Thermografie am Gebäude: was das Wärmebild zeigt und was nicht

Ein Wärmebild überzeugt schneller als jede Tabelle. Orange Fensterlaibungen, ein gelber Rollladenkasten, eine violette Wand, und jeder meint zu sehen, wo die Wärme hinausgeht. Das Bild überzeugt allerdings genauso, wenn es an einem milden Nachmittag mit Sonne auf der Fassade entstanden ist. Ich nutze die Kamera bei der Aufnahme von Gebäuden und bei Schimmelfällen, und ich traue keinem Bild, zu dem ich die Außentemperatur nicht kenne. Dieser Beitrag erklärt, unter welchen Bedingungen ein Bild etwas aussagt und wie aus einer Farbe ein Befund wird.

Was die Kamera misst

Je wärmer eine Oberfläche ist, desto mehr strahlt sie. Die Wärmebildkamera fängt diese Strahlung auf einem Sensor mit Tausenden Bildpunkten ein und rechnet jeden Punkt in eine Temperatur um; ein Infrarotthermometer macht dasselbe für einen einzigen Fleck. Heraus kommt ein Bild der Temperaturen an der Oberfläche. Was im Bauteil geschieht, sieht die Kamera nur, wenn es die Oberfläche wärmer oder kälter macht.

Ob die Zahl im Bild stimmt, hängt an zwei Einstellungen. Die erste ist der Emissionsgrad, also wie viel Strahlung ein Material im Vergleich zu einem idealen Strahler abgibt. Putz, Holz und Ziegel kommen diesem Ideal nahe, blankes Metall liegt weit darunter und spiegelt stattdessen seine Umgebung. Ist die Kamera auf Putz eingestellt, zeigt sie am Aluminiumrahmen oder an einer verzinkten Blende eine Temperatur, die es dort nicht gibt.

Die zweite ist die Farbskala. Viele Kameras spannen sie selbsttätig zwischen dem kältesten und dem wärmsten Punkt im Ausschnitt auf. Dieselbe Farbe steht dann in zwei Bildern für zwei verschiedene Temperaturen, und ein Wärmebild ohne Skala am Rand ist ein buntes Foto.

Wann ist ein Wärmebild aussagekräftig?

Aussagekräftig ist ein Wärmebild, wenn zwischen den beheizten Räumen und der Außenluft ein großer Temperaturunterschied liegt, in den Stunden davor keine Sonne auf die Fläche schien, die Fassade trocken ist und wenig Wind geht. Das Verfahren beschreibt DIN EN ISO 6781-1 in der Ausgabe vom November 2023, die Nachfolgerin der DIN EN 13187, als qualitative Methode, die Unregelmäßigkeiten in der Gebäudehülle aufspürt. Der Temperaturunterschied ist für mich die wichtigste Bedingung, denn die Kamera zeigt nur Unterschiede, und die wachsen mit ihm.

Wie stark, zeigt eine Ecke, die den Mindestwärmeschutz nach DIN 4108-2 gerade erfüllt. Ihr Temperaturfaktor fRsi beträgt 0,70, und bis zur Raumtemperatur fehlen ihr damit 30 % des Unterschieds zwischen innen und außen. Bei 20 °C drinnen und -5 °C draußen sind das 7,5 K. Mit jedem Grad, um das es draußen wärmer wird, schrumpft der Abstand um 0,3 K: bei 0 °C auf 6,0 K, bei 5 °C auf 4,5 K, bei 10 °C auf 3,0 K und bei 15 °C auf 1,5 K.

• bei -5 °C draußen7,5 K
• bei 0 °C draußen6,0 K
• bei 5 °C draußen4,5 K
• bei 10 °C draußen3,0 K
• bei 15 °C draußen1,5 K

Quelle: Rechnung (1 - 0,70) · (20 °C - Außentemperatur) mit dem Temperaturfaktor nach DIN 4108-2

1,5 K gehen im Bild zwischen einem Schrank, einer Gardine und dem warmen Luftstrom über dem Heizkörper unter. Innen messe ich deshalb nur in der Heizperiode, außen möglichst bei Frost. Die übrigen Bedingungen folgen aus derselben Physik:

• Sonne, die tagsüber auf eine Wand scheint, steckt als Wärme im Mauerwerk und kommt bis in die Nacht wieder heraus. Außen fotografiere ich deshalb vor Sonnenaufgang.
• Wasser, das nach Regen an der Fassade verdunstet, kühlt die Oberfläche. Eine nasse Stelle erscheint dann kalt, obwohl dort keine Wärme verloren geht.
• Wind bringt die Außenoberfläche näher an die Lufttemperatur und verwischt so die Unterschiede, die das Bild zeigen soll.
• In klaren Nächten strahlen Dachflächen gegen den kalten Himmel ab und werden kälter als die Luft. Bewölkte Nächte liefern ruhigere Bilder.
• Ein ungeheizter Raum erscheint von außen kalt und damit scheinbar gut gedämmt. Innen braucht die Wand einige Tage gleichmäßige Heizung, bis sich in ihr ein stetiger Wärmestrom eingestellt hat.

