Wärmestrahlung, Ultrarot und Infrarot. Alle drei Begriffe meinen das Gleiche. Entdeckt hat das Phänomen der deutsch-britische Astronom, Musiker und Komponist Wilhelm Herschel im Jahr 1800. Damit hat er einen Stein ins Rollen gebracht: Dank dieser und zahlreicher Weiterentwicklungen gibt es heute präzise Thermografiekameras. Sie helfen Energieberatern unter anderem dabei, ineffiziente Energienutzung sichtbar zu machen und die Energiekosten ihrer Kunden mit Modernisierungs- und Sanierungsempfehlungen zu senken.
Insbesondere die Anwendung an Gebäudehüllen hat in den letzten Jahren wieder mehr Relevanz gewonnen. Das liegt vor allem an einer ganzen Reihe von Gesetzen für mehr Energieeffizienz und umweltfreundlichere Technologien zur Wärmeerzeugung, Stichwort Gebäudeenergiegesetz, kurz GEG. Thermogramme, wie die Wärmebilder auch heißen, können helfen, Schwachstellen in Gebäudehüllen aufzudecken. Und sie sind unter Umständen förderfähig. Hier erfahren Sie alles Wissenswerte.
Zwar ist die Berufsbezeichnung des Energieberaters und des Thermografen in Deutschland nicht geschützt, allerdings sind elementare Teile der von Kunden nachgefragten Leistungen nur für solche Experten zugänglich, die eine klar definierte Qualifikation vorweisen können. Diese ist zum Beispiel notwendig, um eine förderfähige Energieberatung für Wohngebäude anzubieten, Förderanträge zu stellen oder Energieausweise auszustellen.
Welche Qualifikationen dafür vorzuweisen sind, ist ebenfalls im GEG geregelt, genauer unter Artikel 88, in dem es um die Ausstellungsberechtigung für Energieausweise geht. Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle, kurz BAFA, und die Kreditanstalt für Wiederaufbau, kurz KfW, machen in ihrem öffentlichen Informationsangebot darüber hinaus darauf aufmerksam, dass Förderungen nur von qualifizierten Fachkräften beantragt werden können, sogenannten Energieeffizienz-Experten. Darunter sind Förderungen für Energieberatung sowie in den Bereichen Baumodernisierung und -sanierung, insbesondere für Planung und Baubegleitung.
Wer also Thermografie professionell anbieten möchte, tut gut daran, sich vorher als Energieeffizienz-Experte auf der Expertenliste der Deutschen Energie-Agentur, kurz dena, unter energie-effizienz-experten.de eintragen zu lassen. Welche Voraussetzung dafür erfüllt sein müssen, erläutern wir in unserem Blogartikel zum Thema Energieeffizienzexperten. Warum sich das lohnt und was die Gebäudethermografie genau leisten kann, lesen Sie im Folgenden.
Mit Thermografie lassen sich Wärmeverluste an und in Gebäuden sichtbar machen. Mit Hilfe einer Spezialkamera wird die abgegebene Wärmestrahlung des Objektes vor der Linse in Bildform gebracht. Den unterschiedlichen Temperaturpunkten werden dabei durch das Gerät Farben zugeordnet, die abhängig von der geringsten und höchsten gemessenen Temperatur im Bildausschnitt sind. Anhand der Aufnahmen lassen sich Schwachstellen in der Gebäudehülle erkennen, an denen Heizenergie verloren geht. Dazu zählen:
Undichte Stellen an der Fassade, beispielsweise durch Risse,
unzureichend gedämmte Fenster und Türen,
unzureichende oder defekte Dämmung,
Wärmebrücken, Lecks in Leitungen
und einige mehr.
Für Energieberater ist die Thermografie eine zuverlässige Methode, um die energetische Qualität eines Gebäudes zu bewerten. Daraus lassen sich wiederum datenbasierte Modernisierungs- und Sanierungsempfehlungen für Kunden ableiten. Zusätzlich zur Thermografie sollte eine qualifizierte Berechnung des Gebäudes stattfinden, um die genaue Menge an verlorener Wärmeenergie zu ermitteln.
