Thermografie in gebouwde omgeving

Enkele tips voor het lezen van een thermografisch rapport voor bouwkundige doeleinden

Enkele sleutelwoorden binnen thermografie toegepast in de gebouwde omgeving:

• Massa
• Isolatie
• Belasting
• Klimaat

Deze vier ingrediënten bepalen of een gebouw warmte uitstraalt. Deze 4 elementen bepalen dus ook of er thermisch iets te zien is.Infrarood-inspecties worden al enige tijd veelvuldig toegepast bij gebouwen. Het lezen van een thermografisch rapport vereist enige kennis; er zijn heel wat valkuilen.

De massa van een constructiedeel is zeer belangrijk

Een gedachte ter overweging: de temperatuur van een theelepeltje kunt u binnen enkele seconden een tiental graden laten stijgen. Echter, om een kopje thee een tiental graden te laten stijgen heeft u een behoorlijke hoeveelheid energie nodig.

Traditioneel wordt er in Nederland met steen gebouwd, tevens kenmerkt onze bouwwijze zich door de toepassing van een spouw. Kozijnen, vermits niet thermisch onderbroken en dorpels zijn de enigste plaatsen waar binnenblad in contact staat met het buitenblad. Als u bij deze constructie een temperatuursverhoging waarneemt dan is er thermisch veel gebeurt! Het binnenblad heeft het buitenblad aangestraald. Gelijktijdig is er door convectie in de spouw een hoeveelheid energie door de (spouw)lucht verplaatst. De temperatuursverhoging die u op het buitenblad waarneemt moet dus significant zijn, immers er was een grote hoeveelheid energie (en tijd) nodig om dit te realiseren. U begrijpt dus nu wel dat de temperatuur data van de achterliggende ruimte essentieel is. Niet alleen op het moment van de meting, maar gedurende enkele uren voorafgaande aan de opname.
Een ander belangrijk fenomeen is dat bij iedere Nederlander een “homo economicus” is. Uit economische motieven wordt niet iedere ruimte verwarmd. Om een goed thermisch contrast te krijgen, moeten ruimtes voor de inspectie verwarmd worden. Wederom is het loggen van temperatuur van de achterliggende ruimtes belangrijk. Immers als we niet weten hoelang er verwarmd is, kunnen we ook geen aannames maken in hoeverre de constructie is opgewarmd en kan er dus ook geen uitspraak worden gedaan over de ernst van een eventueel probleem.
Industriële gebouwen kennen deze problemen vaak niet i.v.m. met de “simpele opbouw” van de gevel. Helaas hebben deze vaak problemen met de emissiewaarde van de toegepaste materialen; deze problematiek treft u verderop in deze tekst.

De isolerende eigenschappen van toegepaste materialen

Binnen ons klimaat is isoleren pure logica. Met een infraroodcamera kunnen we hotspots en koudebruggen in beeld brengen. Afhankelijk van uw achtergrond (energetische of bouwkundige) kunnen hotspots en koudebruggen uw interesse hebben. Daar de energetische aspecten evident zijn, gaan we hier niet verder op in. Koudebruggen kunnen op termijn veel schade veroorzaken. Immers door een constant condensatieproces kan er schade worden aangericht.
De meesten kennen de schimmels op de muur: een duidelijke manifestatie van een koudebrug. Problematischer wordt het als in een constructiedeel condensatie plaatsvindt. En sluimerend proces, wat tot aanzienlijke schades kan leiden. Deze schades kunnen alleen ontstaan bij een bepaalde vochtigheidsgraad, in combinatie met een bepaalde temperatuurval. Om een goede uitspraak over koudebruggen te doen is het dus belangrijk iets over de vochthuishouding in een woning te weten. Indien de bewoners speciaal voor de thermische inspectie de thermostaat op een andere stand zetten, zal als gevolg van de temperatuursverandering ook de luchtvochtigheid veranderen. Een enkele meting van de luchtvochtigheid is dan ook onvoldoende. Een week lang temperatuur en luchtvochtigheid monitoren geeft een goed beeld van bewonersgedrag.

De belasting van gebouwen en thermografie

Gebouwen hebben een functie. Zodra bij een ijzergieterij in het gebouw hotspots worden ontdekt en diverse alarmbellen gaan rinkelen, dan heeft de techniek zijn doel gemist.

