Mit Messtechnik Qualität sichern Mit welchen Messverfahren kann die energetische Qualität von Gebäuden festgestellt werden? Was bedeuten die Messergebnisse? Meine Damen und Herren: Ich begrüße Sie recht herzlich zu meinem Vortrag über die Qualitätssicherung von Baumaßnahmen mit dem Einsatz der Infrarot-Thermografie. Ich erläutere Ihnen anhand einiger Beispiele die Möglichkeiten aber auch die Grenzen einer Thermografieuntersuchung. Wir haben bisher etwas über den rechtlichen Hintergrund erfahren. Aber auch mit dem Hintergrund neuer Verordnungen und mit immer höheren Ansprüchen an die Gebäudehülle wird die Qualitäts-Kontrolle auf der Baustelle immer wichtiger. Die Thermografie ist neben der Luftdichtigkeitsmessung eine Möglichkeit Baumaßnahmen zu begutachten. 1

M. UT. Z Ingenieurgesellschaft mbH, Wattstr. 10, 13355 Berlin, www M.UT.Z Ingenieurgesellschaft mbH, Wattstr. 10, 13355 Berlin, www.mutz.de gegründet 1994 10 Mitarbeiter 7 Ingenieure Energieeffiziente TGA-Planung Mess-Dienstleistungen Umweltkommunikation Vorab ein aber ein paar Worte zu unserem Unternehmen. Das mutz Mobile Umwelttechnikzentrum existiert seit 1994. Es ist Ihnen wahrscheinlich als Informationseinrichtung für innovative aber praxisnahe Umwelttechnik bekannt. Wir sind zurzeit mit einem Team von 10 Mitarbeiter hauptsächlich in drei Geschäftsfeldern tätig: Zum einen in der Umweltkommunikation bei dem wir Informationskampagnen durchführen. Wir haben zum Beispiel im letzten Jahr für das Verbraucherministerium die Einführung des Biosiegels unterstützt und die Bevölkerung über das neue Siegel informiert. Ein zweites Standbein ist der Energiebereich mit Energieanalysen und der Planung von effizienten Energieanlagen. Und natürlich unsere Messdienstleistungen. Von denen ich Ihnen heute die Thermografie vorstelle. 2

Sanierungserfolge sichern: Messungen für Bauphysik und TGA Thermografie (Transmissions-Wärmeverluste) Blower-Door (Lüftungswärmeverluste) Heizungs-EKG (Verluste der Heizungsanlage) Messung des U-Wertes von Fenstern oder Mauerwerk (Transmissions- Wärmeverluste) Messung der Ergonomie der thermischen Umgebung nach DIN 7730 (Wärmebedarf)

Thermografie Temperatur wird berührungslos gemessen Messung einer Temperaturfläche Darstellung von Wärmeverteilungen Die Thermografie ist ein Temperaturmessgerät. Im Gegensatz zum Widerstandthermometer messen wir hier die Temperatur berührungslos und wir messen nicht nur eine Temperatur sondern eine Temperaturfläche. Und können damit Wärmeverteilungen darstellen. 4

Beispiel Gebäudethermografie Anhand eines Beispiel-Thermogramms möchte ich Sie sensibel machen für das richtige deuten dieser Aufnahmen. Wir sehen hier eine Doppelhaushälfte die eine Seite ist gedämmt die andere ungedämmt. Ich hatte Ihnen vorhin gesagt wir messen eine Temperaturfläche. Das heißt jeder Bildpunkt oder jedes Pixel auf diesem Thermogramm ist ein Temperaturpunkt. Ein Thermogramm besteht hier aus 240 mal 320 Temperaturpunkten. Wir messen also mit einer Aufnahme 76.800 mal die Temperatur. - 76.800 Thermoelemente an einer Fassade. Die kleinste Temperaturdifferenz die wir Darstellen können liegt bei 0,08°C. Auf der rechten Seite sehen sie eine Temperaturskala in diesem Fall werden die Temperaturen in einem Messbereich von 10 °C dargestellt 5

Anschlussfehler IR-Daten Wert Erstellungsdatum 04.02.2000 Erstellungszeit 10:38:17 Objekt-Parameter Wert Emissionsgrad 0,95 Temperaturen Wert SP01 16,7°C SP02 20,1°C AR01: max 21,6°C AR01: min 15,8°C An einem weiteren Beispiel erläutere ich Ihnen weitere Darstellungs- und Auswertungsmöglichkeiten. Zum einen gehört zu jedem Thermogramm auch ein Echtbild, um das Thermogramm auch im nachhinein besser deuten zu können. Sie können im Nachhinein jeden Temperaturpunkt des Thermogramms bestimmen und in einer Tabelle darstellen. 6

