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Qualifikationsprüfung

 

Theoretische Grundlagen der Thermografie

Thermische oder infrarote Energie ist Licht mit einer Wellenlänge, welche zu groß ist, um vom menschlichen Auge wahrgenommen zu werden. Diese Energie ist derjenige Abschnitt des elektromagnetischen Spektrums, welchen wir als Wärme wahrnehmen.

Im Gegensatz zu sichtbarem Licht strahlt in der Welt des Infraroten jedes Objekt, dessen Temperatur über dem absoluten Nullpunkt (273,15°C = 0 Kelvin K) liegt, Wärme ab. Daher geht sogar von sehr kalten Objekten wie z. B. Eiswürfeln infrarote Strahlung aus. Je höher die Temperatur eines Objekts ist, desto intensiver ist die von ihm abgegebene Infrarotstrahlung. Im Infraroten können wir Dinge erkennen, die sonst für unsere Augen nicht sichtbar sind.
Spektralbereich von Ultravioletten Licht bis hin zum Infrarotbereich und Mikrowellenbereich

UV- Strahlen 0,1 - 0,4 ym
sichtbares Licht 0,4 - 0,7 ym
Infrarotstrahlung 0,7 - 1000 ym
Mikrowellen > 500 ym (Überschneidung mit IR Bereich)

 

Der Infrarotbereich wird in vier kleinere Bereiche unterteilt.
nahes IR 0,7 - 3 ym (NIR)
mittleres IR 3 - 8 ym (MIR)
fernes IR 8 - 14 ym (FIR)
extremes IR 14 - 1000 ym

 

Infrarotkameras erzeugen Bilder der unsichtbaren Infrarot- bzw. Wärmestrahlung und ermöglichen damit präzise berührungslose Temperaturmessungen. Fast jede technische Komponente wird heiß, bevor sie ausfällt. Infrarotkameras zeigen diese Probleme frühzeitig und werden dadurch zu einem extrem kosteneffizienten und
wertvollen Instrument, das in den verschiedensten Anwendungsfällen zum Einsatz kommen kann. Angesichts der Tatsache, dass sich die Unternehmen heute sehr darum bemühen, ihre Produktionsprozesse effizienter zu gestalten, den Energieverbrauch zu senken, die Produktqualität zu verbessern und die Sicherheit am Arbeitsplatz zu erhöhen, ergeben sich ständig neue Anwendungsmöglichkeiten für Infrarotsysteme.

Die thermografischen Aufnahmen werden mit einem System der Firma Flir Systems vom Typ ThermoCam P25 von uns erstellt

 

ThermoCam P25 der Firma Flir Systems

 

Hier finden Sie die technischen Daten der ThermoCam P25

Beratung, Planung und Durchführung von Infrarotmessungen

Wir können in der Infrarot Thermografie viel leisten, aber oftmals ist die Infrarot Thermografie ein Baustein unter verschiedenen Messmethoden. Wir ermitteln vor der Durchführung mit Ihnen zusammen, für Ihre Belange, die optimalste Kombination der einzelnen Messmethoden. Wir klären Sie über die vielseitigen Möglichkeiten der IR- Thermografie auf und zeigen Ihnen aber auch deren Grenzen.

Aktive Infrarot Thermografie

Bei der aktiven Thermografie wird auf das zu untersuchende Objekt von aussen Wärme eingebracht und die Abkühlung mit einer Infrarot Kamera aufgezeichnet.  Im Gegensatz zur passiven Thermografie, wobei die entstehende bzw. ausgesandte Wärmestrahlung (Eigentemperatur) eines Objektes untersucht wird, erwirkt man bei der aktiven Thermografie zum Zwecke der Prüfung einen von aussen erzeugten zusätzlichen Wärmefluß im Untersuchungsobjekt.
Bei verputzten Wänden von Bauwerken kann mit dieser Technik das unter dem Putz liegende Mauerwerk untersucht werden. Die zu untersuchende Fläche wird mit einem Heizstrahler oder Halogenscheinwerfern erwärmt. Nach der Aufheizphase wird die Fläche mit einer IR- Kamera untersucht. Je nach Untergrund der verputzten Fläche kühlt die Oberfläche unterschiedlich ab. Verputzte Mauerfehlstellen oder überputzte Torbögen, Versorgungsschächte und dgl. werden auf dem Thermogramm sichtbar ohne die zu untersuchende Fläche zu beschädigen.

