Lock-In-Thermografie mit Gebläse-Steuerung zur Ermittlung von Leckageströmen an Fassaden

Abstract

Luftleckagen in der Gebäudehülle sind für einen großen Anteil des Heiz- und Kühlbedarfs eines Gebäudes verantwortlich. Daher ist die schnelle und zuverlässige Detektion von Leckagen entscheidend, eine Verbesserung der Energieeffizienz von Gebäuden zu ermöglichen. In diesem Beitrag wird ein neuer Ansatz zur Bestimmung von Luftleckagen der Gebäudehülle von außen vorgestellt, bei dem Lock-in-Thermografie und thermische Anregung durch ein Blower-Door-System kombiniert werden. Das Gebläse erzeugt dabei einen periodischen Überdruck innerhalb des Gebäudes, der periodische Temperaturänderungen der Oberflächen der Fassade in der nahe der Leckagen hervorruft. Da die Temperaturänderungen mit bekannter Frequenz angeregt werden, ergeben sich durch Fourier-Transformation der Zeitreihen der Wärmebilder bei der Anregungsfrequenz Amplitudenund Phasenbilder, die die von Leckagen hervorheben. Die periodische Anregung und Erfassung durch eine IR-Kamera ist als Lock-in-Thermografie bekannt, welche in der zerstörungsfreien Prüfung, z.B. von Halbleiterbauelementen, eingesetzt wird. Es werden Messungen an Fassaden mit drei Anregungszyklen von je 40 Sekunden Dauer bei einer Druckdifferenz von 75 Pa präsentiert. Die Messungen wurden bei Temperaturdifferenzen zwischen Gebäudeinneren und -äußeren von 5 bis 7 K unter stark variierenden Umgebungsbedingungen von Einstrahlung, Wind und Bewölkung durchgeführt. Die Messungen zeigen eine höhere Empfindlichkeit und einen geringeren Einfluss der sich ändernden Umgebungsbedingungen als Vergleichsmessungen mit der Differenz-Bild-Methode. Da die Lock-In-Methode im Amplitudenbild nur die Temperaturänderungen bei der Anregungsfrequenz hervorhebt, werden Temperaturänderungen, die durch Umwelteinflüsse verursacht werden, herausgefiltert. So können Fassaden schnell von außen untersucht werden. Eine weitere Reduktion von unerwünschten Artefakten im Bild wird durch eine Phasengewichtung der Amplitude durch das Skalarprodukt demonstriert.