Wozu benötigt man die Thermografie und was steckt dahinter?
Zur Sichtbarmachung von Wärmestrahlung, welche sich zum größten Teil in einem für das menschliche Auge nicht sichtbaren Wellenbereich liegt, nutzt man technische Hilfsmittel. Hierzu Bei einem glühenden Stück Eisen können wir je nach Temperatur den hellgelben bis dunkelroten Spektralbereich der Wärmestrahlung noch gut erkennen. Die Wärmestrahlung einer Fußbodenheizung oder einer Gebäudewand können wir allerdings mit dem menschlichen Auge nicht mehr erkennen. Der Grund liegt darin, dass unser Auge nur einen Teil des gesamten Spektralbereiches auflösen kann. Erkaltet das glühende Eisenstück, verschiebt sich die Wellenlänge in den langwelligen Bereich und kann nicht mehr „gesehen“ werden. Fühlen können wir diese Wärmestrahlung durch die Rezeptoren in den Hautschichten jedoch noch. Diese Rezeptoren des größten menschlichen Sinnensorgans melden dem Gehirn auch, wenn es dem Körper zu kalt wird und z.B. in der Wohnung mehr geheizt werden muss um ein Wohlfühlklima herzustellen oder wenn sich trotz geschlossener Fenster und Türen noch ein kalter Luftzug zu verspüren ist. Wie kann man es nun erreichen, dieses Wohlfühlklima mit möglichst wenig der immer teurer werdenden Energie herzustellen? Zur Lösung kann hier auch die Thermografie beitragen. Der allgemein wohl bekannteste Einsatztweck in der Gebäudediagnostik.
Die Wärmestrahlung:
Sie gibt uns Auskunft über die abgestrahlte thermische Energie z.B. eines Körpers an die Atmosphäre und damit auch über die so genannte „innere Energie“ dieses Körpers zum Zeitpunkt der Betrachtung. Diese „innere Energie“ kann man vereinfacht so erklären:
Eine Energiequelle „wärmt“ einen Körper auf und dadurch fangen die Atome bzw. Moleküle dieses Körpers an sich zu bewegen. Je mehr Energie diesem Körper zugeführt wird, desto mehr bewegen sich die Atome bzw. Moleküle und benötigen demzufolge auch mehr Platz. Daher auch die Ausdehnung von Körpern, denen Energie zugeführt wird.
Die einem Körper zugeführte Energie kann von diesem eine Zeit lang gespeichert werden, gleicht sich aber nach dieser Zeit mit dem energetischen Zustand der angrenzenden Stoffe (z.B. Umgebungsluft) aus.
Dieser Ausgleich der thermischen Energie wird für die Thermografie genutzt, da die von Körpern ausgehende Wärmestrahlung (immer in Richtung der kälteren Umgebung) von dem Detektor einer Thermokamera erkannt und sehr genau bestimmt werden kann. Je größer der Temperaturunterschied des zu messenden Objekts zur umliegenden Atmosphäre ist, desto besser sind die Randbedingungen für gute Messergebnisse.
Zu beachten ist bei der Wärmestrahlung allerdings, dass vor Allem bei Gebäuden tagsüber die Fassade bzw. Wand durch Sonneneinstrahlung aufgewärmt wird. Die Wärmeabgabe erfolgt je nach Ausführung der Fassade schneller oder bei massiven Wänden langsamer. Für die Gebäudethermografie ist somit ein Zeitpunkt zu wählen, nach dem diese gespeicherte Energie bereits an die Umgebungsluft abgegeben wurde. Die davor gemachten Messungen sind nicht aussagekräftig.
Als Beispiel kann hier die Außenwand eines beheizten Wohnraums genommen werden:
Die Wärme im Raum heizt die Außenwand von innen auf. Die Wand speichert diese Wärme und gibt diese langsam in Richtung Außenseite ab. Die Außenwand gibt diese Wärmeenergie an die kalte Außenluft ab und in der Wand entsteht ein Temperaturgefälle. Da Luft je nach Temperatur verschieden viel Feuchtigkeit speichern kann (hohe Luftfeuchtigkeit bei warmen Temperaturen und trockene Luft bei kalten Temperaturen), muss hier darauf geachtet werden, dass der so genannte Taupunkt (Ausfall des Wassers aus der Luft – man kennt es vom Tau z.B. auf Autoscheiben am Abend, wenn die Luft abkühlt) möglichst weit in Richtung Außenseite liegt bzw. verschoben wird. Liegt der Taupunkt in Bereichen mangelhafter Isolation, Masse oder bautechnisch ungünstiger Ausführungen im Innenbereich (z.B. um Fenster, oder an äußeren Raumecken), kann hier schon das Wasser aus der Raumluft kondensieren und unter Umständen auch zu Schimmelbefall führen.