Thermografie hilft dem Sanitär- und Heizungshandwerk, Fehler zu orten und Schäden und damit Folgekosten zu vermeiden.

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Die Thermografie kann für das Sanitär und Heizungshandwerk erhebliches leisten, aber dazu ist erhebliche Sachkenntnisse in Bauphysik, Bautechnik und Anlagentechnik erforderlich. Wenn Sie die Thermografie riskanterweise nicht auf eigene Faust betreiben wollen, nehmen die Dienstleistung eines Sachverständigen für Thermografie in Anspruch.


 Heizungsanlagen

Wärmequellen Warm wird in der Hütte, wenn es Oberflächen gibt, die eine gegenüber der Raumtemperatur angehobene Temperatur haben. Die abgegebene Wärmemenge wird dann aus der Temperaturdifferenz multipliziert mit der erwärmten Fläche bestimmt. Mittels der Thermografie lassen sich etliche Funktionen und Fehler an Heizkörpern und Öfen direkt sichtbar machen:

Zu geringe Durchströmung bei Heizkörpern
Ungleichmäßige Durchströmung
Ortung von Strömungsblockaden, wenigstens grob
Messung von Oberflächentemperaturen und Check der Dimensionierung
Ortung von Gefahrenquellen an Öfen

Dieser Heizkörper ist in einem Einrohrsystem eingefügt und wird nur sehr gering durchströmt. Die geringe Durchflußmenge läßt nur die erste Rippe warm werden. 
Nach Schließen aller anderen Heizkörper im Einrohrkreis wird der Heizkörper wärmer, aber erwärmt sich auch nicht vollständig: Somit ist eine allgemeine Durchströmungsblockade in diesem Heizkreis nachgewiesen.
Große Unterschiede zwischen Vor und Rücklauf lassen bei voll geöffnetem Heizkörperventil auf eine sehr geringe Durchströmung des Heizkörpers schließen.
Dieser Ofen erwärmt den Kamin und den Ofenkörper selber auf annehmbare Werte, wobe aber die Ofentür selber extrem heiß wird und eine erhebliche Verbrennungsgefahr sowie eine sehr ungleichmäßige Abstrahlung  erzeugt.
Dieser Kachelofen wird großflächig und gleichmäßig erwärmt und erzeugt so bei guter Heizleistung eine angenehme Temperaturverteilung.

Nicht immer ist es
die Heizung		 Manche Klage über die schlechte Beheizbarkeit von Räumen ist nicht durch eine Fehlfunktion der Heizung bedingt! Für eine behagliche Innentemperatur ist immer ein Gleichgewicht aus Wärmezufuhr aus der Heizung mit derr Wärmeabgabe nach außen  verantwortlich. Übermäßiger luftaustausch, also Zugluft oder auch mehr oder weniger deutliche Dämmungsmängel können ebenso dafür sorgen, daß eine an sich voll funktionsfähige Heizung nicht nachkommt.

In diesem Beispiel wurde eine zu geringe Heizleistung  bemängelt. Es stellte sich jedoch heraus, daß die Heizung ordnungsgemäß funktionierte, aber die Dämmung grob fehler- und lückenhaft war.



 Funktion von Fußboden-, Decken- und Wandheizungen

Thermografie ist das Meßmittel zum Zweck, wenn es um die Erfassung von Heizanlagen geht, die in die Bausubstanz eingelassen und damit auf direktem Weg unzugänglich sind. Dabei wird das thermografische Prinzip dadurch besonders begünstigt, indem sich die Wärme aus der Heizung direkt durch feste Bausubstanz zur Oberfläche hin ausbreitet, weil es hier ja angestrebt ist, diese Wärmeübertragung so effektiv wie möglich zu machen.

Fußbodenheizung
und Co
Das Thermogramm zeigt eine ganz typische Fußbodenheizung bestehend aus einem im Estrich verlegten Schlauch, der zu einer Doppelspirale aufgerollt ist. In der Raummitte lassen sich die Wendeschleifen gut erkennen.

