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Wärmebildkamera
Seit der Energieausweispflicht ist die Wärmebildkamera ein wichtiges Messgerät eines Energieberaters zum Dokumentieren der Bausubstanz. Die Kamera wird aber auch zunehmend (z. B. im Handwerk, in der Klimatologie, bei der Polizei, dem Militär und der Medizin) eingesetzt. Aber auch Privatpersonen kaufen sich einfache Kameras oder leihen sich hochwertige Kameras aus, um den Zustand ihrer Gebäudes klar zu werden und über Sanierungen nachzudenken. Im Gegensatz zum Infrarotthermometer kann man mit einer Wärmebildkamera Fehler an der Bausubstanz viel besser erkennen.
Mit der Thermographie (oder Thermografie) kann die Temperatur eines Objekts (z. B. der Fassade eines Gebäudes, die Fläche einer Fußbodenheizung oder Heizkörpers) an vielen verschiedenen Stellen gleichzeitig messen und dann bildlich dargestellt werden. Dazu wird eine Thermografiekamera (Wärmebildkamera, Infrarotkamera) verwendet, mit der das Objekt fotografiert wird. Hierzu wird nicht das sichtbare Licht, sondern längerwelliges Infrarotlicht übertragen. Das erzeugte Wärmebild kann auf dem Bildschirm der Kamera und/oder an einem anderen Bildschirm (z. B. eines Computers, Laptop) angezeigt oder es kann ein Ausdruck auf Papier erzeugt werden. Der Farbeindruck der aufgenommenen Objektfläche hängt von dessen Temperaturen ab.

Theoretische Grundlagen der Thermografie - Testo AG


Das Sichtfeld einer Wärmebildkamera wird im Win-kelmaß, hier 32° in der Horizontalen, angegeben


Stark schematisiert die Auf-lösung eines Detektors. Ein Feld entspricht dabei einem Pixel. Das kleinste tatsächlich messbare Objekt entspricht etwa dem Dreifachen erkennbaren Objekts (IFOVgeo)


Detektorauflösungen und Anzahl zur Messung verfügbarer Messwerte
Quelle: Testo AG

Vor dem Kauf einer Kamera sollte man sich auf jeden Fall ausführlich informieren, welche Kamera für den jeweiligen Einsatz geeignet ist. Je nach Einsatzbereich werden mobile oder stationäre Wärmebildkameras verwendet. Bei der Gebäudethermographie werden mobile Wärmebildkameras eingesetzt. In der Industrie kommt z. B. in den Bereichen Werkstoffprüfung und Prozessoptimierung aufgrund der Möglichkeit zur Überprüfung selbst allerkleinster Bereiche ein stationäre Kamera zum Einsatz.

Eine Wärmebildkamera muss exakte und reproduzierbare Ergebnisse liefern. Deswegen sollte die Kamera die industriespezifischen Präzisionsstandards ±2 °C oder 2 % des abgelesenen Wertes erfüllen. Oft werden Kameras mit einer Präzision von ±5 % bzw. eine Temperaturabweichung von mehr als 5 °C angeboten. Damit sind die Wärmebildaufnahmen und Temperaturwerte absolut unzuverlässig. Außerdem sollten die "Eingaben" des "Emissionsgrads" und die "reflektierte Temperatur" in die Kamera möglich sein, denn nur daduch sind korrekte Messergebnisse möglich.
Nur eine hohe Pixelzahl sorgt für eine hohe Auflösung und ein klares Wärmebild. Und hier ist die Pixelauflösung des Infrarotdetektors und nicht die Auflösung des LCD- Displays ausschlaggebend. Denn das LCD-Display kann eine Auflösung von 640 x 480 unterstützen und 307.200 Pixel (640 mal 480 Bildpunkte) darstellen können, aber wenn die Auflösung des Infrarotdetektors (also das "Signal") nur 160 x 120 oder 19.200 Pixel beträgt, dann ist die Display-Auflösung irreführend.
Neben dem reinen Wärmebild bieten viele Wärmebildkameras auch unterschiedliche Bildmodi an, bei denen auf das Digitalbild zurückgegriffen wird. Hier gibt es z. B. die Bild-im-Bild-Funktion (PiP-Funktion) und weitere Möglichkeiten der Bildüberlagerung (Fusion). Auf diese Weise werden Beobachtungen und Inspektionen schneller und einfacher, da die Tageslichtbilder als Referenz zum Wärmebild verwendet werden können.
Außerdem sollte die Kamera ohne zusätzliche Software auskommen. Ein Bild sollte im JPEG-Standardformat direkt von der Kamera ausgegeben werden, denn diese lassen sich problemlos per E-Mail versenden oder in Word-Dokumente einfügen.