Angesichts der hohen Zahl an vergleichsweise alten Bestandsbauten in Deutschland und neuer Vorgaben in Sachen Energieeffizienz, dürfte der Bedarf an Thermografien in den nächsten Jahrzehnten deutlich steigen. Im Jahr 2011 wurden Wohngebäude in Deutschland nach Baujahr gezählt und statistisch erfasst. Daraus geht hervor, dass 65,4 % der damaligen Wohngebäude vor dem Jahr 1980 errichtet wurden. Zahlenmäßig sind das etwa 12,4 Millionen Gebäude. Als Referenz: Für das Jahr 2021 gibt das Statistische Bundesamt Destatis den Gesamtbestand an Wohngebäuden in Deutschland mit 19,4 Millionen an.
Wohngebäude nach Baujahr. Ergebnisse der Gebäude- und Wohnungszählung 2011 der Statistischen Ämter des Bundes und der Länder. (Quelle) .
Um die energetische Qualität eines Gebäudes umfassend zu bewerten und das meiste aus der Thermografieanwendung herauszuholen, reicht es nicht, lediglich Bilder der Gebäudeaußenhülle anzufertigen. Vielmehr gilt es, Wärmebilder von verschiedenen Außen- und Innenbereichen festzuhalten. Welche Bereiche das sind, hängt von der jeweiligen Problem- und Aufgabenstellung ab. Wer hier nach dem Zufallsprinzip vorgeht, begeht bereits den ersten Fehler. Bevor Sie eine Thermografie durchführen, sollten Sie diese genau planen und vorbereiten. Dabei gilt es folgende Fragen zu beantworten:
Was soll geprüft werden und in welchem Umfang?
Existieren aussagekräftige Pläne und Baubeschreibungen des Gebäudes?
Falls nein, ist eine Vorbesichtigung nötig und wann findet diese statt?
Wann soll die Prüfung stattfinden?
Welche Bauweise beschreibt das Gebäude am besten (Leicht- oder Schwerbau)?
Wie wird die Prüfung durchgeführt? Bedarf es, neben der IR-Kamera, weiterer Hilfsmittel?
Abhängig von den Antworten auf diese Fragen müssen weitere Vorbereitungen getroffen werden. Als allgemeine Rahmenbedingungen für eine erfolgreiche Thermografie gelten in Folge diese Punkte:
Eine Temperaturdifferenz zwischen dem Gebäudeinneren und außen von mindestens 15 Kelvin über den gesamten Messzeitraum.
Direkte Sonneneinstrahlung auf das Gebäude vor oder während des Messzeitraums ist zu vermeiden, da diese die Messergebnisse erheblich beeinflussen kann. Falls dies aus gegebenen Gründen nicht verhindert werden kann, muss dieser Umstand ins Protokoll einfließen und bei den Ergebnisberechnungen berücksichtigt werden.
Starker Regen, Wind und Schneefall sind für die Thermografie ebenfalls hinderlich. Das gilt auch dann noch, wenn es gerade aufgehört hat zu regnen oder zu schneien, da anschließend Wasser verdunstet, was die Messergebnisse mitunter stark verfälscht.
Das Gebäude muss, vor allem für die Außenthermografie, innen gleichmäßig beheizt werden. Bei einer Leichtbauweise reichen dafür in der Regel wenige Stunden aus. Wurde das Wohngebäude in Schwerbauweise errichtet, können mehrere Tage nötig sein, um es vorzuheizen.
Es sollte die Möglichkeit gegeben sein, die Infrarotkamera möglichst im 90°-Winkel zur überprüfenden Fläche auszurichten. Die gemessene Wärmestrahlung verändert sich bei schrägen Flächen, wie zum Beispiel Giebeldächern.