We plaatsen duizend mensen in een kathedraal voor een religieuze bijeenkomst. Aan het einde van deze bijeenkomst zullen we geen merkbare temperatuurverhoging op de gevel zien. In de gevel is op dat moment overigens wel een thermisch proces aan de gang. Echter door de factor tijd zullen we dit thermisch proces op het buitenblad niet waarnemen. De belasting van het gebouw is dus terdege relevant. Wat denk u van twee verdieners met een uitgebreid sociaal leven of verenigingsleven; dit is wellicht in essentie hetzelfde verhaal als de kathedraal. De thermische sporen op het buitenblad zullen minimaal zijn. Wederom is de monitoring van temperatuurdata belangrijk voor de interpretatie van de infraroodopnames.

De belasting van gebouwen en thermografie

Gebouwen hebben een functie. Zodra bij een ijzergieterij in het gebouw hotspots worden ontdekt en diverse alarmbellen gaan rinkelen, dan heeft de techniek zijn doel gemist.

We plaatsen duizend mensen in een kathedraal voor een religieuze bijeenkomst. Aan het einde van deze bijeenkomst zullen we geen merkbare temperatuurverhoging op de gevel zien. In de gevel is op dat moment overigens wel een thermisch proces aan de gang. Echter door de factor tijd zullen we dit thermisch proces op het buitenblad niet waarnemen. De belasting van het gebouw is dus terdege relevant. Wat denk u van twee verdieners met een uitgebreid sociaal leven of verenigingsleven; dit is wellicht in essentie hetzelfde verhaal als de kathedraal. De thermische sporen op het buitenblad zullen minimaal zijn. Wederom is de monitoring van temperatuurdata belangrijk voor de interpretatie van de infraroodopnames.

Het klimaat en thermografie

Ons klimaat is behoorlijk grillig geworden: het is lang geleden dat we winters hadden waar het weerbeeld weken lang hetzelfde was. Temperaturen schommelen behoorlijk, de temperaturen van de gevels van gebouwen dus ook. De neerslag wordt steeds heviger. Met name voor gebouwen van steen is dit problematisch vanuit thermografisch oogpunt. Indien een gevel nat is, is er een enorme hoeveelheid energie nodig om het vocht te laten verdampen, afhankelijk van de delta T tussen binnen en buiten, en afhankelijk van de toegepaste isolatie kan deze energie vanuit het pand worden onttrokken. De gevel oogt dan koeler.
Op winderige dagen kan er door convectie veel energie verloren gaan, met een inspectie dient hier rekening mee te worden gehouden. Convectie moet niet onderschat worden: als convectie een slecht transportmiddel van energie zou zijn, dan zouden er in auto’s ook geen radiators zijn ingebouwd.
De zon kan gebouwen behoorlijk verwarmen. Op een zonnige dag kan er een grote hoeveelheid energie in een gevel worden gepompt. De (zonne)schaduw van omliggende gebouwen en beplanting kan dus een thermische afdruk in de gevel achterlaten. Houd hier rekening mee.

Verduidelijking zinvolle begrippen

Thermografie van gebouwen behoeft enige uitleg. Hieronder enkele zinvolle tips die het interpreteren van een thermogram zullen vergemakkelijken.

• Emissie
• Transmissie
• IFOV

Het begrip emissiewaarde

In drie zinnen wordt het begrip emissiewaarde uitgelegd. Probeer de essentie te begrijpen, want dit is fundamenteel voor de interpretatie van thermogrammen.

1. Een infraroodcamera registreert domweg alle ir-straling die op de detector komt!
2. De totale ir-emissie van een object is de optelsom van de eigen straling van het object, de straling die door het object wordt gereflecteerd en de ir-straling die door een object heen gaat.
3. Generiek kun je zeggen dat de temperatuur wordt bepaald door de eigen ir straling van een object, en dat de gereflecteerde straling en de ir-straling die door een object heengaan (transmissie), de meetwaardes voor de ir-camera beïnvloeden.

U begrijpt dus nu hopelijk dat bij iedere infraroodopname de emissie waarde moet worden vermeld. Ook de achtergrondstraling is belangrijk. Dit geeft aan hoeveel ir-straling er geflecteerd wordt. Koude- of warmtebronnen die gereflecteerd kunnen worden, zijn altijd voldoende aanwezig. Loop gewoon eens door omgeving; en kijk eens hoeveel warmtebronnen er zijn. Wist u dat een heldere hemel al snel kouder is dan -60°C

Oftewel: hoe lager de emissiewaarde van het materiaal, hoe belangrijker de achtergrondstraling wordt. Typische materialen met een lage emissiewaarde zijn bijvoorbeeld glas en aluminium. Als voor een inspectie een goedkopere camera is gebruikt, vergewis u er dan van dat dit instrument in staat is voor iedere meting de emissiewaarde en achtergrondstraling te corrigeren.