Einkaufsführer: Wärmebildkamera - Kathrin Irmer, mi connect
Leitfaden für den Einsatz von Wärmebildkameras bei der Inspektion von Gebäuden, Solarmodulen und Windrädern - FLIR Systems, Inc.
Pixelzahl ist Qualitätskriterium - Testo AG
Was ist Thermografie? - Orglmeister Infrarot-Systeme GmbH & Co. KG
Bauthermografie - Infrarot - Thermografie Dipl. Ing. (FH) Uwe Tschiederer

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Vergleich - Bilder mit einem Infrarotthermometer und einer Wärmebildkamera
Quelle: FLIR Systems, Inc.

 
 

Wärmebildkamera - Smartphone
Eine sinnvolle einfache Möglichkeit für Handwerker, um auf der Baustelle, bei Inspektionen, Wartungs-, und Instandsetzungsarbeiten kostengünstige Wärmebildaufnahmen zu machen, ist die Kamera (ONE® Pro LT), die an das Smartphone wackelfest angedockt wird. Ein Bild sagt bekanntlich mehr als tausend Worte. Die Infrarot-Thermografie ist die einzige Diagnosetechnologie, mit der man thermisches Verhalten sofort sichtbar machen und überprüfen kann. Mit den Infrarotkameras von FLIR lassen sich thermische Probleme erkennen, quantifizieren und mit professionellen und einfach zu erstellenden Inspektionsberichten dokumentieren.


Wärmebildaufsatzkamera ONE® Pro LT für Smartphones

Quelle: FLIR Systems, Inc.

Die Infrarot-Thermografie ist die einfachste und schnellste Methode, um Fehler bei der Wärmedämmung, Temperaturverläufe der Heizflächen, Feuchtigkeit durch Wärmebrücken oder Leckagen und elektrischen Probleme in Gebäuden zu erkennen. Eine Wärmebild zeigt genau auf, wo Probleme verursacht werden, sodass sich der Prüfer ganz darauf konzentrieren kann, nur die betroffenen Bereiche zu untersuchen. Seit den 70er Jahren des letzten Jahrhunderts wird uns mehr und mehr bewusst, dass unsere Energievorräte begrenzt und damit wertvoll sind. Wärmebildkameras können dabei helfen, Dämmungsprobleme und andere Gebäudeanomalien und technische Fehler deutlich sichtbar zu machen. Dadurch lassen sich dank Bauthermografie nicht nur Korrekturmaßnahmen ergreifen, sondern auch Energie einsparen.

