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06/1996 Dipl.-Ing. Norbert Glantschnigg
Infrarotthermographische Messungen in der Bautechnik
Praktische
Anwendungsfälle für Sachverständige
Für
die praktische Anwendung der Infrarotthermographie im Bauwesen
für Sachverständige werden nachfolgend erprobte Anwendungsfälle
und ihre Ergebnisse beschrieben und kommentiert.
Die beschriebenen Anwendungsfälle der Infrarotthermographie
im Bauwesen wurden im Rahmen eines Forschungsprojektes im
Auftrag des Forschungsförderungsfonds für die gewerbliche
Wirtschaft (Impulsförderung der öffentlichen Hand) erarbeitet
und erprobt. Eine Weiterführung dieses Forschungsprojektes
ist vorgesehen, sodaß in naher Zukunft ein Bericht über
weitere Anwendungsfälle, beispielsweise bei der Altlastsanierung
und im Deponiebereich, erwartet werden kann.
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PROBLEM-
STELLUNG
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Bei
Durchfeuchtungs-
schäden an Bauteilen ist die Klärung der Ursachen
der Durchfeuchtung vor einer eventuellen Sanierung
erforderlich und muß festgestellt werden, ob und
wie weit ein Feuchtenachschub gegeben ist. Weites
ist das Ausmaß der betroffenen Bauteile festzustellen.
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ERGEBNISSE
DER
INFRAROT-
THERMOGRAPHIE
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Infrarotthermographische
Bildaufnahmen zu Anwendungsfall (1) zeigen eventuell
vorhandene Wassereintritte im Bereich des Anschlusses
der Außenwand an die Bodenplatte, Fehlstellen in
der Bodenplatte selbst und Durchfeuchtungen des
Estriches.
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ERGÄNZENDE
BAUWERKS-
UNTERSUCHUNGEN
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Durch
ergänzende Feuchtegehaltsprüfungen mit der Darr-Methode
in verschiedenen Tiefenstufen unter der Wandoberfläche
kann ein eventuell vorhandenes Feuchtegehaltsgefälle
nachgewiesen oder ausgeschlossen werden.
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KOMMENTAR
UND
INTERPRETATION
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Infrarotthermographische
Bildaufnahmen zeigen Problemstellen und Wassereintrittswege
auf. Die Ergebnisse sind durch Feuchtegehaltsprüfungen
mit der Darr-Methode zu verifizieren.
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PROBLEM-
STELLUNG
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Bituminöse
Abdichtungen auf Betonbauwerken (z.B. auf Brücken
oder in Unter-
führungen) können unter bestimmten Randbedingungen
Ablösungsschäden zeigen. Es ist zu klären, welches
Ausmaß diese Ablösungen aufweisen und ob dieses
Ausmaß noch toleriert werden kann.
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ERGEBNISSE
DER
INFRAROT-
THERMOGRAPHIE
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Durch
die flächenhafte Feststellung der unterschiedlichen
Temperaturableitung in den Untergrund lassen sich
abgelöste Bereiche eingrenzen, in diesen Bereichen
erwärmt sich die Oberfläche mehr als in Bereichen
mit gutem Untergrund-
verbund.
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ERGÄNZENDE
BAUWERKS-
UNTERSUCHUNGEN
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Durch
die Prüfung der Haftzugfestigkeit der bituminösen
Abdichtung auf dem Untergrund an Problemstellen
läßt sich der Toleranzbereich für Temperaturunterschiede
ermitteln.
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KOMMENTAR
UND
INTERPRETATION
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Der
Einsatz der Infrarotthermographie bei der flächenhaften
Bauwerksuntersuchung an Beschichtungen zeigt Unregelmäßigkeiten
auf, deren Auswirkungen in punktuellen Bauwerksuntersuchungen
festgestellt werden kann.
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PROBLEM-
STELLUNG
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In
wasserdichten Bauwerken (z.B. Keller und Tiefgaragen
im Grundwasser) können Durch-
feuchtungen in Bereichen auftreten, die nicht an
den Wassereintrittsstellen direkt liegen. Die Lage
und das Ausmaß dieser Wasser-
eintrittsstellen ist zu orten.
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ERGEBNISSE
DER
INFRAROT-
THERMOGRAPHIE
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Die
infrarot-
thermographischen Bildaufnahmen zeigen Lage und
Ort der Wassereintrittsstellen.
