Bauthermografie: …auch die Software ist wichtig!

Kompakt informieren

• Ebenso wichtig wie eine Thermografie-Kamera ist die Auswertungs-Software, denn sie hilft, Wärmebilder zu analysieren und zu interpretieren.
• Das Leistungsspektrum im Kamera-Lieferumfang enthaltener Software ist zwar unterschiedlich – für die meisten Anwendungsfälle jedoch ausreichend. Zusätzliche Funktionswünsche decken speziell für die Gebäudeanalyse konzipierte Bauthermografie-Programme ab.
• Auch die beste Thermografie-Software kann fach­liches Know-how nicht ersetzen. Sowohl bei der Aufnahme als auch bei der Auswertung sind spezielle Fachkenntnisse erforderlich.

Thermogramme – so die korrekte Bezeichnung für Thermografie-, Infrarot- oder Wärmebilder – enthalten vor allem präzise Temperaturinformationen. Mit der in der Regel im Kamera-Lieferumfang enthaltenen Auswertungssoftware lassen sich aber mehr Informationen aus einem Thermogramm herausholen, als nur die Temperatur jedes einzelnen Bildpunktes: So können anschauliche Messwertreihen und Diagramme erstellt werden, die einen räumlichen oder zeitlichen Temperaturverlauf dokumentieren.

Sind bauphysikalische Kenngrößen, Material- und Klimadaten bekannt, lassen sich Kondensationspunkte und damit schimmelgefährdete Bereiche oder Wärmebrücken an Gebäuden lokalisieren. Mit spezieller Bauthermografie-Software lässt sich sogar das bauphysikalische Verhalten von Bauteilen und Gebäuden simulieren. Thermografie-Programme können Thermogramme am PC-Monitor anzeigen, modifizieren, optimieren, organisieren, analysieren, Digitalfotos gegenüberstellen, respektive mit diesen überlagern und zu einem nachvollziehbaren Thermografie-Bericht zusammenstellen. Erst die Auswertungssoftware macht eine ThermografieKamera zu einem wirkungsvollen Kontroll-, Instandhaltungs- und Analysewerkzeug.

Von der Aufnahme zum Report

Mit dem Drücken des Auslöseknopfes wird das von der Kameraoptik erfasste Wärmebild oder eine Bildsequenz auf einen internen FlashSpeicher und/oder einen externen Speicher (in der Regel eine SD-Karte) in einem herstellerspezifischen oder einem erweiterten allgemeinen Datenformat abgelegt. In der Datei enthalten sind, neben den radiometrischen Infor­mationen (bei Kameras mit Digitalfoto-Funktion auch die visuellen Bilddaten), die Auf­nahmezeit und das -datum, eine individuelle Bildnummer sowie Kamera-Einstelldaten zum Zeitpunkt der Aufnahme (Entfernung Kamera-Objekt, Luft-/Strahlungstemperatur, Kalibrierdaten etc.).

Von der Kamera in den PC übertragen ­werden die Daten wie bei einer gewöhnlichen Digitalkamera per Datenkabel oder Kartenleser. Danach können eine oder mehrere Bilddateien in das Programm geladen, optimiert und ausgewertet werden. Ist das Bild beispielsweise aufgrund eines ungünstigen Aufnahmewinkels verzerrt, kann es bei einigen Programmen perspektivisch entzerrt werden, ohne dass die Möglichkeit radiometrischer Messungen oder Korrekturen verloren geht. Das gilt teilweise sogar für unscharfe Thermogramme, wobei das „Scharfrechnen“ Erfahrung und Know-how erfordert.

Mithilfe der Auswertesoftware können Farbskalen und -paletten über das gesamte Bild oder nur lokal in einem bestimmten Bereich verändert werden (siehe unten). Sogenannte ROIs (Regions of Interest), das sind im Thermogramm über Punkte, Linien oder Flächen definierte Messbereiche, 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, Zeitdiagramme verdeutlichen den Verlauf von Durchschnitts-, Minimum- und Maximumwerten ­innerhalb eines bestimmten Zeitabschnitts. Besonders interessante Bereiche im Thermogramm lassen sich mit Hinweispfeilen oder anderen Markierungen hervorheben und ­beschriften.

Thermogramme, Tabellen und Diagramme können mit individuellen Kommentaren ver­sehen werden. Ebenso lassen sich Infrarotaufnahmen visuellen Digitalfotografien für Vergleiche gegenüberstellen oder mit diesen überlagern, um Sachverhalte besser verdeutlichen zu können. Mit der „Reportgenerator“-Funktion lassen sich all diese Komponenten zu einem ausführlichen Thermografie-Bericht zusammenstellen, den man als DOC- oder PDF-Datei exportieren kann.