Es empfiehlt sich daher, eine Thermografieanwendung nach Möglichkeit in den kälteren Monaten des Jahres durchzuführen, da viele der Rahmenbedingungen dann bereits erfüllt sind. Als Zeitpunkt eignen sich die Morgenstunden. Das ideale Wetter ist ein bewölkter Himmel, dem kein Regen- oder Schneefall vorangegangen ist. Nachts ist eine Thermografie aufgrund eins starken Ungleichgewichts zwischen Wärmeeinstrahlung und Wärmeabstrahlung, der tagsüber eingefallenen Wärmeenergie, nicht zu empfehlen. Eine Innenthermografie lässt sich auch während der Mittags- und Abendstunden durchführen.
Mit Hilfe von Bauthermografie können vielerlei Energielecks, aber auch Schimmelpilzbefall ursächlich erfasst werden. Je nach Problemstellung und Aufgabe eignet sich dafür entweder eher die Außen- oder die Innenthermografie, oder eine Kombination aus beiden, wie es meistens der Fall ist. Verallgemeinert lässt sich sagen, dass Außenthermografie sich hauptsächlich für orientierende Messungen eignet, beispielsweise für „die Untersuchung von Strukturen in Wärmedämmverbundsystemen“, wie in der Richtlinie des Bundesverbands für angewandte Thermografie, kurz VATH, nachzulesen ist. Dazu wird die Gebäudehülle von außen mit einer Infrarotkamera aufgenommen.
Innenthermografie ist hingegen für quantitative Messungen und die Beurteilung von bauphysikalischen Aspekten erforderlich. Dazu wird die Innenseite der Gebäudehülle mit einer Infrarotkamera aufgenommen. Dämmschäden, Leckagen in Rohrisolierungen und Fußbodenheizungsleitungen können so entdeckt und erfasst werden. Darüber hinaus lassen sich von innen auch Feuchtigkeitsschäden und Schimmelpilzbefall aufdecken, da diese immer auch mit einem Temperaturunterschied zu den schadensfreien Bereichen einhergehen.
Besondere Vorsicht ist bei hinterlüfteten Bauteilen geboten. Hat das zu prüfende Gebäude beispielsweise eine hinterlüftete Fassade oder sind Messungen am Dach durchzuführen, wo häufig Lüftungsziegel verbaut sind, ist eine Innenthermografie geboten, um aussagekräftige Ergebnisse zu erhalten. Durch die Hinterlüftung erscheint ein entsprechendes Bauteil auf dem Außenthermogramm gegebenenfalls besser gedämmt, als es tatsächlich ist. Auch bei Fenstern und Türen ist eine Innenthermografie oft zielführender.
Geht es um die Verbildlichung von Wärmebrücken, sind sowohl Außen- als auch Innenthermogramme anzufertigen. Hier zeigen sich auf dem Außenbild häufig Anhaltspunkte für weitere Untersuchungen auf der Innenseite des Gebäudehülle. Auch Baupläne können hier Aufschlüsse über ungünstig konstruierte Bauteile geben. Der VATH schreibt dazu in seiner Richtlinie, darüber hinaus Folgendes: „Quantitative Bewertungen von Wärmebrücken und anderen Auffälligkeiten in der Dämmebene […] sind prinzipiell nur von innen unter Hinzunahme ergänzender Messverfahren (z.B. berührende Messverfahren zur Bestimmung von Referenzpunkten) sowie Datenaufzeichnungsgeräten möglich“.
Bei Lecks in der Gebäudehülle wird zwischen Luftlecks mangels Luftdichtheit und Feuchtigkeitslecks unterschieden, etwa bei Leitungen. Bei beiden kommt in der Regel die Innenthermografie zum Einsatz. Unter Umständen ist es dabei zielführend, die Thermografieanwendung mit einem sogenannten Blower-Door-Verfahren zu kombinieren. Dabei wird im Gebäudeinneren ein Druckunterschied zur Außenwelt erzeugt, um mit Hilfe einer Differenzdruckmessung mögliche Luftlecks aufzudecken. In der VATH-Richtlinie wird ein „Unterdruck von 50 Pascal“ und ein „entsprechender Temperaturunterschied“, der sich auch um die 15 °C bewegt, empfohlen. Durch den durch Lüfter erzeugten Unterdruck strömt an undichten Stellen Luft in das Gebäude, die wiederum für eine Temperaturänderung sorgt, die sich thermografisch erfassen lässt.