Je länger ein Fußbodenheizkreis von Heizwasser durchströmt wird, desto mehr heizt er sich auf, um sich nach etwa einer Stunde der Endtemperatur anzunähern: Hier zwei Heizkreise im Vergleich, wo der rechte ca. 40, der linke ca 10 Minuten vor der Aufnahme in Betrieb ist.

Wichtig: Das variiert sehr mit der Verlegungstiefe und der Dicke des Heizestrichs.

Wenn ein Heizkreis unzureichend durchströmt wird, so gibt er seine Wärme schon auf den ersten Schleifen an den Raum ab und der Rest der Heizschleifen bleibt kalt.
Heizkreise ohne Regelnung parallel zu betreiben, ist eine riskante Angelegenheit: Hier wird die hinterste Heizschleife auf Kosten der beiden vorderen deutlich besser durchströmt, weil sie einen geringeren Strömungswiderstand aufweist.
So sieht das typische Erscheinungsbild einer elektrischen Fußbodenheizung aus: Die Heizschleife wird durch einen sehr eng verlegten Widerstandsdraht gebildet, der als Modul sehr flach unter die Oberfläche verlegt wird.

Heizkreisverteiler Die Visualisierung von Temperaturen ist zur Funktionsanalyse von komplexeren Heizanlagen sehr hilfreich. Hier kann zeitlich und örtlich sehr hoch aufgelöst die jeweilige Temperatur am Ort gemessen werden, das alles berührungs- und damit störungsfrei und unbeeinflußt.

Die gleichmäßig erwärmten Stellmotoren am Verteiler zeigen, daß alle sechs Heizkreise von den Thermostaten aufgefahren wurden: Der Heizkreis ganz links ist aber dennoch nicht durchströmt: Ursache ist ein unbeabsichtigt geschlossenes Rücklaufventil.
Die Heizkreise 2 und 3 von rechts zeigen ein seltsames Verhalten: Heizkreis 2 ist offensichtlich warm und damit durchströmt, obwohl der Stellmotor kalt und damit geschlossen ist: Das Ventil ist defekt und dichtet nicht. Heizkreis 3 hat einen warmen Stellmotor wird, aber nicht durchströmt: Hier lag eine Vertauschung der Stellantriebe vor.

Thermografie von
Regelschwankungen		 Mit Hilfe der Thermografie von Fußbodenheizungen können auch bauphysikalische Sachverhalte geklärt werden, die auf den ersten Blick wenig mit der eigentlichen Haustechnik zu tun haben. Hierbei ist insbesondere interessant, wie kompatibel das Verhalten der Haustechnik mit den thermischen Ansprüchen der anderen Bausubstanz ist.

Bei mildem Wetter von +8°C außen wird nicht viel Wärme benötigt, die Zentralheizung der Wohnanlage hat die Temperaturen am Heizkreisverteiler stark heruntergeregelt. Es sollte mit dieser Messung nach der Ursache von Rissen im Parkettboden gesucht werden.
Bei Frostwetter von -5°C außen regelt die Steuerung der Heizung die Temperaturen im Heizkreisverteiler stark hoch, so daß die Temperaturen in den Heizkreisen so stark ansteigt, daß das Holzparkett darüber zu stark ausgetrocknet wird und reißt.

Deckenheizungen Deckenheizungen heizen durch Abgabe von Infrarotstrahlung nach unten. Sie sind gerade zur Beheizung von großen, eher kühlen Räumen geeignet, weil die abgegebene IR-Strahlung erst durch feste Oberflächen absorbiert wird und dadurch der heizeffekt entsteht - die Raumluft selber wird kaum erwärmt.