Alles eine Frage der Einstellung?

Damit man aus den Tausenden von Temperatur-Messwerten eines Thermogramms überhaupt etwas herauslesen kann, wird der vom Kamera-Detektor aufgezeichneten Signalstärke ein Temperaturwert zugeordnet und dieser mit einem Grau- oder Farbwert belegt. Damit der Betrachter unmittelbar sieht, welche Temperatur welcher Farbe entspricht, wird seitlich oder unterhalb des Bildes eine Farbskala abgebildet. Dadurch lassen sich Temperaturen schnell ablesen. Infrarotaufnahmen werden stets mit den kompletten radiometrischen Informationen, also mit allen vom Kamera-Detektor erfassten Einstrahlungsdaten gespeichert.

Die Temperatur-Spreizung (Span), d. h. die zum jeweiligen Messobjekt passende Einstellung des Temperatur-Messbereichs der Kamera vor Ort wird dadurch unproblematisch, weil sie später im Auswertungsprogramm verändert werden kann. Ein zu helles, zu dunkles, zu kontrastarmes oder völlig übersteuertes Thermogramm lässt sich dadurch korrigieren. Auch der Emissionsgrad (materialspezifischer Wärmeabstrahl-Kennwert) von Thermogrammen lässt sich mit der Software nachträglich modifizieren, ohne dass Informationen verloren gehen oder verfälscht werden. Deshalb gehören die Einstellung der Temperaturskala oder des Emissionsgrades zum Standardrepertoire von Thermografie-Programmen.

Damit ein kontrastreiches Bild entsteht, muss noch eine passende Verteilung der Farbwerte (Farbpalette) innerhalb des eingestellten Temperatur-Messbereichs festgelegt werden. Auch das lässt sich nachträglich verändern. Abhängig davon, welche Bildaussage mit dem Thermogramm erzielt werden soll, kann es nachträglich eher warme Rot- und Gelb­töne oder eher kühle Grün- und Blautöne erhalten. Das ist übrigens auch der Grund, weshalb Gebäudebesitzer von unseriösen Thermografie-Dienstleistern leicht in die Irre geführt werden können: Rot wird bei Außen- bzw. Blau bei Innenaufnahmen mit „schlecht“ gleichgesetzt, was jedoch nicht generell zutrifft.

Inhalte eines Thermografie-Berichts

Struktur, Inhalt und Umfang eines Thermografie-Berichts, respektive eines Ergebnisprotokolls, hängen von der konkreten Aufgabe ab. Alle für die Messung relevanten Parameter sind genau zu dokumentieren, um eine Reproduzierbarkeit der Messung und der Ergebnisse auch durch Dritte zu ermöglichen. Folgende Informationen sollte ein Thermografie-Bericht deshalb in jedem Fall enthalten: Die Aufgabenstellung, den Auftraggeber, den Auftragnehmer und die Teilnehmer, ferner Klimadaten (Innen-und Außentemperatur, reflektierte Temperatur, ggf. relative Luftfeuchte, Wetter, Sonneneinstrahlung, Wind etc.), Objektdaten (Adresse, Gebäudetyp, einen Lageplan mit Himmelsrichtung, die Konstruktionsweise und Materialien der Gebäudehülle, das Gebäudealter, ggf. durchgeführte Renovierungsarbeiten sowie das Heizsystem), Kameradaten (Hersteller, Kameramodell, technische Daten), Bildinformationen zu jedem Thermogramm (Datum und Aufnahmezeit, Farbpalette, Temperaturskala, Emissionsgrad etc.).

Sinnvoll ist es, bei vielen Aufnahmen in einen Grundriss den Aufnahmestandpunkt mit Blickrichtung einzutragen. Jedes Thermogramm sollte durch ein Digitalkamera-Foto ergänzt werden und der besseren Vergleichbarkeit wegen im Bericht eine einheitliche Temperaturskalierung aufweisen. Wesentlich ist natürlich eine Auswertung der Thermogramme mit individueller Erläuterung und Bewertung, wobei der Inhalt so verfasst sein sollte, dass er auch für Laien verständlich ist. Bei Problembereichen (Wärmebrücken, feuchte Stellen etc.) sollten Vorschläge zu deren Beseitigung enthalten sein. Abschließend sollte eine Schlussfolgerung und Zusammenfassung, bezogen auf die konkrete Aufgabenstellung den Thermografie-Bericht abschließen. Bei längeren Berichten ist ein Inhalts- und Stichwortverzeichnis sinnvoll.

