MPU, Alm.del - 2009-10 - Bilag 400: Teknologisk Intistituts notat om termografering, fra Klima- og Energiministeriet

Energistyrelsen har bedt Teknologisk Institut udarbejde et notat om termograferingaf bygninger fra luften. Opgaven går ud på at besvare følgende spørgsmål:Kan lodret og/eller skrå termografering af bygninger fra luften benyttes som metodetil at identificere dårligt isolerede bygninger eller bygningsdele med stort varmetabmed henblik på at opnå to formål, nemligmålretning af indsatsen til reduktion af energiforbruget i bygninger mod de byg-ninger og bygningsdele, hvor der vil være størst energimæssig virkning ved gen-nemførelsen af bygningsforbedringer.synliggørelse af bygningernes energistandard

Notatet indeholder Teknologisk Instituts vurdering af dette spørgsmål.Notatet bygger på:Den viden som Teknologisk Institut gennem 40 år (første AGA udstyr i Danmarkanskaffet ca. 1968) har oparbejdet med hensyn til termografiets muligheder.Den viden som Teknologisk Institut har med hensyn til selve bygningsmassens op-bygning, og de muligheder dette giver for at kunne validere termografier taget frajorden såvel som fra luften (lavtgående flyvemaskine).Den viden som vi har kunnet finde med hensyn til termografering fra højtflyvendeflyvemaskine eller satellitter ved forespørgsel bl.a. hos Danmarks Meteorologiskeinstitut, Det danske flyvevåben (militæret) og Geografisk Institut (graph remote sen-sing).Den viden som vi har fået ved møder, mails eller telefonsamtale med de i Danmarkførende leverandører af termografiudstyr, Præcisions Teknik, GD INSTRUMENTS,og Buhl og Bønsøe m.m.Udenlandske rapporter og viden.

Termograferingaf en bygning sker med et varmefølsomt kamera, der viser objektetsoverfladetemperatur og variationen af objektets overfladetemperatur ved en farve-lægning af objektet, således at de koldere områder fx vises i blålige nuancer over degrønne og røde til de varmere hvide områder.Bygningstermografering, der udføres for at afdække unødvendigt energitab, skalnormalt foretages i den koldeste del af året, hvor varmetabet er størst, og mulighe-derne for at vurdere unødvendigt varmetab dermed er størst.Termograferingen skal derudover helst foregå om natten eller i skyet vejr for at und-gå solens indflydelse. Bygningstermografering giver langt de bedste resultater, nården foretages indefra.Ved bygningstermografering udefra er temperaturforskellene i den udvendige over-flade mindre end ved termografering indefra. Bygningstermografering fra fly skalderfor normalt også foregå ved forholdsvis begrænsede vindhastigheder, da højevindhastigheder udvisker temperaturforskellene i overfladen.Termografieter det ved termograferingen fremkaldte billede. Termografiet indehol-der fra 25.000 – 100.000 pixel (billedpunkter) ved de normalt anvendte håndholdtetermografikameraer.Ved termografering fra fly benyttes termograferingsudstyr, der har op til ½ - � mio.pixel.Ved en termografering af et objekt fremstår termografiet (billedet) med farver, der erknyttet til objektets overfladetemperatur (forenklet forklaring), og termografiet visersåledes med farver, om overfladen relativt set er varm eller kold.Hot spotser unormalt varme punkter/områder i et termografi. Ved termografering afbygninger viser hot spots normalt områder med et uønsket varmetab.Termografering af bygningsmassen fra luftenVed enhver termografering af bygningsmassen og specielt ved termografering fraluften er det afgørende, at man kan opfange/afbillede ”hot spots”, og at man kanfortolke disse ”hot spots” som værende et udtryk for uønsket eller unødvendigt var-metab.3.Særlige forhold ved termografering