Typisches Beispiel für eine  in die Decke installierte Heizung. Die große Fläche und die mäßige Oberflächentemperatur sorgen für eine effiziente Beheizung des hohen Raums durch IR-Abstrahlung. Dummerweise ist das Gebäude unzureichend gedämmt, so daß auch erhebliche wärmemengen nach außen durch das Dach abgegeben werden.
Hohe Industriehalle, die mit einer Strahlungsdeckenheizung ausgestattet ist. Um die notwendige Heizleistung trotz der recht kleinen Heizoberflächen zu erzielen, muß mit einer energetisch ungünstigen hohen Vorlauftemperatur gefahren werden.
Nicht nur Heizen, auch Kühlen geht mit Wärmetauscherflächen, die in die Decke eingeladssen sind. Gerade in gut gedämmten Gebäuden mit größerer Abwärmeproduktion innen, wie z.B. morderne Verwaltungsbauten, wird gerade im Sommer die notwendige Kühlung erreicht.
Wandheizungen Großflächige Strahlungsheizungen wie Wandheizungen breiten sich immer mehr aus, weil sie durch ihre kachelofenähnliche Heizfunktion ein angenehmes Raumklima erzeugen. Problematisch wirds dann, wenn so eine geheizte Wand auch noch anders als nur zum heizen benutzt werden soll:

Das Thermogramm zeigt eine Wandheizung: Die einzelnen Heizleitungen werden in die Wand verlegt, hier aber mit eher zu großem Abstand: Ohne Thermografie wirds problematisch, ein Loch in die Wand zu bohren. Zudem ist die Heizleistung durch die geringe Flächendichte etwas ungleichmäßig und eventuell zu begrenzt.
Viele moderne Wandheizungen benutzen vorgefertigte Heizflächen, die in die Wand eingearbeitet werden. Hier liefert die Thermografie Informationen, wie gleichmäßig das funktioniert und wo ohne Beschädigung der Heizleitungen gebohrt werden darf.


 Bohrlochbestimmung

Es kann zum ganz schönen Problem werden, wenn man in einen Fußboden Löcher bohren muß, wenn in diesem Fußboden eine Fußbodenheizung verlegt ist. Sehr viele Fußbodenheizungen bestehen aus einem mehr oder minder flexiblen schlauch, der in den estrich verlegt und eingegossen worden ist. Verlegeart und Position sind alles andere als wohldefiniert und ausgemssen - mit reinem Abmessen nach Plan kommt man hier im Allgemeinen nicht weiter. Thermografie macht die Heizschleifen aber zumindest vorrübergehend gut sichtbar, so daß eine recht genaue Positionierung von Bohrlochpositionen möglich ist.

Dieser Heizkreis befindet sich noch in der Anheizphase, dennoch ist durch gute Durchströmung jeder Abschnitt des Heizkreises klar erkennbar und damit eine Bohrlochbestimmung sehr sicher.
Dieser Heizkreis besthet aus flexiblem Schlauch in Estrich verlegt, was wegen der unregelmäßigen Verlegung der Heizschleifen schon ein teilweise chaotisches Bild erzeugt: Ganz wichtig bei der Bohlochbestimmzung ist, daß man wirklich jede Stelle des Heizkreises sieht und nicht nur vermutet.
Dieser Heizkreis ist von der Wärmeabgabe her überdimensioniert: Die letzten Meter der Rücklaufleitung ist zwischen den heißen Vorlaufleitungen im Randbereich nicht erkennbar. Hier kann nur dann sicher gebohrt werden, wenn die Verlegeart des Heizkreises völlig klar ist. Einfach in die Mitte zwischen zwei gut sichtbare Leitungen bohren würde hier im Randbereich die fast kalte Rücklaufleitung zerstören.