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ERGÄNZENDE
BAUWERKS-
UNTERSUCHUNGEN
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Durch
örtliches Freilegen können die konstruktiven Mängel
festgestellt werden.
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KOMMENTAR
UND
INTERPRETATION
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Die
flächenhafte Bauwerksuntersuchung mit der Infrarotthermographie
zeigt rasch und zerstörungsfrei Mangelstellen auf.
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Die
Infrarotthermographie ermöglicht die Messung von Oberflächentemperaturen
mit jüngsten Technologien und einem Genauigkeitsgrad von
rd. 0,1 K. Durch den gezielten Einsatz dieses Meßverfahrens
im Bauwesen können eine Reihe
von
umweltrelevanten Fragen beantwortet werden, vorausgesetzt
der Einsatz wurde methodisch erforscht. Möglich ist beispielsweise
das Aufspüren von Altlasten im Deponiebaubereich, die Klärung
der Ursachen von Schadensfällen, etwa durch Feuchte im Baubereich,
aber auch der klassische Fall des Aufspürens von Kältebrücken
im Heizungsbereich.
Die
Temperatur ist eine thermodynamische Größe, definiert durch
die Zustandsgleichung für ideale Gase und durch Gesetze,
die aus der statistischen Mechanik abgeleitet wurden. Mit
Hilfe dieser Gesetze hat man eine internationale Temperaturskala
festgelegt, zuletzt im Jahr 1990 (ITS-90).
Die
Temperaturen der Oberflächen von Körpern kann man berührungslos
mit Hilfe der Wärmestrahlung messen. Diese elektromagnetische
Wärmestrahlung wird thermisch angeregt und hängt von der
Temperatur und der Oberflächenbeschaffenheit des strahlenden
Körpers ab. Sie heißt auch Temperaturstrahlung und ist überwiegend
dem infraroten Spektralbereich zuzuordnen, das heißt, sie
ist längerwelliger als das rote Licht, weshalb sie als "infrarote"
Strahlung bezeichnet wird.
Die
"infrarote" Strahlung hat, wie die ultraviolette,
alle physikalischen Eigenschaften des sichtbaren Lichtes.
Der einzige Unterschied ist die größere Wellenlänge und
damit die kleinere Frequenz.
Infrarotthermographiegeräte,
auch Wärmebildkameras genannt, sind Systeme, welche die
Strahlung eines Objektes im Infrarotbereich visuell zugänglich
machen. Dabei wird ein Bild aus vielen einzelnen Bildpunkten
zu einem Gesamtbild zusammengesetzt.
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PROBLEM-
STELLUNG
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Wenn
die Wärmedämmung von Außenbauteilen eines Gebäudes
Unregelmäßigkeiten aufweist, entstehen Temperaturschwankungen
an den Oberflächen der Konstruktion. Anhand der
Oberflächentemperatur sind daher Wärme-
brücken nachweisbar, die durch konstruktive Verbesserungen
behoben werden können.
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ERGEBNISSE
DER
INFRAROT-
THERMOGRAPHIE
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Die
Infrarotthermographie zeigt Lage, Ausmaß und Auswirkung
fehlerhafter Wärmedämmung.
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ERGÄNZENDE
BAUWERKS-
UNTERSUCHUNGEN
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Durch
Sondierungsbohrungen und endoskopische Untersuchungen
kann die tatsächlich vorhandene konstruktive Ausbildung
problematischer Detailpunkte ermittelt werden. |
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KOMMENTAR
UND
INTERPRETATION
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Die
vollflächige infrarotthermographische Untersuchung
von Fassaden und Dächern zeigt Problemstellen mit
fehlerhafter Wärmedämmung an Bauwerken rasch und zuverlässig
auf. Für zielführende Sanierungsvorschläge sind Sondierungsbohrungen
und endoskopische Untersuchungen erforderlich. |
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PROBLEM-
STELLUNG
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Bei
Schimmelbildungen in Raumecken ist die Frage zu
klären, ob eine Wärmebrücke zu unzulässig niedrigen
Oberflächentemperaturen führt oder andere Einflüsse
(Nutzer-
verhalten, Lüftung) für die Schimmelbildungen maßgebend
sind.
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ERGEBNISSE
DER
INFRAROT-
THERMOGRAPHIE
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Die
Infrarotthermographie ermöglicht den Nachweis eventuell
vorhandener fehlerhafter Wärmedämmung.