Dämmungsfehler Ungedämmter Sockel Bauvorhaben von 1998. 10 Stadtvillen mit 4-8 Wohneinheiten. Nur ein Sockel war ungedämmt 7

Dämmungsfehler Nachträgliche Außendämmung nicht fugenlos verklebt Eine nachträgliche Wärmedämmung wurde 1999 als Wärmedämmverbundfassade mit 8 cm Styropor fertiggestellt. Zwei Jahre später klagten drei Mieter über Schimmelpilzbindungen in den Außenwandecken. Die Thermografie zeigt die verputzen aber fehlerhaft gedämmten Ecken! 8

Dämmungsfehler Nachträgliche Außendämmung mit vorgehängter Fassade, Dämmplatten an einigen Stellen nicht vorhanden 2001 wurde eine alte Produktionshalle in Plattenbauweise durch eine Wärmedämmung mit vorgehängter Fassade saniert. Es wurde die Thermografie-Untersuchung während der Bauabnahme durchgeführt und die Dämmung konnte vor der Bezahlung der Schlussrechnung nachgebessert werden. 9

Kontrolle Fenstereinbau links Lüftungswärmeverluste unzureichende Türschließung rechts Transmissionswärmeverluste ungedämmte Profile 10

Voraussetzungen für Thermografie-Untersuchungen an der Gebäudehülle Temperaturdifferenz zwischen innen und außen von mindestens 10°, besser 15°C. Sonneneinstrahlung vermeiden => Reflektionen, Erwärmung des Mauerwerkes von außen starken Wind, Regen und Schneeschauer vermeiden Thermografieuntersuchungen von innen besser als von außen Was kann Thermografie nicht! Hinter das Mauerwerk gucken und den U-Wert bestimmen 11

Blower Door Messung 12

Leckortung mit Thermografie 13

Mangelhafte Einbindung der Fenster ins Mauerwerk 14

Undichter Anschluss der Fenster an die Luftdichtefolie 15

Undichter Anschluss Fußboden / Drempel Lüftung entlang der Fußleiste- sehr unbehaglich!! 16

Leckagen an Firstbalken und Abgasdurchleitung 17

Dachausbau hinterlüftet 18

Heizungs-EKG Effizienz mit geringen Kosten und hohem Gewinn Aufgabenfeld Energieverluste durch schlechte/falsche Anlagenauslegung Regelung Energieverluste durch ineffiziente Regelungsparameter Ziel Eindringliche und präzise Dokumentation der energetischen Qualität der Anlage Glaubwürdige und verständliche Darlegung der Einsparpotentiale

Wärmeerzeuger und Heizungsanlagen betrifft ca. 5 Mio. veraltete und 10 Mio. neuere Heizungsanlagen mit Optimierungspotenzial in Deutschland mehr als 80 % nicht im technischen Optimum nach Installation regelungstechnisch nicht angepasst überdimensioniert fehlerhaft konfiguriert fehlerhaft ausgeführt nicht oder mangelhaft gewartet defekt technisch überaltert

Energieverschwendung bei der Beheizung Niedriger Nutzungsgrad der Wärmeerzeugung Transportverluste vom Wärmeerzeuger zum Wärmeverbraucher Erzeugte Wärme, für die (zeitlich und örtlich) kein Bedarf besteht Abstimmung der Komponenten Komponenten der Anlage Betriebsverhalten analysieren (inspizieren) messen, sichtbar machen, interpretieren War bisher nur begrenzt möglich, deshalb keine rückwirkende Ableitung von Forderungen gegenüber Unternehmen des SHK – Handwerks ! Einsparpotenzial erschließen

Effekte Geringe Investitionen... : Analyse des Betriebsverhaltens (Inspektion) Optimierungsmaßnahmen können zu großen Einsparungen führen: Reduzierung des Brennstoffverbrauchs längere Wartungsintervalle Erhöhung der Standzeit Investition pro eingesparter kWh*: Austausch der Fenster: 62 Cent/kWh Dämmung der Außenwand: 6 Cent/kWh Austausch der Heizungsanlage 1 Cent/kWh *Quelle: dena, http://www.thema-energie.de Optimierung der Heizungsanlage: ca. 0,2 Cent/kWh** *Quelle: Pilotprojekt WIRO

Modell Heizungs-EKG Ingenieur: Arzt: Energiemonitordiagramm EKG als messwertbasierte Analyse des Objektes Herz ohne Eingriff in den Organismus Ingenieur: Energiemonitordiagramm als messwertbasierte Analyse des Objektes Kessel ohne Eingriff in die Heizanlage

