Infrarot-Thermografie: Ein Wärmebild spricht nur, wenn die Bedingungen stimmen

Alles, was eine Temperatur hat, sendet Infrarot aus. Die meisten Drohnen-Wärmebildkameras erfassen langwelliges Infrarot (LWIR), etwa 8–14 µm, mit einem ungekühlten Mikrobolometer. Die Kamera empfängt Strahlungsenergie, nicht Temperatur; die Temperatur ist eine Umrechnung.

Für eine korrekte Temperatur müssen Sie der Kamera mindestens Emissionsgrad, reflektierte Temperatur sowie Abstand und Luftfeuchte vorgeben. In der Inspektion zählt meist weniger der Absolutwert als die Differenz zur Umgebung (ΔT). Der Vergleich von Oberflächen gleichen Materials und gleicher Ausrichtung hebt einen Großteil des Fehlers aus Emissionsgrad und Reflexion auf.

Der Emissionsgrad hängt auch vom Blickwinkel ab: Je flacher der Blick, desto niedriger der Emissionsgrad und desto stärker die Reflexion. Eine vom Dach aufgenommene Fassade oder ein schräg erfasstes Modul ist womöglich nicht mit einer frontalen Aufnahme vergleichbar. Außerdem ist ein klarer Himmel im Infrarot sehr kalt; spiegelt Glas oder Metall ihn, wirkt die Oberfläche kälter, als sie ist.

Die halbe Thermografie ist Timing. Thermischer Kontrast entsteht nur, solange Wärme fließt: wenn eine Fassade von der Sonne erwärmt wird oder abkühlt, wenn für die Dämmung ein Innen-Außen-Unterschied besteht, wenn Strom durch elektrische Anlagen fließt.

• Uhrzeit nach Ausrichtung: Jede Seite bekommt zu anderen Stunden Sonne — Osten morgens, Süden um die Mittagszeit, Westen nachmittags. Nordseiten bekommen wenig Sonne und zeigen schwachen Kontrast.
• Wetter: Regen am Vortag, starker Wind oder schwache Sonne bei Bewölkung verringern alle den Kontrast.
• Jahreszeit: Für fehlende Dämmung in Winternächten oder am frühen Morgen fliegen, bei großer Innen-Außen-Differenz und ohne Nachwirkung der Sonne.
• Last: Elektrische Fehler erwärmen sich bei höherem Strom stärker. Bei geringer Last „keine Auffälligkeit“ zu erklären, ist riskant.

Für Fassadenuntersuchungen legt Infrarot-Fassadenaufnahmen nach Sonnenlicht, Reflexion und Qualitätsprüfungen planen (Airffic Flight Institute) die Schritte dar.

Nach Japans periodischer Gebäudeberichtspflicht ist in manchen Fällen eine vollflächige Klopfprüfung der Fassadenfliesen vorgeschrieben. Eine Änderung der betreffenden Bekanntmachung im Januar 2022 ließ ausdrücklich Infrarotuntersuchungen mit mindestens der Genauigkeit der Klopfprüfung zu, auch per Drohne. Bedingung ist, dass die Untersuchung diese Genauigkeit tatsächlich erreicht. Siehe Eigentumswohnanlagen, wie das genutzt wird.

Bei elektrischen Anlagen ist die Grundmethode ΔT zwischen den Phasen unter gleichen Bedingungen, nicht die Absoluttemperatur. Hat eine von drei Phasen eine heiße Verbindung, ist das der Hinweis. Elektromagnetische Felder nahe Leitungen sind stark, das Luftfahrzeug braucht also ebenfalls Vorkehrungen. Starke elektromagnetische Felder

Wärmebildkameras sind entweder radiometrisch und speichern Temperaturdaten pro Pixel, oder nicht radiometrisch und speichern nur ein farbiges Bild. Für Inspektionsaufzeichnungen ist radiometrisch die einzige echte Wahl.

Wärmebildsensoren haben wenige Pixel (640×512 ist üblich). Bei 12 µm Pixelabstand, 640 Pixeln und 13,5 mm Brennweite ergibt GSD = Sensorbreite × Abstand ÷ (Brennweite × Pixel) etwa 2,7 cm in 30 m. Eine oft zitierte Faustregel lautet, mehrere Pixel (etwa 3×3) auf alles zu legen, was Sie messen wollen; eine kleine Verbindung, die aus großer Entfernung aufgenommen wird, wird mit ihrer Umgebung gemittelt und misst zu niedrig. Die GSD-Logik ist dieselbe wie im Kapitel Aufnahmen im sichtbaren Licht.

• Durch Glas oder poliertes Metall: LWIR durchdringt kein Glas; durch Fenster sehen Sie nicht ins Innere. Poliertes Metall liefert kaum einen Messwert.
• Tiefe: Nur die Oberflächentemperatur ist sichtbar. Tiefe Ablösungen und innere Hohlräume verändern sie kaum.
• Ungünstige Bedingungen: Bei bedecktem Himmel, nach Regen, bei starkem Wind oder während des täglichen Temperaturausgleichs (Crossover) zeigen sich Anomalien unter Umständen gar nicht.
• Ursache: Sie erfahren, dass etwas heiß ist, nicht warum. Die Ursachen von Hotspots werden mit IV-Kennlinienmessungen oder Prüfungen vor Ort bestätigt.
• Beweis des Nichtvorhandenseins: Keine Anomalie zu sehen beweist nicht, dass es keine gibt.

Bis 2035 werden Drohnen voraussichtlich den besten Flugzeitpunkt aus Wettervorhersagen und Sonnengeometrie wählen – Südseiten mittags, Westseiten nachmittags –, während Emissionsgrad und reflektierte Temperatur je Oberfläche aus Bildern im sichtbaren Licht und dem 3D-Modell zugewiesen werden. Wärmebilder werden je Bauteil und Jahr übereinandergelegt, und nur Änderungen im ΔT erreichen den Prüfer. Das ist die Sicht der Redaktion, aber die Richtung ist klar.

Die Physik wird sich nicht ändern: Wo keine Wärme fließt, zeigt sich nichts. Zeichnen Sie die Bedingungen auf und fliegen Sie, wenn sie stimmen. Diese unspektakuläre Disziplin wird der Kern der thermischen Inspektion bleiben.