Die Wärmebildaufsatzkamera ONE® Pro LT bietet viele Tools (z. B. MSX® (Multi Spectral Dynamic Imaging [Bildoptimierung], Videosignal-Verarbeitungstechnologie VividIR) und eine hohe Wärmebildqualität für iPhone, und iPad und für Android-Smartphones. Die Kamera zeigt auf dem Smartphone-Bildschirm Temperaturunterschiede auf Oberflächen (z. B. Hauswände, Heizflächen) und konkrete Oberflächen-Temperaturen an.
Im Kameraaufsatz befinden sich zwei Kameralinsen, denn neben der eigentlichen Wärmebildkamera mit dem Infrarotsensor ist noch eine zweite Digitalkamera vorhnden. Durch die Kombination aus diesen beiden Kameras kann der Betrachter leichter Details erkennen als es bei einer reinen Wärmebildkamera der Fall wäre. Dank der Daten der zweiten Kamera zeigt das Wärmebild gut erkennbar die Konturen der fotografierten Objekte an. Die Auflösung beträgt 160 x 120 Pixel. Damit der Smartphone-Akku durch den Kamerabetrieb nicht belastet wird, hat die Kamera einen eigenen Akku (350 mAh), der mit einer Aufladung eine ca. 45 Minuten Einsatzdauer ermöglicht.
Die Kamera wird nach dem Start der App per Knopfdruck einschaltet und die Kamera ist ein paar Sekunden einsatzbereit. Danach werden auf dem Touchscreen des Smartphones die Oberflächen-Temperaturen der anvisierten Objekte angezeigt. Die Bilder können in standardmäßigen Graustufen und die Temperaturunterschiede auch farblich mit verschiedenen Farbschemata hervorgehoben werden. Wenn eine konkreten Stelle der Oberflächen-Temperatur gezeigt werden soll, dann reicht ein Drücken auf das Temperatursymbol in der Mitte am oberen Bildschirmrand. Dann wird die aktuelle Temperatur auf dem Touchscreen im Fadenkreuz (Messpunkt) angezeigt.
Die Kalibrierung des Bildes ist mit einem manuellen und automatischen Modus möglich. Außerdem können bei Bedarf über einen Schieberegler am unteren Bildschirmrand die Konturen des Bildes mit denen des Infrarotobjektes abglichen werden. Mit der Kamera können auch Videos, Panoramaaufnahmen und Zeitrafferaufnahmen aufzeichnet werden. Ein Timer für zeitverzögerte Aufnahmen mit bis zu zehn Sekunden Verzögerung steht ebenfalls zur Verfügung. Bilder speichert die Flir One als JPGs, Videos im Format MOV.

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Wärmebildkamera für Smartphones FLIR One Pro LT - FLIR Systems, Inc.
Bedienungsanleitung FLIR One Pro Dritte Generation für Android und iOS - FLIR Systems, Inc.
Das thermische Smartphone-Modul für Profis - Video

Quelle: Testo SE & Co. KGaA

In der Bauwerksdiagnostik und bei der vorbeugenden Instandhaltung ist die Thermografie ein wichtiges Verfahren, Bauwerke z. B. hinsichtlich ihrer Wärmedämmung individuell untersucht zu können. Auch Wärmebrücken, Mängel in der Hüllenkonstruktion, Feuchtenester, aber auch Leckagen an Wasser-, Heizungs- und Lüftungsrohrsystemen können zuverlässig aufgespürt werden.

Mit der Wärmebildkamera wird thermische Energie an Objekten gemessen und bildlich dargestelt. Diese thermische oder infrarote Energie wird durch Lichtwellen übertragen. Dieses elektromagnetische Spektrums nimmt man als Wärme wahr.
Jedes Objekt, dessen Temperatur über dem absoluten Nullpunkt liegt, strahlt thermische Energie (messbare Wärme) ab. Aus diesem Grunde können auch sehr kalte Objekte, so z. B. Eiszapfen, thermografisch erfasst werden, wenn die Kamera innerhalb dieses Temperaturbereiches thermische Energie erfasst.

Wärmebildkameras erfassen die infrarote Strahlung präzise und berührungslos und erzeugen aus den erfassten Daten bildliche Darstellungen als Wärmebilder (Thermogramme). Mit dieser Technik können Baukonstruktionen zuverlässig auf ihre Dämmeigenschaften und Dichtigkeit untersucht werden.

