FLIR-Kameras unterstützen die Analyse und Diagnose von externen Wärmedämmverbundsystem

Externe Wärmedämmverbundsystem haben auf dem europäischen Baumarkt immer mehr an Bedeutung genommen. Durch immer strengere Energiezertifizierungsauflagen und Energieeffizienzverordnungen für Gebäude achten Bauherren mehr auf eine effiziente Platzierung dieser Systeme. Leider wurden viele Quadratmeter externer Wärmedämmverbundsysteme bei Neu- und Altbauten ohne Beachtung der Best Practices installiert. Zum besseren Verständnis der Anomalien von Wärmedämmverbundsystemen sowie den thermischen Eigenschaften dieser Wärmedämmprodukte führte ein Unternehmenskonsortium, einschließlich der Italian Association for Thermal and Acoustic Insulation (ANIT), ein Forschungsprojekt mithilfe der Wärmebildkameras von FLIR Systems durch.

Eine Studie zielte darauf ab, Anomalien bei Wärmedämmverbundsystemen zu erkennen. Die Installation wurde von ANIT und zwei Mitgliedsunternehmen der Organisation, Caparol und FLIR Systems, durchgeführt. Die Studie wurde vom Ingenieurdienstleistungsunternehmen Tep s.r.l. geleitet, das sich auf zerstörungsfreie Energieeffizienztests für Gebäude spezialisiert hat.

Bau eines Prüfkörpers

Zur Untersuchung des thermischen Phänomens, welches die Installation von externen Wärmedämmverbundsystemen ausmacht, wurde ein Prüfkörper gebaut und auf drei Seite mit Wärmedämmpanelen abgedeckt (EPS mit Graphitzusatz). Im oberen Teil des Prüfkörpers wurden die Wände so abgedeckt, dass sie häufige Baufehler enthielten. Der untere Teil wurde dagegen vorschriftsgemäß mit und ohne EPS-Dübeln verlegt.

Aktive thermografische Analyse

Eine Seite der Attrappe wurde während eines aufladenden und entladenden Sonnenzyklus überwacht und analysiert. Zudem wurden periodische Wärmebilder aufgezeichnet und gespeichert. Mit aktiver Thermografie wird das Aufladen durch die Sonneneinstrahlung auf die Oberfläche des Prüfkörpers erzeugt. Während der Entladephase wird dann die Struktur, die über gespeicherte Energie verfügt, beim Freisetzen von Energie im Schatten überwacht. Für diesen Test setzte ANIT auf die FLIR T640 Wärmebildkamera, die für diese Aufgabe am besten geeignet war.

Wärmeübertragung in wechselnden Verhältnissen

Für eine genaue Analyse der Geschehnisse in den verschiedenen Fällen, die durch der thermografischen Analyse beschrieben werden, und einem Nachvollziehen möglicher Verlegungsanomalien müssen zunächst einmal die Grundlagen der Wärmeübertragung in wechselnden Verhältnissen auf der Oberfläche der Wärmedämmung verstanden werden.

Bei einer Wärmeübertragung unter wechselnden Bedingungen (d. h. mit unterschiedlichen Oberflächentemperaturen) sind der Wärmewiderstand, die Leitfähigkeit und die Dicke jedes Materials nicht ausreichend, um das Temperaturverhalten verschiedener Schichten zu bestimmen. Die Dichte und spezifische Wärme der Materialien muss hierbei auch berücksichtigt werden. Der Parameter, der die Materialien unter wechselnden Bedingungen in Verbindung mit der Oberflächenabstahlung einer Struktur mit externer Wärmedämmung beschreibt, wird als Wärmeeindringkoeffizient bezeichnet.