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ERGÄNZENDE
BAUWERKS-
UNTERSUCHUNGEN
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Raumklimamessungen
über einen längeren Beobachtungszeitraum mit elektronischer
Datenerfassung ermöglichen den Nachweis der Randbedingungen,
die zur Unterschreitung der Taupunkttemperatur an
Bauteiloberflächen und damit zur Kondenswasserbildung
als Ursache der Schimmelbildungen führen.
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KOMMENTAR
UND
INTERPRETATION
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Durch
infrarotthermographische Bildaufnahmen kann die
Verantwortlichkeit von Schimmelbildungen in Wohnräumen
(mangelhafte Baukonstruktion oder fehlerhaftes Nutzerverhalten)
eindeutig geklärt werden. Ergänzende Raumklimamessungen
mit elektronischer Datenerfassung über längere Beobachtungszeiträume
sind erforderlich.
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Durch
infrarotthermographische Bildaufnahmen werden Oberflächentemperaturverteilungen
an ganzen Bauwerken und Bauteilen ermittelt und zwar anhand
der spektralen Strahlungstemperaturverteilung, die mit einem
Wärmebild-Kamerasystem mit elektronischer Datenaufzeichnung
gemessen wird.
Es
wird geprüft ob die vorhandene Oberflächentemperaturverteilung
"anormal" ist, das heißt, ob sie zum Beispiel
durch fehlerhafte Wärmedämmung, durch erhöhten Feuchtegehalt
und/oder durch Luftdurchlässigkeit bzw. sonstige Einflüsse
(inhomogene Strömung) verursacht ist.
Durch
ergänzende Bauwerksuntersuchungen an vorausgewählten Prüfstellen
werden die Ursachen "anormaler" Oberflächentemperaturverteilungen
verifiziert.
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PROBLEM-
STELLUNG
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Insbesondere
bei Umbaumaßnahmen in Altbauten treten immer wieder
Schäden an Rohrleitungen durch Anbohren, Anstemmen
und sonstige mechanische Beeinträchtigung auf.
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ERGEBNISSE
DER
INFRAROT-
THERMOGRAPHIE
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Die
genaue Lage von (auch mit geringen Temperaturunterschieden
zur angenzenden Umgebung) Rohrleitungen in unzugänglichen
Bauteilen ist einfach feststellbar.
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ERGÄNZENDE
BAUWERKS-
UNTERSUCHUNGEN
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Die
Funktion der georteten Rohrleitungen ist anhand
der Gebäudeinstallation und Haustechnik festzustellen.
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KOMMENTAR
UND
INTERPRETATION
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Durch
den vorlaufenden Einsatz der Infrarotthermographie
lassen sich Schäden an Rohrleitungen durch Baumaßnahmen
und damit erforderliche Versicherungsleistungen
bei Rohrbrüchen vermeiden.
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ANWENDUNGSFALL
(7)
Nachweis von Dichtheitsmängel an Schlitzwänden
im Grundwasser im städtischen Tiefbau
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PROBLEM-
STELLUNG
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Im
innerstädtischen Tiefbau (Tiefgaragen, Keller) werden
Schlitzwände als baugrubenschließende Dichtelemente
eingesetzt und örtliche Wassereintritte durch Inhomogenitäten
in der Schlitzwand oft nur oberflächlich "saniert".
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ERGEBNISSE
DER
INFRAROT-
THERMOGRAPHIE
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Die
Infrarot-
thermographie zeigt auf, ob und wie weit die oberflächliche
"Sanierung" an Schlitzwänden als "ausreichend
dauerhaft" bewertet werden kann.
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ERGÄNZENDE
BAUWERKS-
UNTERSUCHUNGEN
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Durch
Bohrkernentnahmen ist in Problembereichen festzustellen,
ob und wie weit zusätzliche Sanierungsmaßnahmen
(z.B. Rißverpressungen) erforderlich sind.
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KOMMENTAR
UND
INTERPRETATION
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Örtliche
Wassereintrittsstellen an Schlitzwänden im Grundwasser
führen zu Mängelrügen der Bauherren und in weiterer
Folge zu "Sanierungsmaßnahmen" der ausführenden
Firmen. Durch die Infrarotthermographie kann der
Nachweis geführt werden, ob oberflächliche Sanierungsmaßnahmen
ausreichen.