Theoretische Grundlagen der Thermografie - Testo SE & Co. KGaA
Wärmebildkameras - Testo SE & Co. KGaA
Bauthermografie - Infrarot - Thermografie Dipl. Ing. (FH) Uwe Tschiederer

 
 

MH Thermofolie
Quelle: Mair Heiztechnik

Thermobildfolie CPM-Monitor
Quelle: Dr. Radtke CPM Chemisch-Physikalische Messtechnik AG
Thermofolie/Thermobildfolie
Um wärmeführende Rohrleitungen im Fußboden-, Decken- und Wandbereich sichtbar zu machen, können Folien mit einer Spezialbeschichtung eingesetzt werden. Diese Thermobildfolie zeigt innerhalb von Sekunden einfache Bildkontraste (Verfärbung). Das Temperaturfenster bei 3 verschiedenen Folien liegt bei 18 - 22 °C, 22 - 26 °C und 26 - 30 °C.
Die besten Ergebnisse zeichnen sich nach ca. 1 bis 2 Stunden Anlagebetrieb ab (bei Niedertemperatursystemen sollen die Heizleitungen mindestens 4 Stunden im Betriebszustand stehen). Der CPM-Monitor wird auf die zu untersuchende Stelle gelegt. Der Bodenaufbau ist dabei nicht von Bedeutung. CPM-Monitore sind auf Betonböden und Estrichen ebenso gut einsetzbar, wie auf Fliessen, Parkett oder Teppichböden (z. B. Nadelfilz).
Die Thermobildfolie (Thermofolie) kann eingesetzt werden, um die richtige Stelle für Bohrungen im Estrich oder der Wand zu finden, Rohrabstände zu ermitteln oder Rohrundichtigkeiten zu orten. Die Folien können beliebig oft eingesetzt werden.
So wird es gemacht:
- Vor Beginn muss die zu untersuchende Fläche abgekühlt sein.
- Die Temperatur am Thermostat erhöhen, so dass die Fläche beheizt wird.
- Nach einiger Zeit (je nach Stärke und Art des Putzes bzw. Estrichs) sind die Heizrohre genügend aufgeheizt.
- Die Thermofolie an die Fläche halten bzw. legen. Die Lage der Heizrohre und eine evtl. Undichtigkeit ist auf der Folie zu sehen.
Bei dem CM-Messverfahren (Feuchtemessung) bietet diese Folie zusätzlichen Schutz, da die verlegten Rohre der Fußbodenheizung sichtbar gemacht werden kann und somit kann eine Probeentnahme des Estrich völlig gefahrlos entnommen werden.

MH Thermofolie - Mair Heiztechnik Vertriebsgesellschaft mbH
Thermobildfolie CPM-Monitore - Dr. Radtke CPM Chemisch-Physikalische Messtechnik AG

Thermobild einer FBH
Quelle: Munters Euroform GmbH
Infrarot-Thermografie
Mittels Erfassung der ermittierten Strahlungsenergie entsteht eine bildhafte Darstellung des Leitungsverlaufs. Die Thermografie liefert absolut zuverlässige Messdaten für die Leckortung, Gebäudethermografie und Zustandsanalyse.
 
 
Ein Infrarot-Thermometer (Strahlungsthermometer, Pyrometer) misst berührungslos eine Oberflächentemperatur. Die meisten Infrarot-Thermometer haben einen zusätzlichen Laser-Spot, mit dem durch eine 2-Punkt-Lasermarkierung der Durchmesser des Messkreises exakt angezeigt wird.


