Thermogramms auf vernünftigen 50 K belassen, aber das Temperaturniveau ist viel zu tief eingestellt, so daß das Thermogramm viel zu heiß erscheint - schon wieder ist eine realistische Interpretation nicht möglich.
Dasselbe mit vernünftigem Kontrast, aber mit zu hoch eingestelltem Temperaturniveau. Nun erscheint alles viel zu kalt, der Betrieb der Kammrelais an der zulässigen Temperaturgrenze fällt nicht weiter aus. Außerdem kann man vor lauter Schwarz kaum erkennen, was da eigentlich thermografiert wurde.

Hinweis: Wird von den allgemein gültigen Regeln der Darstellungsneutralität abgewichen, ist es erforderlich darauf hinzuweisen. Bei speziellen Anwendungen, wie z.B. der Industriethermografie oder auch der aktiven Thermografie wird die Skalierung je nach gewünschtem Kontrast der Aufgabe angepaßt, wobei die Auswahl dokumentiert wird. Außerdem ist hier eine reine Schwarzweiß-Darstellung sehr empfehlenswert.
So nicht ! Es gibt viele verschiedene Möglichkeiten, ein Thermogramm zu manipulieren. Denn der Mensch ist ein Augentier und schaut zunächst auf anschauliche Farben statt auf die abstrakten Zahlenwerte der Temperaturen. Deshalb muß man hier gut aufpassen. Folgendes ist in der Regel verboten:

Zu enger Unterschied zwischen oberer und unterer Temperatur, dadurch werden Thermogramme viel zu kontrastreich. Und zuviel Kontrast wird sehr schnell überinterpretiert, vor allem von Nichtfachleuten.

Der etwas harmlosere Fall ist die zu weite Wahl der Ober- und Untergrenze im Thermogramm. jetzt wird der Kontrast zu schwach und es wird nicht klar, was das Thermogramm eingentlich zeigen soll.

Sehr beliebt ist die besonders  "farbenfrohe" Einfärbung der Thermogramme, dabei wird über das Ziel hinausgeschossen, weil durch das oft verwirrende Hin- und her bei Farbtönen und Helligkeiten Pseudodetails in den Thermogrammen vorgetäuscht werden, die eigentlich so gar nicht da sind.

Ganz schlimm ist allerdings die stark nichtlineare Verzerrung der Farbskala. Die macht Thermogramme unleserlich, weil der direkte Zusammenhang zwischen Temperaturwert und zugeordneter Farbe aufgehoben wird. Sowas macht Thermogramme unauswertbar.

Typisches Beispiel für ein Thermogramm, wo ohne Sinn und Verstand an den Farben und vor allem an der Skalierung gedreht wurde.

Tiefe Temperaturen sind in der Skala absurd ausgedehnt, obwohl sie im Thermogramm keine Rolle spielen. Dabei sind die Temperaturen z.B. der Fenster, die hier untersucht werden sollten  fast kontrastfrei in rosa Tönen zusammengequetscht.  Was soll das ?
Die Fenster sehen (mit Wohlwollen)  am wärmsten aus (?), das suggeriert extreme Schwachstellen. Die Auswertung der Temperaturwerte von Glas, Umgebung und geschätzter Innentemperatur ergab aber, daß hier gewöhnliches Doppelglas mit einem unbedeklichen U-Wert vorliegt. Diese planlose Einfärbung verursacht eine ganz klare Fehlinterpretation !

Anmerkung: Thermografiekameras sollten immer ein radiometrisches Format benutzen. Das heißt, das Sensorsignal wird samtKalibrierwerten einfach erstmal ganz aufgezeichnet und die Graustufen/Farbwerte werden erst im Nachhinein beim Darstellen dazu berechnet, so daß man verlustfrei immer die darstellung nachkorriogieren kann. Es gab aber Thermografiekameras, die gleich bei der Aufnahme Farbwerte zuordnen und sogleich eine fertige grafik produzieren. Sind dann noch nachträgliche korrekturen wie ein Umskalierung notwendig, dann hat man ein problem: Man versucht das dadurch zu lösen, indem man bei den Grafiken halt zwangsweise obere und untere Temperatur konstant läßt (weil die Kalibrierdaten und zuerst nicht dargestellte Sensordaten ja weg sind) und dafür die Skala deformiert, in obigem Beispiel bis zum Quietschen. Sowas ist nicht praxistauglich.