Dann bleibt die Frage, von welcher Seite ich fotografiere. Nach DIN EN ISO 6946 beträgt der Wärmeübergangswiderstand an einer Wand innen 0,13 m²K/W und außen 0,04 m²K/W. Derselbe Wärmestrom drückt die Innenoberfläche deshalb gut dreimal so weit unter die Raumluft, wie er die Außenoberfläche über die Außenluft hebt. Das Außenbild hat den kleineren Kontrast, und jeder Windstoß macht ihn noch kleiner.

Von außen

• ganze Fassade und Dach auf einem Bild
• kleiner Kontrast, weil die Außenoberfläche nah an der Lufttemperatur bleibt
• empfindlich für Sonne, Wind, Nässe und klaren Himmel
• hinterlüftete Fassaden und Ziegeldächer zeigen nur ihre äußere Schale

Von innen

• gut dreimal so großer Kontrast bei gleichem Wärmestrom
• zeigt die kalte Stelle dort, wo Schimmel wachsen würde
• Möbel und Vorhänge schirmen ab und müssen weg oder mitgedacht werden
• Raum für Raum, braucht mehr Zeit

Was das Bild findet und was nicht

Unter guten Bedingungen beantwortet die Kamera in Minuten Fragen, für die man sonst Bauteile öffnen müsste. Andere beantwortet sie bei keinem Wetter.

Bei der Heizung ist die Kamera mein schnellstes Prüfwerkzeug. Ein Heizkörper, der oben warm und unten kalt ist, wird schwach durchströmt, weil das Ventil drosselt oder zu wenig Wasser ankommt; bleibt er oben kalt, sitzt Luft darin. Eine Fußbodenheizung zeichnet ihre Rohrbahnen auf den Boden, und ein Kreis, der im Bild fehlt, läuft nicht. Ob die Wassermengen im ganzen Haus zusammenpassen, klärt erst der hydraulische Abgleich.

Die häufigste Fehldeutung betrifft Feuchte. Wasser, das an einer Oberfläche verdunstet, kühlt sie, und eine nasse Wand leitet Wärme besser als eine trockene. Eine feuchte Stelle kann deshalb kalt erscheinen, sie kann aber genauso unauffällig bleiben, und eine kalte Stelle muss nicht nass sein. Welche Messungen die Feuchte im Bauteil wirklich erfassen, steht im Beitrag zum Feuchteschutz.

Wärmebrücken und undichte Stellen

Die kalte Stelle, die ich auf Innenaufnahmen am häufigsten finde, ist eine Wärmebrücke.

An der Außenecke steht einer kleinen inneren Fläche eine große äußere gegenüber, das ist eine geometrische Wärmebrücke. Die durchlaufende Balkonplatte aus Beton ist eine konstruktive, weil der Baustoff selbst die Wärme hinausleitet. Bei einem Neubau setzt das Gebäudemodernisierungsgesetz (GModG) folgende Anforderung:

Ein Gebäude ist so zu errichten, dass der Einfluss konstruktiver Wärmebrücken auf den Jahres-Heizwärmebedarf nach den anerkannten Regeln der Technik und nach den im jeweiligen Einzelfall wirtschaftlich vertretbaren Maßnahmen so gering wie möglich gehalten wird.

Für bestehende Häuser gilt dieser Satz nicht, er steht im Teil des Gesetzes für zu errichtende Gebäude. Wer aber Einzelmaßnahmen mit BEG-Förderung umsetzt, muss nach Nr. 2.06 der Technischen FAQ zur BEG EM für die betroffenen Bauteilanschlüsse festlegen und dokumentieren, wie sie wärmebrückenreduziert ausgeführt werden, beim Fenstertausch etwa die Anschlüsse der neuen Fenster. Das Wärmebild aus der Aufnahme zeigt mir, welche Anschlüsse im Haus heute die kältesten sind.

Undichte Stellen zeigt die Kamera am deutlichsten, wenn Luft strömt. Bei der Luftdichtheitsmessung nach DIN EN ISO 9972 erzeugt ein Gebläse in einer Außentür einen Druckunterschied zwischen innen und außen. Wird die Dichtheit eines Neubaus nach § 26 GModG geprüft, um den Messwert in der Energiebilanz anzusetzen, misst man mit Unter- und mit Überdruck. Bei 50 Pa darf dann in einem Gebäude bis 1.500 m³ Luftvolumen ohne Lüftungsanlage höchstens das Dreifache des beheizten Luftvolumens je Stunde durch die Hülle strömen. Im Unterdruck zieht kalte Außenluft durch jede Fuge und zeichnet sich im Winter innen als kalte Fahne ab, am Fensteranschluss, an der Steckdose in der Außenwand, an der Luke zum Dachboden.

Bei einer Sanierung suche ich so, solange die luftdichte Ebene noch offen liegt. Ist sie erst hinter Gipskarton oder Putz verschwunden, findet das Bild die Fehlstelle zwar noch, beheben lässt sie sich dann aber nur, indem man die Verkleidung wieder öffnet.