Transmissie

Transmissie van materialen is een redelijk moeilijke materie. Bepaalde glassoorten en (dunne) kunststoffen zijn selectief thermisch transparant. Dit wil zeggen dat ze bepaalde energetische golflengtes makkelijk doorlaten. Bij glas is dit de reden waarom kassen en serres zo lekker kunnen opwarmen. Van deze transmissie kunt u ook gebruik maken. Op regenachtige dagen kunt u de ir-camera in een vuilniszak doen en dan de infraroodcamera op het gebouw richten. U zult merken dat u gewoon (door de vuilniszak heen) infrarood opnames kunt maken.

IFOV

Een metafoor ter illustratie: Als we met een jachtgeweer op een mug schieten, vliegt de meeste hagel er langs. Laten we beginnen met de opmerking dat de meeste software in staat is de mooiste kleurenplaatjes te maken door middel van extrapolatie en middeling van de meetwaarden. Een mooi thermogram zegt dus niets over de kwaliteit van de resolutie van de detector. Als voorbeeld een kozijn. Als van uw camera de kleinst te meten eenheid op 1 meter afstand 3*3 millimeter is, dan is deze op 15 meter afstand al gauw 50*50mm. Al positioneert u exact in het midden, dan wordt er altijd een stuk van de achtergrond gemeten. De meetwaarde is dus per saldo fout. De specificaties van de gebruikte camera zijn daarom zeer belangrijk! Als tijdens een meting een kwalitatief mindere camera is gebruikt, bestaat constant het gevaar dat de meting niet representatief zal zijn voor de werkelijke situatie.
Bij thermografie aan een gebouw is de minimumeis voor de detector van de infrarood camera al snel 320*240 ”pixels”.

Bij deze opname is de afstand te groot om een zinvolle uitspraak te doen over bijvoorbeeld de kozijnen.

Interpretatie van infraroodopnames: waarom het wiel opnieuw uitvinden?

1. In een thermogram worden vaak meetpunten geplaatst. Vergewis u ervan dat deze op hetzelfde soort materiaal zijn geplaatst. Als er een emissiefout is gemaakt, dan is de fout tenminste consistent.
2. Meetpunten moeten bij voorkeur op materiaal met een hoge emissiewaarde geplaatst worden. Met andere woorden: liever een meetpunt op een houten of kunststof kozijn, dan op een raam.
3. Indien er spouwen zijn toegepast, geeft de bovenzijde van de gevel altijd waardevolle informatie.
4. Ieder rapport moet vergezeld gaan van een goede omschrijving van de klimatologische omstandigheden.
5. Temperatuur- en luchtvochtigheidregistratie in het pand moeten goed gedocumenteerd zijn.
6. Bij glazen en aluminium gevels is de beste thermische informatie te vinden bij aansluitnaden. Let erop dat de afstand tot het te meten object niet te groot is. De temperatuur van het aansluitdeel moet met minimaal 3 meetpunten (“pixels”) worden gemeten.
7. Kozijnen en dorpels geven zeer veel waardevolle informatie. Dit zijn constructiedelen die rechtstreeks contact maken met het binnenblad.
8. Als er koudebruggen zijn geconstateerd, is het belangrijk dat er ook data over de luchtvochtigheid wordt gegeven. Als in de constructie natuurlijke materialen zijn toegepast, dienen koudebruggen extra aandacht te krijgen.
9. Op zonnige dagen kan vochtophoping in een constructie zeer snel zichtbaar worden gemaakt. Dit zijn meestal de koude plekken.
10. Leg geen meetpunten op beglazing. Indien de ramen bij een en dezelfde ruimte verschillende temperaturen aangeven (uitgaande van gelijksoortig glas) kan dit duiden op dat de raam onder een andere hoek staat (open raam) of dat de HR-coating aan de verkeerde zijde zit.
11. Om verzakte isolatie aan te tonen, is meestal een grotere “delta-t” tussen binnen en buiten nodig.

Thermografie voor de gebouwde omgeving

Thermografie voor de gebouwde omgeving zit is niet eenvoudig. Deze techniek kan echter een schat aan waardevolle informatie boven water brengen. Heeft u loggers nodig om het binnenklimaat te registreren, kijk dan zeker eens naar de temperatuur en luchtvochtigheids loggers. Kwalitatief goede dataloggers met een scherpe prijs.

We hebben in een paar pagina’s geprobeerd u de essentials voor het lezen van een thermografisch rapport  bij te brengen. Wilt u een en ander nog eens teruglezen, klik dan op de volgende links.