Heizungs-EKG mit TESTO Energiemonitor Messung in der Praxis Messkoffer

Sensorik Messung der Innentemperatur und Feuchte in Referenzraum Messung der Außentemperatur Messung der Vor-und Rücklauf- Temperaturen von Raumheizung, Kessel, Brauchwasser Messung der Verbrennungsluft- und Abgasparameter

Ablauf Messung und Auswertung Anfahrt Manuelle Aufnahme der Anlagendaten, Anlegen und Aktivierung der Messfühler, Aktivierung der Messbox Zeit: 20 – 60 min Automatische Datenerfassung Zeit: 1 h oder 24 h (frei wählbar) Abbau Fühler und Messbox, Auslesen und Speichern der Daten, Durchführung automatisierte Basisanalyse Zeit: 10 - 20 min Übergabe bzw. Erläuterung der Dokumentation Zeit: 10 – 60 min Abfahrt Bei 24 – h – Messung nochmalige An- und Abfahrt bzw. entsprechende Fahrtenplanung Option: Durchführung Expertenanalyse - Zeit: 30 – 120 min

Analyse Messbox Laptop/PC Datenblatt Software Logger Basisanalyse Grafische Darstellung Betriebsverhalten Berechnung Verluste und automatische Fehlerdetektion Laptop/PC Software Datenblatt optional Logger Expertenanalyse Detaillierte Analyse der Einsparpotentiale und Erstellung von Optimierungsempfehlungen

Ergebnisse Basisanalyse Heizung und Brauchwassererwärmung Expertenanalyse Heizung und Brauchwassererwärmung Abgasverlust Brennwertnutzung Kesselnutzungsgrad Maximale Heizlast Wertabweichung Verluste detailliert Mängel Komponenten Mängel Hydraulik, Regelung Kalkulation Einsparpotentiale Optimierungsempfehlungen

Beispiel 4 GEWOBAG Problem: Klärung des sprunghaften Verbrauchsanstieg nach Umstellung von HEL auf Erdgas in den Jahren 2003 / 2004 Anlass: Information über die Möglichkeiten des Analyseverfahrens und Prüfung auf Nutzbarmachung für die GEWOBAG Erstmessung der Anlage im Februar 2007 Optimierung nach Empfehlung der Expertenanalyse Kontrollmessung und Analyse im November 2007 Bewertung des Ergebnisses durch den Vergleich des außentemperaturbereinigten Verbrauchs im 24-h-Messzyklus

Ergebnisse der Erstmessung Niedriger Nutzungsgrad der Wärmeerzeugung von ca. 68 % durch fehlerhafte Brennereinstellung Hohe Bereitschaftsverluste durch fehlerhafte Abstimmung der Kesselfahrweise mit der Regelung der Einspeisung Überhöhtes Temperaturniveau der Gesamtanlage Umstellung des Energieträgers nur bei extrem hoher Taktzahl signifikant (75 s Vorspülzeit pro Takt) Kessel 2 219 Starts / 24h Kessel 3 151 Starts / 24h Kessel 1 39 Starts / 24h

Ergebnisse der Kontrollmessung Senkung der Verluste der Wärmeerzeugung um ca. 15 % Senkung der Verteil- und Übergabeverluste um ca. 8 % Detektierung eines weiteren Optimierungspotentials um ca. 4 % durch verbesserte Kesselfolgeschaltung und Korrektur der Regelung der Nahwärmeversorgung Kessel 2 hohe Abgastemperatur in 2. Stufe Kessel 1 o.B. Einspeisung „Zeitverschiebung“ in der Regelung Kessel 3 „“hält nur sich selbst warm“

Kosten - Nutzen - Kalkulation Ergebnis 1 Reduzierung Verbrauch 23 % Ergebnis 2 Detektion weiteres Optimierungspotential 4 Einsparung im Messzyklus 27 Leistungspreis Gasanschluss 4.241 € / a Arbeitspreis Gasverbrauch 475.197 Kosten Messung, Analyse, Optimierung, Nachmessung 10.485 € Annahme 15 Reduzierung der Brennstoffkosten bezogen auf Jahresverbrauch 71.280 Amortisation ≈0,15 a

Messtechnik Fernwärme Ultraschall Durchfluss-Messgerät der Fa. Flexim zur eingriffslosen Wämemengen-messung mittels Clamp-On Sensoren Problematik direkte Fernwärmestation

Messung von U-Werten an Mauerwerk und Fenstern

Messung der thermischen Behaglichkeit

Messergebnisse

Die Atmosphäre Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Unser Lebensraum 5 km Zum Abschluss eine eher ungewöhnliche Anwendung der Thermografie. Deutsches Hygienemuseum, 6 Grundemotionen. Sie sehen sehr deutlich, dass sich das Gesicht bei Freude erwärmt und bei Wut abkühlt. Es heißt nicht umsonst „Es packte ihn die kalte Wut“. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 37