 Hilfe bei der Leckageortung

Warnhinweis !
Leckageortung alleine mit Thermografie ist eine mehr als riskante Angelegenheit. Die mittlere Erfolgsaussicht liegt irgendwo bei einem von drei Fällen. Daher muß Thermografie meist mit mehreren Ortungsmethoden kombiniert werden.
Leckageortung Thermografie zur Leckeortung: unter Bestimmten Vorraussetzungen liefert auch die Thermografie wichtige Hinweise zum Auffinden einer Leckage, weil sich in der Nähe des Schadens auffällig warme oder kühle Stellen zeigen, die sich zeitlich verändern:

Wasser kann nicht einfach spurlos verschwinden und ganz woanders wieder auftauchen - es gibt immer einen Trend
Wasser muß die Bausubstanz berühren, die von der sichtbaren Oberfläche aus thermografiert wird.
Durch innere Luftschichten und Schächte kann keine Thermokamera hindurchschauen.
Bei verdächtigen Temperaturänderungen müssen alle Ursachen bis auf eine ausschließbar sein, wenn es mehrere gibt.
Das Leckwasser muß entweder wärmer oder kälter als die Bausubstanz sein oder an der Oberfläche verdunsten.
Es muß genug Wasser auslaufen, so daß es nicht sofort die Temperatur der Bausubstanz annimmt.

Die  Anschlußdichtung dieser Toilette an das Abwasserrohr ist eingerissen, so daß ständig kaltes Wasser im Siphon in den Hohlraum der Vorwand eindringen kann. Der Temperaturunterschied reicht hier aus, um die Wand snachweisbar abzukühlen.
Das Thermogramm zeigt einen sehr bizarren Fall einer Leckage: Ursache ist ein undichter Duschtassenabfluß im Stockwerk darüber, der sich durch längeres Laufenlassen von Heißwasser als wärmer werdender Fleck bemerkbar macht. Der Verdunstungskranz kommt dadurch zustande, daß urlaubsbedingt vorm Ortstermin 14 Tage nicht geduscht wurde und sich das Wasser vorher per Kapillartransport ausgebreitet hat.
Wenn Wasser in größeren Mengen unter einem dampfdichten Bodenaufbau ausströmt, so steigt es bei der nächstbesten kapillaraktiven Fläche auf, um an der Raumluft zu verdunsten. Im Trend ist die Verdunstung um so intensiver, je näher eine Verdunstungszone am Ort des Lecks liegt.

Leitungsortung Die Ortung von Leitungen funktioniert dann besonders gut, wenn diese Leitungen direkt ohne Luftschicht in die Bausubstanz eingebettet sind und das Wasser in diesen Leitungen entweder deutlich wärmer oder kälter als die Bausubstanz ist. Im Bedarfsfall kann man auch Kaltwasserleitungen mit Heißwasser spülen.

Natürliche Diffusion macht eine gesuchte Rohrschleife nur andeutungsweise sichtbar
 Thermogramm nach Abdrehen von Kaltwasser und 5 Minuten Heißwasserlauf Thermogramm nach 15 Minuten Heißwasserlauf Der gesuchte Rohrbogen wird sogar nach Ende des Heißwasserlaufs noch besser sichtbar.

Denkste ! Die Thermografie zur Leckortung unterliegt zahlreichen Störungen, Widersprüchen oder Mehrdeutigkeiten. Auffallende Erwärmungen oder Abkühlungen können auch ganz andere Ursachen als einen ungewollten Wasseraustritt haben. Bevor Bausubstanz geöffnet und damit zerstört wird, ist es immer notwendig, soviele Störeinflüsse wie möglich auszuschließen.

Bei dieser Fußbodenheizung führt einerseits eine geringe Estrichdeckung, andererseits ein sehr nahes Aneinanderliegen von zwei Heizleitungen zu auffallend erwärmten Stellen, obwohl der Fußbodenheizkreis völlig intakt ist.
In diesem Beispiel ist eine Zweigleitung nachträglich an eine ursprünglich im Boden verlaufende Heizleitung angeschlossen worden, wobei weder die Rohrisolierung noch der Estrich wieder vollständig hergestellt wurden: Es wird durch den heißen Fleck eine Leckstelle vorgetäuscht, obwohl diese Konstruktion dicht ist.