Vom Wärmebild zum Befund

Vor einer kalten Ecke will jeder wissen, ob sie schimmeln wird. Die Temperatur im Bild beantwortet das nicht, weil sie vom Wetter des Messtags abhängt. Vergleichbar wird sie über den Temperaturfaktor fRsi, der den Abstand zwischen Oberfläche und Außenluft durch den Abstand zwischen Raum- und Außenluft teilt. DIN 4108-2 verlangt an der ungünstigsten Stelle einen fRsi von mindestens 0,70 oder, bei 20 °C und 50 % relativer Feuchte im Raum und -5 °C außen, mindestens 12,6 °C an der Oberfläche. Auf dieselben Werte verweisen die Technischen FAQ zur BEG EM in Nr. 2.05.

So rechne ich einen Messwert aus dem Bild auf den Normfall um, hier an einem Rechenbeispiel für einen Märzmorgen:

Raumluft am Messtag

20 °C

Außenluft am Messtag

5 °C

Ecke im Wärmebild

15,4 °C

fRsi = (15,4 - 5) / (20 - 5)

0,693

Oberfläche bei -5 °C außen: -5 + 0,693 · 25

12,3 °C

Ergebnis

fRsi unter 0,70: Verdacht auf fehlenden Mindestwärmeschutz

15,4 °C in der Ecke klingen harmlos. Bei -5 °C draußen läge dieselbe Ecke bei 12,3 °C, also unter der Grenze der Norm. Aus einem einzelnen Bild bleibt das trotzdem eine Abschätzung, denn eine massive Wand folgt einem Wetterwechsel mit Verzögerung, und die Norm rechnet mit einem Dauerzustand. Bei einem Verdacht setze ich deshalb einen Datenlogger an die Stelle, der Oberflächen- und Raumtemperatur über mehrere Tage aufzeichnet.

Wie sich damit Bau und Nutzung als Ursache trennen lassen, steht im Beitrag Schimmel und der Mindestwärmeschutz. Mit Ihren eigenen drei Temperaturen rechnet der Schimmel-Rechner denselben Weg.

Wofür ich die Kamera einsetze

Ein Wärmebild ohne Frage dahinter hilft niemandem, deshalb mache ich Thermografie nicht als eigene Leistung. Ich nehme die Kamera dorthin mit, wo das Bild eine Entscheidung stützt, und das ist fast immer eine dieser vier Stationen:

1. 01

   Aufnahme

   Vor der Planung finde ich im Winter die Wärmebrücken und Lücken, die die Reihenfolge der Maßnahmen verschieben.

2. 02

   Planung

   Jeder kalte Anschluss aus dem Bild bekommt im Konzept eine Lösung.

3. 03

   Bau

   Mit Unterdruck im Haus suche ich Undichtheiten, solange die luftdichte Ebene offen liegt.

4. 04

   Abnahme

   Im ersten Winter nach der Dämmung zeigt das Bild Felder, die leer geblieben sind.

Bei der Bestandsaufnahme für den Sanierungsfahrplan kann ein Wärmebild im Winter eine konkrete Frage ergänzen; ob die Aufnahme dafür geeignet und sinnvoll ist, kläre ich am Gebäude. Die Balkonplatte, an der sich entscheidet, ob eine Innendämmung geht, steht danach an der richtigen Stelle im Plan, ebenso die halb gedämmte Kellerdecke oder der Rollladenkasten, der mit den Fenstern getauscht werden muss. Nach dem Dämmen einer Holzbalkendecke sehe ich von unten, ob jedes Feld zwischen den Balken gefüllt ist.

Streiten Bauherr und Firma über eine Lücke in der Dämmung, wird aus dem Bild ein Beweismittel. Dann braucht es dokumentierte Randbedingungen und eine Bewertung, die einer Gegenprüfung standhält. Solche Streitfälle bearbeite ich als Sachverständiger für Schäden an Gebäuden unter baugutachter-witschel.de.

Ein fremdes Wärmebild prüfen

Wer ein Wärmebild von einem Anbieter vorgelegt bekommt, kann es mit sechs Fragen prüfen. Fehlen die Antworten, beweist das Bild nichts, weder für noch gegen die Dämmung.

1. Wann ist es entstanden? Brauchbar sind kalte Tage in der Heizperiode, außen vor Sonnenaufgang.
2. Wie warm war es drinnen, wie kalt draußen? Ohne beide Werte lässt sich keine Farbe einordnen.
3. Wie war das Wetter in den Stunden davor? Sonne, Regen und Wind verändern die Oberfläche.
4. Welche Temperaturskala steht am Rand? Erst sie ordnet jeder Farbe eine Temperatur zu.
5. Welcher Emissionsgrad war eingestellt, und liegen Metall oder Glas im bewerteten Bereich?
6. Gibt es ein normales Foto desselben Ausschnitts? Ohne es bleibt offen, ob die kalte Fläche eine Wand, ein Rohr oder ein Schrank ist.

Eine rote Südfassade am frühen Abend zeigt vor allem die Sonne des Nachmittags. Eine rote Stelle an der Nordwand vor Sonnenaufgang bei Frost zeigt dagegen, dass dort Wärme verloren geht.

Häufige Fragen

Quellen und Fundstellen