Hinweis:  Die Fornaxsoftware läßt nichtlineare Skalierungen erst gar nicht zu. Da Fornax ohnehin (aus historischen Gründen) nur mit Kameras von Jenoptik und InfraTec zusammen arbeitet, ist diese Gefahr nicht gegeben, da all diese Kameras echte radiometrische Thermogramme produzieren, die sich verlustfrei nachbearbeiten lassen.


 Dokumentation von Thermogrammen nach den Richtlinien des VATh und DIN 54190 sowie DIN EN 13187

Die Dokumentation sorgt dafür, daß eine Thermografie immer reproduzierbar und damit nachvollziehbar bleibt. Gerade bei der passiven Thermografie ist das wichtig, weil die Umgebungsbedingungen, die die abgebildeten Temperaturunterschiede im Thermogramm erzeugt haben, ja nur momentan wirksam sind. Zu folgenden Zeitpunkten gelten wieder geänderte Umgebungsbedingungen. Auch bei der aktiven Thermografie ist es wichtig, den Anregungsvorgang vollständig nachvollziehbar zu dokumentieren.

Eine vollständige Dokumentation muß mindestens enthalten:
•Datum und Uhrzeit der Thermogrammaufnahme
•Einstellparameter der Kamera wie Emission mit Umgebungstemperatur, Absorption mit Pfadtemperatur
•Seriennummer des Thermogramms und der Kamera, Kameratyp
•Außen- und Innentemperatur, wenn sinnvoll auch Tageshöchst und -tiefsttemperatur
•Bei Außenaufnahmen Informationen zu Wind, Wetter, Wolken und Einstrahlung sowie Abstrahlung
•Ein Begleitfoto mit selbem Standort, Ausschnitt, Perspektive
•Information zum Aufnahmeobjekt und zum Auftraggeber bzw. Projekt
•Die Dokumentation sollte die Abschätzung der Störgrößen zulassen

Die Dokumentation für die aktive Thermografie muß darüber hinaus noch enthalten:

Anregungsmethode und Anregungsdauer
Einmalanregung oder Lock-In-Anregung
Aufnahmedauer und Aufnahmefrequenz
Bei der Darstellung von Phasen- oder Amplitudenbildern ist die wirksame Frequenz anzugeben.
Angaben über das Material des abgebildeten Objekts (Diffusivität, Effusivität )

Damit nichts verloren oder vergessen wird, gibt es dazu in der Software eine Maske, die vorab alle Daten einsetzt, die schon aus dem thermogramm entnommen werden können. Diese Dokumentationsmaske bietet dazu sehr umfangreiche Textdatenbanken, die eine Kommentierung mit Mausklick rechts sehr komfortabel und genau macht. Mit Mausklick links können Temperaturen im Thermogramm gemessen werden.


Typisches Beispiel für den Einsatz der Dokumentationsmaske.

Ist ein Thermogramm, von was auch immer, dokumentiert und kommentiert, so kann die fertige Auswertung im Archiv abgespeichert werden, wobei es fertig beim Ausdruck formatiert wird. Natürlich können in die Bearbeitungsmaske jederzeit wider bestehnde Auswertungen nachgeladen und beliebig abgeändert oder nachbearbeitet werden. Das radiometrische Format von vernünftigen Thermografiekameras und die Einhaltung der DIN 54190 sowie DIN EN 13187 machts möglich.

Das ist das ausgedruckte Ergebnis der Auswertung oben.
Alle Angaben zum Objekt, zur Thermografie, zu Kamera, Umweltbedingungen und den Temperaturen sind in sehr übersichtlicher Weise in der Ausgabe enthalten. Auch die absolut notwendige Farbskala ist groß ausgedruckt.

Natürlich läßt sich die Anordnung der Skala und einige andere Einstellungen sowie eine Seitenzahlverwaltung für Gutachten vom Programm aus einstellen.

Das hier ist halt mein Stil.



 Vergleichende Dokumentation von zwei Thermogrammen

Ein einzelnes Thermogramm zu dokumentieren, ist der Normalfall. Aber es gibt auch diverse Spezialfälle, wo es sehr hilfreich ist, wenn gleich zwei Thermogramme auf einem Blatt Papier stehen:

Bei Blowerdoormessungen wird ein Thermogramm ohne Druckdifferenz, das zweite mit Blowerdoor aufgenommen, damit man Wärmebrücken und Dämmungsmängel von einander unterscheiden kann.