Richtlinien des VATh Wichtig: Aufgrund dessen, daß der Einsatz von Thermografie zur Leckageortung eine nicht hinreichende Ortungssicherheit bietet, hat der Verband für angewandte Thermografie VATh e.V. Richtlinien für die Leckortung mittels Thermografie erarbeitet. Um eine Haftung durch Fahrlässigkeit zu vermeiden, ist eine Beachtung dieser Richtlinien dringend empfehlenswert.

Hinweis: Leckortung ist wegen der oft vorhandenen Mehrdeutigkeiten in der Thermografie eine komplizierte und etwas riskante Angelegenheit. Wer Thermografie zur Leckortung einsetzen möchte, sei auf die diversen Schulungen zum Thema Bauthermografie hingewiesen.
 

  Beurteilung von Trocknungsprozessen

Funktionsprinzip Die Grundlage der Thermografie von Verdunstungs- und Abtrocknungsprozessen ist die Abkühlung der Oberfläche, an der Wasser in den dampfförmigen Zustand übergeht. Für diese Verdampfung wird Energiebenötigt, die hauptsächlich der massiven Bausubstanz entnommen wird und die sich dann als Temperaturabsenkung äußert. Diese entnommene Energie wird durch wärmeleitung durch die Bausubstanz und durch Wärmeübergang aus der Umgebungsluft sowie Einstrahlung ersetzt , so daß sich ein dynamisches Gleichgewicht aufbaut.
Anwendungen Wenn eine feuchte Oberfläche von der Wasserzufuhr abgeschnitten wird, so setzt ein Abtrocknungsprozeß ein. Zuerst verdunstet noch viel Wasser an der Oberfläche, die entsprechend kühl aussieht, dann nimmt die Verdunstung mit zunehmender Abtrocknung ab. Zum Schluß ist die Verdunstungsabkühlung so gering, daß sie in anderern Effekten, z.B. Wärmebrücken untergeht.  

Aus Intensität der Verdunstungsabkühlung und der Randform der Verdunstungszone läßt sich zumindest klassifizierend auf den Abtrocknungsgrad schließen:

Die Verdunstungszone, die zum Aufnahmezeitpunkt mit weiterem Wasser beschickt wird, hat einen ziemlich scharfen und unregelmäßigen Rand. Die Temperaturdifferenz zur trockenen Umgebung beträgt bis zu mehreren Grad je nach allgemeiner Luftfeuchte.
Eine Verdunstungszone, die ein bis zwei Wochen von der Wasserzufuhr abgesperrt ist und demzufolge schon seit dem trocknet, erscheint schon gleichmäßiger und mit unschärferem Rand, wobei auch die Temperaturdifferenz nur noch ein Grad und weniger beträgt.
Eine praktisch abgetrocknete Durchfeuchtung stellt sich nach ca. 4 bis 6 Woche ein, wenn nicht nachgeholfen wird: dann ist die Abkühlung durch Verdunstung praktisch nicht mehr von einer Wärmebrücke zu unterscheiden. Hier muß elektronisch nachgemessen werden, ob noch ein erhöhter Feuchtegehalt vorliegt.
Diese kurze Zeitsequenz dokumentiert einen Abtrocknungsprozeß verschiedener Baustoffe über 5 Tage. Die anfängliche starke Verdunstungsabkühlung hängt sehr stark vom Durchfeuchtungsgrad und vom Kapillartransport an die Oberfläche ab.

Wichtig: Um aus dem Erscheinungsbild von Verdunstungszonen auf Art, Tempo und Intensität einer Durchfeuchtung zu schließen, setzt erhebliches Training voraus und ist keineswegs selbsterklärend. Hier empfehle ich entsprechende Schulungen und die Literatur ("Bauphysik, Bau & Energie" von Christoph Zürcher / Thomas Frank, Kapitel 3, 3. Auflage im VDF-Hochschulverlag der ETH Zürich, 2010 und "Grundlagen der Grenzschichtmeteorologie" von Helmut Kraus, Springer-Verlag 2008), wenn man selber als Thermografieexperte unterwegs ist. Für alle anderen: Das gehört zu einer soliden Thermografenausbildung.