Das sollte die Software können

Der Funktionsumfang von Thermografie-Software, die (teilweise in Form von Viewern = „Anzeigeprogrammen“) kostenfrei heruntergeladen werden kann, respektive mit der Kamera mitgeliefert wird, ist recht unterschiedlich. Deshalb sollte man auf folgende Merkmale besonders achten:

Da ist zunächst der Anbieter, der bei der Wahl der richtigen Kamera/Software auch eine wichtige Rolle spielt. Über die Web-Adresse sollte ersichtlich sein, ob auch Kunden aus dem BAU-/TGA-Bereich Kameras und Software einsetzen und ob Schulungen angeboten werden.

Die Einsatzbereiche geben an, für welche Bereiche sich die Software eignet (Bearbeitung, Analyse, Reporting etc.). Ferner ist wichtig, für welche Kameramodelle des Anbieters die Software eingesetzt werden kann (alle oder nur bestimmte Modelle). Angesichts zahlreicher Fachbegriffe ist es für den Anwender einfacher, wenn die Software auch in deutscher Sprache verfügbar ist.

Zum Standard nachträglicher Einstellungen gehören z.B. die Modifizierung der Farbpalette sowie des Temperaturlevels/-bereichs. Wichtig für die Bildbearbeitung sind Werkzeuge wie Drehen, Spiegeln, Entzerren, die Einbindung bzw. Überlagerung von Realbildern sowie die Bild­sequenz-Bearbeitung.

Bei der Analyse von Thermogrammen sind die Anzeige von Werten wie Emissionsgrad, Transmissionsgrad, Temperatur, Differenzbild, Isothermen oder ROIs von Interesse. Eine Alarm-Funktion sollte auf problematische Taupunkte und damit potenziell schimmel­gefährdete Bereiche sowie auf Wärmebrücken hinweisen.

Bei der Erstellung von Berichten sollten die Thermogramme durch aussagekräftige Listen, Skalen, Diagramme und individuelle Kommentare ergänzt werden. Layout-Vorlagen beschleunigen die Berichterstellung und sollten unter anderem auch die Möglichkeit bieten, das eigene Firmen-Logo einzubinden.

Schnittstellen, wie ASCII, TXT, DOC, XLS, PDF sowie ein Pixelbild-Export (BMP, JPG, TIF…) ermöglicht die Weiterbearbeitung und den ­digitalen Austausch von Text- und Bildinfor­mationen.

Der Support sollte per Telefon, Fax, E-Mail oder Fernwartung möglich sein und nach Möglichkeit auch ein Online-Forum beinhalten.

Von den Anbietern angegebene Alleinstellungsmerkmale heben die Besonderheiten der Software hervor. Sofern auch eine bauthermografie-spezifische Software angeboten wird, ist dies angegeben.

Kein Ersatz für fachliches Know-how

Ohne Software keine Analyse und Auswertung – und ohne diese sind Thermogramme für den Kunden wertlos. Der Leistungsumfang im Kamera-Lieferumfang enthaltener Software ist zwar unterschiedlich – für die meisten Anwendungsfälle jedoch ausreichend. Zusätzliche Funktionswünsche können beispielsweise speziell für die Gebäudeanalyse konzipierte, optio­nale Bauthermografie-Programme wie etwa Flir BuildIR oder Fornax von InfraTec abdecken: Sie können bauphysikalische und energetische Prob­leme im Detail aufdecken, U-Werte, Wärmeströme oder Energiekosten berechnen, Simulationen durchführen und auch umfangreiche Inspektionsberichte erstellen.

Trotz aller Werkzeuge, Funktionen und ­Automatismen sollte man sich stets bewusst sein, dass auch die beste Thermografie-Software fachliches Know-how nicht ersetzen kann. Sowohl bei der Aufnahme als auch bei der Auswertung sind Kenntnisse aus den Be­reichen Optik, Wärmestrahlung, Wärmeleitung, Materialkunde etc. und nicht zuletzt der Bau- und Haustechnik erforderlich. Andernfalls kann man schnell zu Fehlschlüssen kommen. Marian Behaneck

Thermografie-Kameras

In TGA 10-2011 wurden in einer Marktübersicht 19 Thermografie-Kameras in zwei Preisklassen vorgestellt und aufgezeigt, wie die Kameras funktio­nieren und worauf man beim Kauf achten sollte. Webcode 331748