Bei der Untersuchung von Feuchteschäden an Gebäuden kann man die Wirkung einer Trocknung vor und hinterher per Thermografie dokumentieren.

Bei energetischen Sanierungen kann die Wirkung der Maßnahmen im Thermpogramm dokumentiert werden.
In Elektrotechnik und Industrie können so Aufheiz- und Abkühlprozesse dokumentiert werden.

Ansonsten gelten natürlich alle Vorgaben, die die sorgfältige und vor allem immer nachvollziehbare Dokumentation von Thermogrammen verlangen.



So sieht die Maske für eine vergleichende Dokumentation von 2 zusammengehörigen Thermogrammen aus. Auch hier werden alle nach DIN und VATh erforderlichen Angaben abgefragt.

Das ist der fertig formatierte Output auf Papier oder auch als PDF-Dokument. Auch hier ist durch die Programmeinstellung noch eine Beeinflussung des Layouts möglich.

Das Beispiel zeigt eine Anwendung während eines Blowerdoortests, einmal vor dem Einschalten und einmal im Ansaugbetrieb der Blowerdoor.



 Bewertung von Wärmebrücken im Bauwesen

Wärmebrücken stellen sich in der kalten Jahreszeit im Thermogramm von außen warm, von innen her kühler als die Umgebung dar. So weit, so gut, aber was bedeutet das ? Die Thermografie liefert ja nicht nur ein Bild, sondern mißt auch Temperaturen. Mit der Fornax-Software ist es möglich, die Temperaturwerte weiter auszuwerten:

Oft stellt sich die Frage, ob sich auf der Innenseite einer Wärmebrücke Tauwasser und /oder Schimmel bildet und wenn ja, unter welchen Umgebungsbedingungen. Dazu wird ein Thermogramm so in eines umgerechnet, wie es unter den gewünschten Standardbedingungen entstehen würde. In diesem normierten Thermogramm wird dann für einen gegebenen Wasserdampfgehalt in der Luft geschaut, ob auf der Oberfläche der Taupunkt unterschritten wird und somit Tauwasser ausfällt oder wenigstens die relative Feuchte so hoch ist, daß Schimmelwachstum eintreten kann.

Die Umrechnung eines realen Thermogramms in ein normiertes ist deshalb so einfach möglich, weil das Abbild des Objekts nur von der Form und dem Material des Objekts abhängt, aber nicht von der Temperaturdifferenz zwischen innen und außen. Dafür hängt der Kontrast faktisch nur von dieser Temperaturdifferenz ab, aber nicht von Form und material des Objekts. Deshalb brauchen wir nur den Kontrast neu einzustellen und das Temperaturniveau neu zu justieren um ein Thermogramm so umzurechnen, wie es dann mit Wunschtemperaturen innen und außen erscheinen würde.

Dazu gibt es im Bauwesen Normen, die wichtigste davon ist die DIN 4108 Wärmeschutz im Hochbau". Hier gibt es die Standardvorgaben von -5°C Tagesmitteltemperatur außen und 20 °C für Innenräume. Außentemperaturen von -5°C Dauerfrost sind in Mitteleurpopa außerhalb der Gebirge allerdings eine ausgesprochene Seltenheit. Zumeist wird man deutlich mildere Außentemperaturen beim Ortstermin antreffen, zumal man ja nicht nur im tiefsten Winter, sondern auch in den Übergangsjahreszeiten thermografiert. Aus diesem Grund ist die Klimasimulation ausgesprochen hilfreich, aus realen Bedingungen das Verhalten von Bauwerken bei Stanbdardfrost abzuleiten.

Die Bauphysik gibt dazu mehrere Verfahren an: In der DIN 4108 wird einfach ein simpler Grenzwert für die Feuchtigkeit auf Innenoberflächen angegeben, der bei Standardtemperaturen innen und außen nicht überschritten werden darf. Das sind in der DIN bei -5°C außen und +20 °C innen eine maximale Oberflächenfeuchtigkeit von 80% oder in Mindesttemperatur umgerechnet von 12,6 °C. Basta, sehr einfach, aber nicht sehr realistisch.