Hinweis: Die Untersuchung von Durchfeuchtungen geht gerade im Sommer besonders gut: durch die höheren Temperaturen und die intensiveren Niederschläge ist dann die Verdunstung intensiver als im Winter.


 Bauwerksabdichtungen

Feuchtigkeit in Bauwerken gehört zu am weitest verbreiteten Schäden im Bauwesen überhaupt. Es ist aber oft nicht klar, ob die Ursache für einen Feuchteschaden durch einen Schaden an der Haustechnik, speziell einem Leitungsleck oder durch einen Schaden am Bauwerk bedingt ist. Durch die Thermografie der Schadensstelle und durch die Art des Erwärmungs-, Abkühlungs- oder Verdunstungsbildes läßt sich hier schon eine Ursachenklassifizierung erreichen.

In diesem Beispiel ist eine feuchte Ecke in einem Kelleraum zu sehen, vor dem eine Abwasserleitung in einem verkleideten Schacht verläuft. Durch diese Abwasserleitung läuft täglich viel Wasser, dagegen zeigt die Verdunstungsstelle schon deutliche Abtrocknungsspuren, eine undichte Leitung scheidet also als Ursache aus.
Hier bringt die Thermografie einen zugemauerten und verputzten Schacht zum Vorschein in den feucht-kalte Luft eingedrungen ist und Kondensat ausgefallen ist. Dieses Kondenswasser ist zum Boden des in Vergessenheit geratenen Schachts gelaufen und durchfeuchtet den Fußpunkt.

Wichtig: Die Thermografie und die Begutachtung von Schäden an Gebäuden ist das Aufgabengebiet von Bausachverständigen. Neben den kenntnissen der bauphysikalischen Verhältnisse bei Verdunstung, Kondensation, Diffusion und Kapillartransport ist hier auch bautechnisches Fachwissen unabdingbar. Hier sei wieder auf die Ausbildungsschulungen zum Bauthermografen, hier insbesondere der Stufe 2 verwiesen.


 Was Thermografie nicht kann

Thermografie ist ein abbildendes Verfahren, daß zunächst erstmal eine einsehbare Oberfläche abbildet.

Dabei folgt das thermische IR-Licht genau denselben Gesetzen wie sichtbares Licht, was man sieht kann man auch thermografieren. Die Aussagekraft der Thermografie beruht darauf, daß das Temperaturbild von unterschiedlichen Wärmeströmen durch jeden Pixel des Bildes erzeugt wird. Diese lokalen Wärmeströme werden von dem beeinflußt, was sich unterhalb der Oberfläche befindet. Thermografie funktioniert in folgenden Fällen nicht:

Mit Thermografie kann man nicht durch Luftschichten gucken
Wenn kaum Temperaturunterschiede gibt
Irgendwas in hohlen Schächten ist nur dann sichtbar, wenn die Schachtwände mit betroffen sind
Wenn etwas sehr tief unter einer Oberfläche liegt
Wenn recht wenig Wasser durch massives Material fließt, z.B. Sickerwasser durch einen Riß
Thermografie auf blanken Metalloberflächen ist unmöglich und auf sehr glatten Oberflächen schwierig (Fliesen, Glas)


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Hinweis Diese Webseite dient der Information, was Thermografie ist und kann keine richtige Schulung oder erst recht ein Lehrbuch ersetzen. In den Schulungen wird das ganze Know How, was hinter dieser Webseite steht, vermittelt. Ich lade Sie herzlich ein, an den Tagungen, Seminaren, Kursen und Schulungen zum Thema Thermografie, ihren Anwendungen und Einsatzgebieten teilzunehmen.
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