Bedienungsanleitung - Temp 210



Messflecken-Größe
Quelle: Wöhler GmbH

Ein Infrarotthermometers erfasst mit einem Sensor emittierende, reflektierte und durchgelassene Wärmestrahlung einer Fläche und wandelt diese Information in einen Temperaturwert um. Dabei muss der Emissionsfaktor des Materials bekannt sein und eingestellt werden.
Der Emissionsfaktor beschreibt die von einer Fläche ausgehende infrarote Wärmestrahlung, die von der Eigentemperatur des Materials bestimmt ist. Die (typische Anwendung) und angemalte oder oxidierte Oberflächen haben Die meisten Geräte haben einen fest eingestellten Emissionsfaktor von 0,95. Da aber die meisten organischen Materialien einen Faktor von 0,90 haben, muss der passende Wert eingestellt werden. Auch die Reflexionen von benachbarten Körpern oder durch Transmission (Durchlässigkeit des Objektes) beeinflussen das Messergebnis.
Bei hochglänzenden Metalloberflächen (Kupfer- und Edelstahlrohr) kann nur ein Temperaturtrend gemessen werden. Eine genaue Messung auf polierten Flächen ist nicht möglich. Um ein einigermaßen genaues Messergebnis zu erreichen, kann man die zu messende Fläche mit schwarzem Klebeband (nicht aus Polyethylen) abkleben oder die Oberfläche wird schwarz angestrichen.
 
 
Die Inspektionskamera mit ihrem kleinen beweglichen Farbkamerakopf ermöglicht eine Videoanalyse von engen Rohren, Schächten und Spalten. Darüber hinaus eignet sie sich auch hervorragend zur Kanalinspektion. Die Linse schaut genau hin, wenn es um das Aufspüren von Rissen oder defekten Schweißnähten oder Dichtungen geht und liefert dem Monitor ein glasklares Bild.
Mit nur 40 mm Ø ist der Kamerakopf so klein, dass er überall hineinpasst. Darüber hinaus ist er von links nach rechts um 180° schwenk- und sogar um 360° drehbar. Diese Beweglichkeit ermöglicht Ihnen ganz neue Einblicke in defekte Abwasserrohre, Luftleitungen, enge Zwischendecken oder Schornsteine. Hinzu kommt: Die Innovation aus dem Hause Wöhler ist lichtstark, wasserdicht und einfach zu bedienen: Ein Knopfdruck und das Gerät ist einsatzbereit.
Die Übertragung erfolgt auf einen Farbmonitor, der brillante Bilder liefert. So können Schwachstellen sofort erkannt und beurteilt werden. Ein integrierter Videoausgang zur Dokumentation der Bilder ist ebenfalls vorhanden. Die Stromversorgung des Videoinspektionssystems geschieht mit Akkus oder wahlweise auch im Netzbetrieb. Immer mit von der Partie: Der handliche Hartschalenkoffer, in dem Kamera, Monitor und Zubehör untergebracht sind.
Vorteile
  • Flexibel: Erstmals ist die Optik drehbar um 360°, schwenkbar um 180° und ermöglicht so eine maximale Bewegungsfreiheit der Linse: Selbst kleinste Mängel bleiben nicht mehr verborgen
  • Kleinbauend: Der Kopf misst 60 mm in der Länge, 40 mm im Durchmesser
  • Wasserdicht: Eine Klarsichtkuppel schützt die Linse vor Spritzwasser und ermöglicht den Einsatz in Abwasser- und Fallrohren
  • Bogengängig: 87°-Bögen werden von der Kamera, die in Rohren und Kanälen bis zu 180 mm Durchmesser verwendbar ist, spielend gemeistert
  • Lichtstark: Die Kamera liefert selbst im Dunklen gestochen scharfe Bilder aus dem Inspektionsbereich
  • Genau lokalisierbar: Bei der VIS 320 ist die Längenmarkierung auf der Schubstange ablesbar, bei der VIS 330 erfolgt die Metrierung elektronisch mit einer Auflösung von 0,04 Meter und wird auf dem Monitor eingeblendet
  • Vielseitig einsetzbar: Die Kamera ist ein unerlässliches Hilfsmittel in verschiedenen Bereichen der Schadstellenanalyse, Gebäudediagnostik und Überprüfung industrieller Anlagen
Anwendungen
Überprüfung und Schadstellenanalyse von:
  • Abwasser- und Fallrohren
  • Lüftungs- und Abgasleitungen
  • Schornsteinen
  • Zwischendecken
  • Schächten
  • Vorwandinstallationen
  • Industriellen Anlagen
 
 
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