Schimmel ist ein Pilz, der sich nicht so einfach an stramme flache Grenzwerte hält, sondern sehr temperaturempfindlich ist. Aus diesem Grund hat Prof. Klaus Sedlbauer, jetzt Universität Stuttgart, das Wachstum von Schimmel genauer untersucht und die Resultate in Diagrammen veröffentlicht. In diesen Diagrammen sind Linien gleicher Aussporzeit und gleichern Wachstums in Abhängigkeit von Temperatur, Oberflächenfeuchtigkeit und dem Substrat in sogenannten Isoplethen aufgetragen. Es fällt sofort auf, das Schimmel auf Lebensmitteln und Naturstoffen wie Leder und Textilien (Gruppe 0) am besten gedeiht, auf porösen Oberflächen wie Baustoffen Holz und auch Schmutz (Gruppe I) mittelprächtig und auf sehr glatten Oberflächen wie Metall, Kunststoffen und Glas (Gruppe II) nur sehr schlecht.


Die sechs Isoplethendiagramme für jeweils drei Substratklassen und für Ausporungszeit sowie Wachstumsrate. Die Diagramme entstammen mit freundlicher Genehmigung aus der Publikation von Klaus Sedlbauer und  Kurt Kießl "Neue Erkenntnisse zur Beurteilung von Schimmelpilzen und Stand der Normenbearbeitung", erschienen beim Fraunhofer Institut für Bauphysik 2002.

Die Fornax-Software bietet gleich dei Möglichkeiten, Kondensatbildung auf Wärmebrücken zu bewerten:

Als Einzelauswertung mit individuellen Werten für die simulierte Außen- und Innentemperatur sowie die Innenfeuchtigkeit.
Als vergleichende Auswertung für 4 verschiedene Innentemperaturen bei gleichbleibendem Wasserdampfgehalt
Als vergleichende Auswertung für 4 verschiedene Feuchtestufen bei gleichbleibender Innentemperatur

Die Berechnung des Resultats erfolgt auf zwei alternative Methoden:

per konstantem Schwellwert nach DIN 4108. (Grob, aber allgemein eingeführt)
per Isoplethenverfahren nach Professor Sedlbauer. (Realistisch, aber etwas unbekannt)

Die Bewertung erfolgt in drei Stufen:

Der Taupunkt wird unterschritten und es bildet sich Kondensat.
Der Taupunkt wird nicht unterschritten, aber die Oberflächenfeuchte ist so groß, daß sich Schimmel kurzfristig bilden kann.
Die Oberflächenfeuchte ist gerade so hoch, daß die Schwellwerte gerade überschritten wird, aber sehr lange Dauerfrost vorherrschen müßte.

Ein Beispiel: Ein ungedämmter Ringanker stellt eine materialbedingte Wärmebrücke dar, die sich durch den Außeneckeffekt noch verstärkt. Die Außentemperatur bei der Messung betrug +3 °C, die Innentemperatur um die 19 °C. Wie würde sich diese Wärmebrücke bei Frostwetter nach DIN 4108 verhalten ?

Diese Simulation normiert das reale Thermogramm auf -5°C außen und +20°C innen und variiert die relative Luftfeuchte von 50% bis 65%. Schon ab 55 % setzt Schimmelbildung ein, obwohl 55% nach DIN 1946 oder ISO 7730 noch absolut als "normal"  gelten kann. Diese Simulation normiert wiederum das Thermogramm auf die Standardwerte aus DIN 4108, hält aber den Wasserdampfgehalt der Innenluft konstant und rechnet für 18, 20, 22 und 24 °C innen. Man müßte also gut heizen, um Schimmelbildung zu vermeiden, für Schlafzimmer unrealistisch viel.

Hinweis 1: Diese Methode ist dann sogar ausgesprochen genau, wenn für die Außentemperatur der Tagesmittelwert und keineswegs der momentane Wert genommen wird. Bausubstanz hat nämlich eine sehr hohe thermische Trägheit, die die Temperaturschwankungen außen auf der Innenoberfläche bis auf wenige Zehntelgrad ausmittelt.

Hinweis 2: Die Untersuchung von Wärmebrücken, ob sie Schäden verursachen oder nicht, geschieht ganz grundsätzlich immer von der Seite, wo die Schäden auftreten (könnten): Von innen!


Wärmestrombestimmung und (grobe) Bestimmung des U-Werts aus Thermogrammen

Erinnern wir uns, wie ein Thermogramm überhaupt zustande kommt: Die Unterschiede in der Oberflächentemperatur eines Objekts kommen ja dadurch zustande, daß jeder Bildpunkt im Thermogramm einen Wärmewiderstand hinter sich hat, durch den ein Wärmestrom fließt. Aus den gegebenen Temperaturen beiderseit der Objektoberfläche und aus der Oberflächentemperatur selber können wir damit diesen lokalen Wärmestrom berechnen.