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PROBLEM-
STELLUNG
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In
der Althausrevitalisierung erfolgt oftmals der Ausbau
bisher nicht genutzter Dach-
böden ohne eine vollständige Erneuerung der Dachdeckung,
im Bereich der Salzburger Innen-
stadt von Blech-
dächern. Nicht selten treten dabei Beeinträchtigung
der neu geschaffenen Wohnräume durch bisher nicht
beobachtete Feuchtedurchtritte auf.
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ERGEBNISSE
DER
INFRAROT-
THERMOGRAPHIE
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Die
Infrarot-
thermographie ermöglicht die Feststellung von Wassereintritten
durch bestehende Blechdächer, die vor dem Ausbau
des Dachraumes aufgrund der fehlenden Nutzung nicht
beachtet worden sind.
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ERGÄNZENDE
BAUWERKS-
UNTERSUCHUNGEN
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Die
in der Infrarotthermographie festgestellten Problembereiche
sind hinsichtlich der vorhandenen Schwachstellen
(z.B. ungenügende Falzhöhen von Verblechungsanschlüssen
und daraus resultierenden Rückstausituationen bei
Vereisung und Tauwetter) zu untersuchen.
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KOMMENTAR
UND
INTERPRETATION
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Besonders
bei Schaffung von neuem Wohnraum in bisher nicht
genutzten Dachböden kann durch die Infrarotthermographie
festgestellt werden, ob und wie weit vorhandene
Dachdeckungen erneuert werden müssen.
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ANWENDUNGSFALL
(9)
Feststellung von Wärmebrücken im Dachbodenausbau
mit Gipskartonplatten und Mineralwolle
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PROBLEM-
STELLUNG
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Dachbodenausbauten
mit Gipskarton-Ständerwänden werden oftmals später
vom Nutzer hinsichtlich ungenügender Wärmedämmung
der Ausbauteile beanstandet. Durch die Infrarotthermographie
kann Klarheit darüber geschaffen werden, ob diese
Beanstandungen (und eventuelle Preisabzüge) gerechtfertigt
sind.
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ERGEBNISSE
DER
INFRAROT-
THERMOGRAPHIE
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Bei
fehlerhafter Verlegung der Wärmedämmung in Gipskarton-Ständerwänden
zeigen sich die Fehlstellen als Wärmebrücken.
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ERGÄNZENDE
BAUWERKS-
UNTERSUCHUNGEN
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Durch
Sondierungsbohrungen und endoskopische Untersuchungen
können die konstruktiven Ursachen der in der Infrarotthermographie
festgestellen Wärmebrücken geortet werden. Im Zuge
des Forschungsprojektes zeigten sich dabei auch
handwerkliche Fehlleistungen nachfolgend tätiger
Firmen, z.B. daß bei Installationen vorher versetzte
Wärmedämmungen entfernt und nicht wieder verlegt
worden sind.
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KOMMENTAR
UND
INTERPRETATION
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Der
Einsatz der Infrarotthermographie bei der flächenhaften
Bauwerksuntersuchung an Beschichtungen zeigt Unregelmäßigkeiten
auf, deren Auswirkungen in punktuellen Bauwerksuntersuchungen
festgestellt werden kann.
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Aufgrund
der Ergebnisse des Forschungsprojektes nach /A/ ist die
Infrarotthermographie geeignet für die flächendeckende Untersuchung
von ganzen Bauwerken unter Praxisbedingungen. Ergänzend
durchgeführte Stichproben mit herkömmlichen Prüfverfahren
(z.B. Feuchtegehaltsmessungen mit der Darr-Methode, Endoskopie)
bestätigten die Ergebnisse der Infrarotthermographie. Durch
die kombinierte Anwendung der flächendeckenden Infrarotthermographie
mit einzelnen Stichproben kann die Anzahl der Stichproben
vermindert werden und ist dennoch eine wahrscheinlichkeitstheoretisch
zielsichere Aussage möglich.
Das
Forschungsprojekt nach /A/ zeigte, daß die infrarotthermographische
Bilddokumentation für eine zielsichere Interpretation ergänzt
werden muß mit Tageslichtaufnahmen (Fotos) und punktuellen
Bauwerksuntersuchungen. Weiters erscheint eine elektronische
Datenerfassung der infrarotthermographischen Bildaufnahmen
für nachfolgende Auswertungen mit spezieller Software (Thermographie-Video-Image-Processing)
unbedingt erforderlich.