Der Wärmeeindringkoeffizient ist eine Maßeinheit für Durchdringungsfähigkeit thermischer Energie eines Materials: Die Oberflächentemperatur einer externen Wärmedämmung, die Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist, wird stark davon beeinflusst, wie das Material Wärme von der Oberfläche in die unteren Schichten leitet und wie gut das Material Wärme speichern, also aufwärmen, kann. Der Eindringkoeffizient drückt in diesem Kontext aus, wie einfach sich das Material im Inneren durch Sonneneinstrahlung aufwärmt: Je niedriger der Wert, desto niedriger ist die Menge an Energie, die zum aufwärmen des Materials benötigt wird.

Der Prüfkörper besteht aus mehreren Materialien mit unterschiedlichen Wärmeeindringkoeffizientwerten: Kleber (Eindringkoeffizient = 906), EPS mit Graphitzusatz (Eindringkoeffizient = 27) und PVC der Dübel (Eindringkoeffizient = 530).

Analyse des Prüfkörpers

Eine Analyse der Materialeigenschaften zeigt das unterschiedliche Verhalten hinsichtlich der Energieladung durch die Strahlung und des anschließenden Entladens aufgrund von Schatten.

a) Unter Sonneneinstrahlung wärmt die Stimulation die Oberfläche auf. Das PVC und der Kleber weisen einen höheren Eindringkoeffizienten auf als EPS, daher sind sie anfänglich kälter als das EPS und das EPS wärmt sich schneller auf. Die Dübel und Klebeverbindungen sind die kältesten Punkte.
b) Dann wird der Prüfkörper im Schatten heruntergekühlt. PVC und Kleber verfügen über eine größere Wärmespeicherzahl, daher haben sie mehr thermische Energie gespeichert und sind zunächst wärmer als das EPS. Das EPS-Material kühlt schneller ab; die Dübel und Klebeverbindungen sind nun die wärmsten Punkte.

Ein Temperaturgraf, der den oberen Teil des Prüfkörpers darstellt, zeigt, dass Dämmmaterial mit niedriger Wärmeleitfähigkeit und begrenzter Wärmekapazität sowie Kleber und PVC-Dübel mit hoher Wärmeleitfähigkeit und größerer Wärmekapazität vorhanden sind. Aufgrund der gespeicherten Energie aus der Wärmeeinstrahlung kühlt die Dämmung schneller ab, da die Menge an gespeicherter Energie kleiner ist, d. h., es liegt eine kleinere Wärmespeicherzahl vor.

Die thermische Analyse verdeutlicht, dass es zwei verschiedene Arten von Oberflächenschichten gibt: das Dämmmaterial mit niedriger Wärmeleitfähigkeit und begrenzter Wärmekapazität sowie den Kleber und die PVC-Dübel mit höherer Wärmeleitfähigkeit und größerer Wärmekapazität. Beim Durchführen einer thermografischen Analyse muss sich der Thermograf bewusst sein, was als Oberflächenanomalie betrachtet wird: Es ist unerlässlich, die externen Wärmedämmverbundsysteme zu verstehen und zu wissen, was unter geeigneten Umweltbedingungen als Defekt angesehen werden kann.

Die FLIR-T640bx-Kamera

ANIT setzte auf die FLIR T640bx aufgrund der Vielzahl technischer Anforderungen. Die Prüfstudie erforderte die Möglichkeit, Temperaturabstände von ungefähr 0,5 °C zu untersuchen sowie Schwankungen der Oberflächentemperatur aufzuzeigen und automatisch in unterschiedlichen Zeitspannen zu überwachen. Zudem musste die Kamera in der Lage sein, qualitativ hochwertige Videobilder zu erstellen, welche die aktive Studie des thermischen Verhaltens von Oberfläche untermauern können.

Die FLIR-T640bx-Kamera meisterte dies mit Bravour. Bei der T640bx handelt es sich um eine leistungsstarke Wärmebildkamera mit eingebauter visueller Kamera (5 MP), austauschbaren Objektivoptionen, Autofokus und großem 4,3-Zoll-LCD-Touchscreen. Sie vereint hervorragende Ergonomie mit überlegener Bildqualität, und bietet dabei ultimative Bildschärfe und Genauigkeit sowie umfangreiche Kommunikationsmöglichkeiten.