Leckortung in der Fußbodenheizung mit Hilfe einer Thermografiekamera.
Wie bei allen Prüfverfahren ist es auch bei der Thermografie entscheidend, die Anwendung jeweils zu dokumentieren. Zusätzlich zu den aufgezeichneten Thermogrammen ist also Protokoll über Temperaturänderungen und Strahlungseinflüsse zu führen. Zudem gilt, zu jedem Thermogramm auch ein herkömmliches Foto des thermografierten Bereichs anzufertigen. Das gilt sowohl für die Außen- als auch für die Innenthermografie.
Thermogramm und Sichtbild (Foto) des mit Hilfe von Thermografie geprüften Bereichs der Gebäudehülle.
Die VATH-Richtlinie stellt an Thermografen die Anforderung, dass ihre Ergebnisberichte „sowohl von Fachleuten zu beurteilen, wie auch von Laien zu verstehen“ sein sollen. Der Messbericht sollte laut VATH unter anderem diese allgemeinen Angaben beinhalten:
Auftraggeberdaten,
Aufgabenstellung,
Objektbeschreibung mit Adresse,
Beschreibung der zu untersuchenden Baukonstruktion,
Klimadaten wie Innen- und Außentemperatur,
Umwelteinflüsse,
Zeitpunkt der Messung,
Angaben über das verwendete Thermografiesystem und Benennung des durchführenden Messtechnikers bzw. Sachverständigen.
Ferner wird in der Richtlinie der Anspruch gestellt, dass alle Thermogramme eine Temperaturskala sowie eine geeignete Farbpalette enthalten sollen. Denn: die Farben eines Thermogramms sind immer abhängig von der niedrigsten und höchsten gemessenen Temperatur. Wenn diese Datenwerte aber nicht dokumentiert sind, ist das Wärmebild wertlos.
Die Thermografie und andere nichtinvasive Testmethoden werden vom Deutschen Institut für Normung, kurz DIN, in die Kategorie der zerstörungsfreien Prüfungen eingeordnet. Einschlägig ist hier die Norm DIN EN ISO 9712, die 2012 verabschiedet wurde und 2013 in Kraft getreten ist. In dieser wird die Qualifizierung und Zertifizierung von Personen geregelt, die zerstörungsfreie Prüfungen durchführen.
Der VATH hat darüber hinaus eine Richtlinie formuliert, in der die Anforderungen an eine professionelle Bauthermografie genau beschrieben sind. Diese Richtlinie lässt sich auf der Website des VATH kostenfrei herunterladen. Darin sind neben Mindeststandards für Thermografiegeräte auch die Anforderungen an Thermografen sowie an die Thermografische Untersuchung und die Dokumentation derselben geregelt. Was auf den ersten Blick vielleicht relativ einfach erscheint, ist tatsächlich ein sehr komplexes Feld. Um Thermogramme beurteilen zu können, müssen Thermografen laut VATH „Kenntnisse in den Bereichen Messtechnik, Thermodynamik, Baukonstruktion sowie Bauphysik“ haben oder erlernen. In der Richtlinie des Bundesverbands werden im Zuge dessen die folgenden einschlägigen Normen genannt:
DIN EN 13187:1999-05: Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden – Nachweis von Wärmebrücken in Gebäudehüllen – Infrarot-Verfahren
DIN EN 13829:2001-02: Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden – Bestimmung der Luftdurchlässigkeit von Gebäuden – Differenzdruckverfahren
DIN EN ISO 9972:2018:12 Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden - Bestimmung der Luftdurchlässigkeit von Gebäuden – Differenzdruckverfahren incl. nationalem Anhang NA
DIN 4108-2:2013-02: Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärmeschutz
DIN 4108-3:2018-10: Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 3: Klimabedingter Feuchteschutz; Anforderungen, Berechnungsverfahren und Hinweise für Planung und Ausführung
DIN 4108-7:2011-01: Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 7: Luftdichtheit von Gebäuden, Anforderungen, Planungs- und Ausführungsempfehlungen sowie –beispiele
DIN/TS 4108-8:2022-09 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 8: Vermeidung von Schimmelpilzwachstum in Wohngebäuden
DIN EN ISO 6781-3:2016-05 Wärme- und feuchteschutztechnisches Verhalten von Gebäuden - Feststellung von wärme-, luft- und feuchtebezogenen Unregelmäßigkeiten in Gebäuden durch Infrarotverfahren - Teil 3: Qualifikation der Ausrüstungsbetreiber, Datenanalytiker und Berichtsautoren
Thermografie funktioniert über Infrarotstrahlung. Diese ist für das bloße Auge unsichtbar und beginnt „unterhalb“ der Farbe Rot. Daher kommt auch der Name Infrarot, der sich vom lateinischen „Infra“ für unterhalb ableitet. Kameras, die Infrarotstrahlung sichtbar machen können, gibt es zuhauf – und in sehr unterschiedlichen Qualitätsstufen. Die wenigsten davon eignen sich für die professionelle Anwendung. Deshalb hat der VATH in seiner Richtlinie zur Bauthermografie bestimmte Mindestanforderungen und Empfehlungen für entsprechende Geräte festgelegt.
Mindestanforderungen und Empfehlungen des VATH bezüglich einzusetzender Thermografiekameras. Entnommen aus der VATH-Richtlinie Bauthermografie in der Fassung 2023-04.
Die Thermografie kann bei Wohngebäuden im Zuge einer Energieberatung eingesetzt werden und ist damit förderfähig. Ebenso ist sie als Teil der Fachplanung und Baubegleitung bei der Sanierung von Wohngebäuden förderfähig. Hier findet eine Thermografie zum Beispiel bei der Bestandsaufnahme und der qualitativen Beurteilung einer Sanierungsmaßnahme Anwendung.
Die KfW-Bank fördert Thermografie als Ergänzung einer qualifizierten Energieberatung für Privatleute. Das Stichwort lautet hier BEG Wohngebäude Kredit 261. Der Kredit ist über einen gelisteten Energieeffizienzexperten zu beantragen. Unter bestimmten Voraussetzungen erhalten Hausbesitzer einen zusätzlichen Steuerbonus nach § 35c Einkommenssteuergesetz.
Es ist empfehlenswert, mit Ihren Kunden einen individuellen Sanierungsfahrplan, kurz iSFP, auszuarbeiten und zu vereinbaren. So lassen sich noch mehr Fördergelder einholen – auch für Einzelmaßnahmen. Der iSFP kann über einen längeren Zeitraum mit mehreren Einzelmaßnahmen umgesetzt werden.
Thermogramm und Sichtbild (Foto) des mit Hilfe von Thermografie geprüften Bereichs der Gebäudehülle.
Wichtig:
Um die staatlichen Förderungen für Ihre Kunden zu beantragen, müssen Sie auf der Energieeffizienz-Expertenliste der dena eingetragen sein.
In Deutschland gibt es zahlreiche Verbände, Vereine und Organisationen, die sich mit dem Thema Thermografie und Zerstörungsfreien Prüfungen befassen. Hier erhalten Sie weiterführende, detaillierte Informationen zum Thema:
Deutsche Gesellschaft für zerstörungsfreie Prüfung e. V., https://www.dgzfp.de/
Gebäudeenergieberater Ingenieure Handwerker – Bundesverband e. V., https://gih.de
Landesverbände des GIH, siehe https://www.gih.de/landesverbaende/
Bundesverband für angewandte Thermografie e. V., https://www.vath.de/
VDI Verein Deutscher Ingenieure e. V., https://vdi.de
Deutsches Energieberater-Netzwerk e. V., https://deutsches-energieberaternetzwerk.de/