 

 
Auf dem linken Bild ist der Jalousiekasten nicht zu erkennen. Das rechte Bild ist mit einer IR- Kamera aufgenommen. Der Jalousiekasten ist genau zu erkennen. Hierdrin liegt ein wesendlicher Vorteil der Thermografie. Die Thermografie ist eine zerstörungsfreie Untersuchung. Bei der Untersuchung von Verbundwerkstoffen setzen wir die Puls- und Lockin Therografie ein.

Bei der Puls- Thermografie wird das zu untersuchende Objekt kurz mit einem sehr starken Lichtblitz bestrahlt. Ein Teil der Lichtenergie wird von dem Objekt in Wärmeenergie umgewandelt. Die Wärmeenergie dringt in das Objekt ein. Befindet sich nun eine Fehlerstelle (Hohlraum im Material, Fremdmaterialeinschlüsse ect.) unter der Oberfläche des Objektes so wird die in das Material eindringende Wärmeenergie blockiert bzw. gebremst, heißt das an dieser Stelle ein veränderter Wärmefluß statt findet. Zwischen der unter der Oberfläche befindlichen Fehlstelle und der Materialoberfläche ensteht ein Wärmestau. Die Oberfläche zeigt an dieser Stelle ein anderes Abkühlverhalten als am Rest der Oberfläche. Durch den gebremsten Wärmefluß wird die Oberfläche über der Fehlerstelle im Thermogramm
wärmer angezeigt

Bei der Lockin- Thermografie wird das zu untersuchende Objekt mit sinusförmig moduliertemLicht bestrahlt. Wie bei der Puls- Therografie wird ein Teil der Lichtenergie vom Untersuchungsobjekt in Wärmeenergie umgewandelt. Durch die sinusförmig modulierte Lichtenergie ensteht im Untersuchungsobjekt eine Wärmewelle die an Schadstellen unterhalb der Oberfläche reflektiert wird. Dadurch wird die Temperaturverteilung auf der Oberfläche verändert. Bei Materialien ohne Schadstellen stellt sich eine homogene Temperaturverteilung auf der Oberfläche ein. Bei Materialien mit eingeschlossenen Schadstellen wird ein Teil der Wärmeenergie an der Schadstelle zur Oberfläche zurück reflektiert. Die Schadstelle wird auf dem Thermogramm sichtbar.

Thermografische Untersuchungen elektrischer Anlagen
Bei der thermografischen Untersuchung von elektrischen Anlagen wird die Wärmestrahlung von elektrischen Anlagen und Baugruppen genutzt. Die unsichtbare Wärmestrahlung wird mit Hilfe der Infrarot Kamera in sichtbare Wärmebilder
umgewandelt. Schadstellen z.b. von Kontaktstellen erzeugen durch den höheren elektrischen Widerstand eine Verlustleistung die in Wärmeenergie umgewandelt wird. Diese Wärmeenergie wird thermografisch sichtbar dargestellt. Somit können elektrische Anlagen berührungslos auf Schadstellen untersucht werden und vor allen ohne Anlagen oder Anlagenteile abschalten zu müssen. Die Untersuchung findet während dem regulären Betrieb statt.

 

Der nutzen für den Anlagenbetreiber besteht in

 

Durch die verhältnismäßig schnelle Untersuchung kann die Thermografie eine wichtige Entscheidungshilfe bieten, um notwendige Maßnahmen (z.b. Instandsetzung, Modernisierungen und dgl.) vorzubereiten oder einzuleiten.
Man spricht deshalb auch von vorbeugender Instandhaltung. Aber auch bei Neuanlagen ist eine thermografische Untersuchung sehr nützlich, da Klemmverbindungen oder Leitungserwärmungen überprüft und dokumentiert werden
können.