Das funktioniert so: Wir wissen aus dem Thermogramm den Temperaturunterschied zwischen der Umgebung und der abgebildeten Oberfläche. Der Wärmewiderstand zwischen der Oberfläche und der Umgebung ist nun die unbekannte. Wir  können diesen Widerstand alpha in einer Tabelle in der DIN 4108 nachschlagen. Diese Tabell ist allerdings sehr grob. Für Innenaufnahmen ist das dort aufgelistete Alpha einigermaßen realistisch, während es für Außenansichten nur extrem grob ist und von nachgerechneten Fällen um bis zu 70% abweichen kann. Diese Nachrechnung kann aber auch mit den Formeln für Wärmeübertragung an freistehenden Platten aus dem VDI-Wärmeattlas vorgenommen werden, was dann ganz erheblich realistische Werte ergibt. Wegen der setr starken unkontrollierbaren Umwelteinflüsse bei Außenmessungen sollte aber darauf verzichtet werden, wenn es möglich ist.

Für den Wärmeübergang auf Flächen im ganz umschlossenen Räumen kann amn von einem Alpha von 7,6 W/m²K ausgehen, wobei die DIN 4108 und der VDI-Wärmeatlas recht gut übereinstimmen. Schon aus diesem Grund sollten Wärmestrommessungen nur in Innenräumen stattfinden.

Der spezifische Wärmestrom q ist nun:   q =  Alpha * ( Tumgebung - Toberfläche)

Strömt nun Wärme in das System hinein, also in den Platz, wo die Kamera steht, so ist ein Wärmestrom positiv, strömt Wärme aus einem System ab, so ist der Wärmestrom negativ.

Mit dem Wärmestrom können wir nun eine ganze Menge anfangen:

Wir bestimmen den lokalen Wärmewiderstand im Thermogramm und daraus den lokalen U-Wert, wenn wir die Oberflächenwiderstände aus der U-Wert-Defintion berücksichtigen.
Wenn wir den U-Wert kennen, können wir auch den Energiebedarf berechnen, der zu Aufrechterhaltung der Temperaturdifferenzen notwendig ist.
Und wenn wir den Energiebedarf berechnet haben, ist es nicht mehr weit bis zur Berechnung der Energiekosten und der CO2-Produktion durch die Energieerzeugung.

Hinweis: Die Genauigkeit des ganzen Berechnungsverfahrens hängt davon ab, wie genau das Alpha zwischen Objektoberfläche und Umgebung bei der Aufnahme bekannt ist. Oftmals läßt sich dieses Alpha nur recht grob bestimmen, deshalb ist auch die Genauigkeit des Meßverfahrens begrenzt. Ein Hinweis darauf  ist in der Auswertung unbedingt erforderlich.


Hilft Ihnen Fornax weiter ? Reden wir miteinander: dittie(at)thermografie.de oder direkt 02244 / 90 49 806  (at) bitte durch @ ersetzen

Hinweis Diese Webseite dient der Information, was meine Software Fornax für die Thermografie ist und kann keine richtige Schulung oder ersetzen. In den Schulungen wird das ganze Know How, was hinter dieser Webseite steht, vermittelt. Ich lade Sie herzlich ein, an den Schulungen zur Thermografie-Software Fornax teil zu nehmen.

Ich verkaufe die Software auch nicht selber. Wenn sie selber eine Thermografie-Kamera von Jenoptik betreiben und dazu mit Fornax arbeiten möchten, dann wenden Sie sich an InfraTec, die den Vertrieb übernommen haben.

Wichtig: Die Thermografie-Software Fornax arbeitet mit dem Thermografieformat von Jenoptik zusammen, das an der Dateiendung .irb zu erkennen ist. Das ist historisch bedingt, weil ich selber vor 15 Jahren mit einer Kamera dieses Herstellers angefangen hatte und es damals halt nichts brauchbares gab. Die Software kann leider mit den IR-Kameras anderer Hersteller nicht zusammenarbeiten, weil jeder Hersteller sein eigenes, nicht öffentlich dokumentiertes Format hat. Da kann ich nichts machen, solange es kein offenes und dokumentiertes, gemeinsames Thermografieformat gibt. Bitte keine Anfragen deswegen.
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