Kombination von Thermografieaufnahmen mit numerischen Strömungssimulationen zur Bestimmung des Volumenstroms durch Leckagen

Energiesparendes Bauen erfordert zusätzlich zu einem hohen Wärmeschutz der Gebäude eine hohe Luftdichtheit der Gebäudehülle. Leckagen in Außenbauteilen sind aus diesem Grund und aufgrund der Tatsache, dass sie Ursache für feuchtebedingte Bauschäden sein können, zu vermeiden bzw. zu beheben. Zur Detektion von Leckagen können Thermografiebilder verwendet werden, die bisher jedoch nur eine lokale Ortung und keine Spezifikation des Energieverlusts durch die Leckage erlauben. Ziel der hier vorgestellten Analyse war es, das Potenzial der Thermografie hinsichtlich eines einfachen, schnellen und präzisen Verfahrens zur quantitativen Bestimmung des Energieverlusts infolge der Luftströmung durch eine Leckage abzuschätzen. Dazu wurde ein Versuchsstand entwickelt und experimentelle Untersuchungen wurden durchgeführt. Diese wurden mit numerischen Strömungssimulationen verglichen, wobei eine sehr gute Übereinstimmung zwischen Experiment und Simulation festgestellt wurde. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass das Thermografiebild hoch sensitiv ist bezüglich der Strömungsgeschwindigkeit und der bauphysikalischen Kenngrößen des Baustoffs, der die Leckage besitzt. Dies zeigt, dass großes Potenzial darin besteht, aus dem Thermografiebild einer durchströmten Leckage Rückschlüsse auf den Energieverlust durch die Leckage ziehen zu können.

Combining thermal imaging with computational fluid dynamics to determine the volume flow through leakages.
Energy-saving building requires in addition to a good thermal building insulation an airtight building envelope. Leakages in exterior building elements therefore have to be avoided or repaired, also in consideration of the fact that they can lead to structural damage by moisture. Thermal imaging can be used to detect leakages. However, to date only the positioning of the leakage is possible, while the energy loss through the leakage cannot be specified yet. The aim of the analysis at hand was to assess the potential of thermal imaging regarding a simple, fast and precise method to determine the quantity of the energy loss due to the air flow through a leakage. For this purpose an experimental setup was developed and experiments were conducted. Those were compared to results from computational fluid dynamics. In doing so, a very good agreement between experiment and simulation was found. Furthermore, it could be shown that the thermographic image is highly sensitive to the fluid velocity and the structural-physical parameters of the building material which exhibits the leakage. This demonstrates great potential for drawing conclusions from a thermal image of a leakage with an air flow about the energy loss through this leakage.