Thermografische Untersuchungen von mechanischen Anlagen

Bei der thermografischen Untersuchung von mechanischen Anlagen, wird wie bei der Untersuchung von elektrischen Anlagen, die Wärmestrahlung (Eigenwärme) von mechanischen Anlagen (Förderwalzen, Lager) untersucht. Zeigt zum Beispiel ein Lager Verschleißerscheinungen so erhöht sich der mechanische Widerstand. Dieser mechanische Widerstand wird in Wärmeenergie umgewandelt. Die Wärmeenergie erhitzt das Lager und den Lagerbock zunehmend.
Die thermische Auffälligkeit kann mittels der IR- Kamera in ein sichtbares Wärmebild umgewandelt und dargestellt werden. Die Untersuchung erfolgt während des Betriebs, also ohne Abschaltung der zu untersuchenden Anlage bzw. Anlagenteile.

Der Nutzen für den Betreiber:

 

Thermografische Untersuchungen von Bauwerken

Die Infrarot Thermografie ist ein ideales Messverfahren um unerwünschte Wärmebrücken an Bauwerken zuverlässig zu orten.

 

 

Undichte Türdichtung einer Balkontüre

Aber nicht nur Wärmebrücken können mit der Thermografie geortet werden, sondern auch Feuchte Stellen am Mauerwerk. Durch die Verdunstung von Wasser wird dem Mauerwerk Energie entzogen, somit kühlt die feuchte Stelle am Mauerwerk gegenüber des restlichen Mauerwerks mehr ab. Je nach Feuchtigkeit, der Stelle im Mauerwerk, steigt oder sinkt der Verdunstungsgrad und somit die Abkühlung. Diese sich ergebenden Temperaturunterschiede am zu untersuchenden Mauerwerk werden mit einer Infrarot Kamera sichtbar dargestellt, ohne das eine Zerstörung durch Probebohrungen oder Mauerwerksproben durchgeführt werden muss.

 

Das linke Bild zeigte eine feuchte Stelle an der Wand. Am Betonboden ist weiter nichts zu sehen. Das rechte Bild zeigt das dazu gehörende IR- Bild. Deutlich ist auf dem Betonboden ein feuchter Fleck zu erkennen.

 

Die Untersuchung von Leckagen an Fußbodenheizungen ist ebenfalls zerstörungsfrei möglich.

 

 

Hier eine Aufnahme einer Fußbodenheizung. Die Fußbodenheizung liegt im Estrich, als Fußbodenbelag wurden Fliesen verwendet. Deutlich ist eine Leckage zu erkennen. Ein weiterer Einsatzbereich ist die Untersuchung von Schimmelpilz Bildung in Gebäuden. In Verbindung mit Feuchte- und Temperaturmessungen im Außen- und Innenbereich lassen sich die Vorraussetzungen für eine Schimmelpilz Bildung zuverlässig feststellen. Dadurch können Rückschlüsse über die Entstehung des Schimmelpilzes gezogen werden ob es sich um einen Baumangel handelt oder Nutzerbezogenes Fehlverhalten durch zu geringes Raumlüften.

 

 

Hier die Abbildung von Teilbereichen einer Aussenwand von einem Gebäude aus den 1960er Jahren ohne Wärmeisolierung. Am Anschluß der Ziegelmauerwand zur Betondecke ist eine starke Abkühlung erkennbar. Dies kann auf eine schlecht oder gar nicht nach aussen isolierte Betondecke hinweisen. Zum Zeitpunkt der Messung herschte eine Aussentemperatur von -5°C und eine Innenraumtemperatur von +21°C. Dies ergibt bei einem Temperaturfaktur nach DIN 4108 von 0,7 eine Taupunkttemperatur von 13,2°C. Bei einer Luftfeuchtigkeit von rund 50% ist die Luft gesättigt und es legt sich Feuchtigkeit an dieser Stelle der Wand/ Decke ab, die dann zur Schimmelbildung führen kann.

Die Wand/ Deckentemperatur bei 10,8°C (Sp3) ist also um 2,4 Kelvin unterhalb der Taupunkttemperatur, dies kann in Verbindung mit der Überschreitung der Luftfeuchtigkeit zu Schimmelpilz Bildung führen. In Abhängigkeit mit der Raumluftfeuchte kann es hier zu Schimmelbildung durch die schlechte bzw. fehlende Isolierung kommen.

 

Bei Fragen stehen wir Ihnen gerne unter 0811/5531 33 oder info@planpol.de zur Verfügung.