ANWENDUNGSFALL
(10)
Ermittlung der Strömungsverhältnisse und Wasserdurchmischung
in Schwimmbädern zur Optimierung der Bäderhygiene
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PROBLEM-
STELLUNG
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In
der Schwimmbad-
technik erfolgt die Wasseraufbereitung durch Filterung
und Chlorung. Die Strömungsverhältnisse und insbesondere
die Zeitdauer der vollständigen Wasserdurchmischung
bestimmen die Zeitspanne zwischen Einsetzen der
Chlorung und optimaler Wirkung.
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ERGEBNISSE
DER
INFRAROT-
THERMOGRAPHIE
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Die
Temperatur-
unterschiede zwischen dem in Schwimmbecken einströmenden
(frisch gechlorten) Wasser und dem im Schwimmbecken
vorhandenen Wasser lassen sich durch infrarotthermographische
Bildaufnahmen darstellen.
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ERGÄNZENDE
BAUWERKS-
UNTERSUCHUNGEN
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Ergänzend
zu den infrarotthermographischen Messungen sind
die Zeitabläufe zwischen einsetzender Chlorung und
vollständiger Durchmischung des Schwimmbeckenwassers
festzustellen.
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KOMMENTAR
UND
INTERPRETATION
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Durch
den Einsatz der Infrarotthermographie in der Bäderhygiene
können Zeitpunkte der Wasseraufbereitung (z.B. Zeitspanne
zwischen Einsetzen der Chlorung und Öffnen des Schwimmbadbetriebes)
optimiert und festgelegt werden.
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PROBLEM-
STELLUNG
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Nach
Durchfeuchtungen von Fußbodenkonstruktionen durch
Wassereintritte oder Rohrbrüche ist eine natürliche
Abtrocknung nur schwer möglich. Durch Einblasen
von warmer, trockener Luft kann die Fußbodenkonstruktion
vollflächig abgetrocknet werden.
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ERGEBNISSE
DER
INFRAROT-
THERMOGRAPHIE
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Durch
die Temperaturunterschiede an der Estrichoberfläche,
bzw. den Ausströmungsöffnungen an den Estrichrändern,
kann die vollflächige Wirkungsweise der Trocknungsmaßnahme
nachgewiesen werden.
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ERGÄNZENDE
BAUWERKS-
UNTERSUCHUNGEN
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Ergänzend
zu den infrarotthermographischen Messungen sind
in den erkennbaren "Kaltzonen" Probenahmen
des Estriches und der darunterliegenden Beschüttungs-
bzw. Dämmaterialien durchzuführen und der Feuchtegehalt
mittels Darr-Methode zu bestimmen.
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KOMMENTAR
UND
INTERPRETATION
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Durch
den Einsatz der Infrarotthermographie kann die Wirkungsweise
von Austrocknungsmaßnahmen über große Flächen beurteilt
werden. Zudem sind Probenahmestellen zur Ermittlung
von Restfeuchtigkeiten gut eingrenzbar.
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/A/
N.Glantschnigg, H.Kaltenböck,
Endbericht
"Infrarotthermographie und Umwelt zum Forschungsprojekt
Zahl: 1/951/4265 im Auftrag des Forschungsförderungsfonds
für die gewerbliche Wirtschaft (Impulsförderung der öffentlichen
Hand), Salzburg 1996
/B/
Prüfberichte der staatlich akkreditierten bautechnischen
Versuchs- und Forschungsanstalt (bvfs) Salzburg aus 1995
und 1996.
/C/
K.STAHL, G.MIOSGA "Infrarottechnik", Heidelberg
1986.
/D/
J.NIEBUHR; G.LINDNER "Physikalische Meßtechnik mit
Sensoren", München 1996.
/E/
prEN 26782 "Wärmeschutz - Qualitativer Nachweis von
Wärmebrücken in Gebäudeaußenbauteilen - Infrarotverfahren"
ISO 6781:1983) Schlußentwurf 1992
Dipl.-Ing.
Norbert Glantschnigg
Zivilingenieur für Bauwesen
Allgemein beeideter und gerichtlich zertifizierter Sachverständiger
Bautechnische Versuchs- und Forschungsanstalt Salzburg
(bvfs)
Alpenstraße 157
A-5020 Salzburg
Tel.Nr.:
+43 (0)662 621758-100
Fax : +43 (0)662 621758-199
e-mail :
glantschnigg@bvfs.at
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