Fachliteratur/Quellen (Auswahl)

[1] DIN EN 13187 Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden – Nachweis von Wärmebrücken in Gebäudehüllen – Infrarot-Verfahren. Berlin: Beuth Verlag, Mai 1999

[2] DIN 54162 / DIN EN 473 Zerstörungsfreie Prüfung – Qualifizierung und Zertifizierung von Personal für die thermografische Prüfung – Allgemeine und spezielle Grundlagen für Stufe 1, 2 und 3. Berlin: Beuth Verlag, September 2006 / September 2008

[3] Fouad, N.A.; Richter, T.: Leitfaden Thermografie im Bauwesen. Stuttgart: Fraunhofer IRB Verlag, 2009

[4] Schuster, N., Kolobrodov, V.G.: Infrarotthermographie. Berlin: Wiley, 2004

[5] Wagner, H.: Thermografie – Sicher einsetzen bei der Energieberatung, Bauüberwachung und Schadensanalyse. Köln: Verlagsgesellschaft Rudolf Müller, 2011

[6] Weinreich, B.: Auf der Suche nach heißen Spuren, aus: Aachen: Photon Holding, Photon Profi, 8-2009

Weitere Infos im Web (Auswahl)

[7] http://www.thech.ch Thermografie Verband Schweiz

[8] http://www.thermografie.co.at Österr. Gesellschaft für Thermografie

[9] http://www.thermografie.de/handwerk.htm Anwendungsbeispiele Sanitär & Heizung

[10] http://www.vath.de Bundesverband für angew. Thermografie

Schulungen und Seminare (Auswahl)

[11] http://www.dias-infrared.de (Suchwort: „Schulungen“)

[12] http://www.dgs-berlin.de/pv-thermographie.0.html

[13] http://www.icodata.de (Rubrik „Schulungen“)

[14] http://www.infratec.de (Rubrik „Schulungen & Messetermine“)

[15] http://www.irpod.net (Rubrik „Infrarot Schulung“)

[16] http://www.irtraining.eu/en/ (Rubrik „Kurstermine“)

[17] https://www.testo.com/de-DE/ (Rubrik „Training & Seminare“)

[18] http://www.vath.de/ausbildung

Bis zu einem gewissen Grad lassen sich bei Thermogrammen ungünstige Kameraeinstellungen per Software nachträglich ausbügeln. Nicht korrigiert werden können die Messung verfälschende Faktoren, wie die Sonneneinstrahlung, Windexposition oder thermische Spiegelungen an glatten Ober­flächen etc. Viele Fehlerquellen lauern sowohl bei der Aufnahme als auch bei der Interpretation der Thermogramme (Beispiele):

• Ohne ausreichende Temperaturdifferenz keine Messung: Ist der Unterschied zwischen Innen und Außen ausreichend (> 15 K)?
• Die Sonne kann Fassaden aufheizen und Tem­peraturverhältnisse verfälschen, darum am besten nachts oder früh am Morgen messen.
• Gläser und Metalle spiegeln die Temperatur­verteilung der Umgebung wider, was zu Fehl­interpretationen führen kann.
• Unterschiedliche Raumtemperaturen können zu Fehlschlüssen führen, darum sollte alle Räume möglichst gleichmäßig temperiert werden.
• Fenster sollten geschlossen bleiben, da entweichende warme Luft die Messung benachbarter / darüber liegender Bereiche verfälschen kann.
• Rollläden sollten teilweise geschlossen und ­geöffnet sein, um den Wärmedämm-Effekt ­geschlossener Rollläden beurteilen zu können.
• Außen- oder Innenleuchten ausschalten, da ­diese die unmittelbare Umgebung erwärmen und zu Fehlinterpretationen führen können.
• Gebäudevorsprünge, wie Balkone, Laibungen, Dachüberstände etc. beeinflussen das Wärmeabstrahlverhalten.
• Nur extrem große Wärmeverluste sind bei hinterlüfteten Fassaden, Dächern etc. erkennbar. Auch deshalb…
• …stets parallel Außen- und Innenaufnahmen anfertigen, um mögliche Fehlerquellen und ­Interpretationsfehler zu vermeiden.
• Luftundichtigkeiten im Innenbereich lassen sich am besten mit einer kombinierten Blower-Door und Thermografie-Messung lokalisieren.
• Aufgabenbezogen sollten weitere Messverfahren/-geräte herangezogen werden (Luft-/Bauteilfeuchte, Luftgeschwindigkeit; Sonneneinstrahlung etc.)