2. marts 2010PFC/ihmDette medfører, at varmestrålingen fra en bygningsdel bliver blandet med en spej-ling af varmestrålingen fra bl.a. andre bygninger, jorden og himmelrummet.Ved termograferingen kan man ikke umiddelbart adskille den af bygningsdelen ud-sendte varmestråling fra den af bygningsdelen reflekterede varmestråling fra fxhimmelrummet eller nabohuse/træer.Der skal derfor foregå en efterbehandling af billedet for at rense det for uønskederefleksioner af varmestråling fra andre objekterEmissions- og refleksionstal (refleksion= spejlende)Varmestråling fra objekter/bygningsdele afhænger primært af to faktorer, nemligobjektets temperatur og objektets emissionsfaktor, som afhænger af overfladensbeskaffenhed som fx materialeegenskaber og farven. Varmestrålingen fra sorte oghvide overflader vil således være forskellig, selv om overfladerne har samme tempe-ratur. Hvide eller metalliske overflader har en mindre varmestråling end sorte over-flader. Metalliske overflader har et meget lavt emissionstal og tilsvarende meget højtrefleksionstal, og metalliske overflader virker dermed spejlende med hensyn til var-mestrålingen. Metalliske overflader reflekterer således varmestrålingen fra omkring-liggende objekter. Varmestrålingen, der opfanges af et termografikamera fra et ob-jekt med en metallisk overflade, afhænger derfor primært af den reflekterede varme-stråling udefra og ikke af den metalliske overflades temperatur.Lodret termograferingLodret termografering er forholdsvis enkel, stedbestemmelsen er enkel, men det ervanskeligt men ikke umuligt at overføre de relevante data til det overordnede digita-liserede kort. Ved lodret termografering kan man ikke medtage lodrette overfladersom fx facader.Skrå termograferingSelve termograferingen er enkel, og man kan ud over de skrå og vandrette fladerogså medtage 1 – 2 lodrette facader pr. fotografering, hvilket medfører, at der skalforetages mindst 2 overflyvninger for at få alle 4 sider af bygningerne med.Stedbestemmelsen bliver meget vanskelig, da det kræver en meget præcis flyvehøj-de og meget præcis bestemmelse af fotovinklen ifølge svenske erfaringer.Information i billedetDe velkendte håndholdte termograferingsudstyr har typisk fra 25.000 – 100.00 pixelpr. billede, og med den moderne digitale teknik med 16bits information pr. pixelmedfører dette, at der er uanede muligheder for automatisk bearbejdning af billedetmed hensyn til temperaturer, temperaturgradienter, beregning af varmetab for ”hotspots” og sammenligning mellem forskellige slags termografier. Dette giver mulig-hed for en uhørt detaljeringsgrad i termografier af fx vinduer med mere end 25.000pixel pr. m2.

2. marts 2010PFC/ihmFaktorer der indvirker på tolkningen af termografier taget fra luftenUnder helt optimale forhold er den udvendige overfladetemperatur højere ved byg-ningsdele med isoleringsfejl, kuldebroer og ud for uisolerede områder end ud for develisolerede områder. Dvs. i princippet vil alle de velisolerede bygningsdele have enoverfladetemperatur, der er tæt på udetemperaturen (ingen sol m.m.), og de dårligereisolerede bygningsdele vil være noget varmere end udeluften.De velventilerede og uisolerede tage (saddeltage, flade tage m.m.) vil på grund afventilationen med udeluft have en overfladetemperatur, der svarer til udeluftenstemperatur. På termografiet vil de uisolerede og velventilerede tage derfor fremstålige så kolde og dermed lige så ”velisolerede”, som de tage der er isolerede. Denneproblemstilling gælder langt de fleste tagkonstruktioner. Derved bliver det kun enyderst ringe del af de uisolerede tagkonstruktioner, der kan fanges ved en termogra-fering fra luften.Den samme principielle problemstilling forekommer ved vurderingen af forskellenmellem et vindue med 1 lags glas og en almindelig termorude, eller en almindeligtermorude og en energirude på grund af glassets refleksioner af varmestråling fra deomkringliggende bygninger, træer eller fra himmelrummet.OverfladerBeskaffenheden af bygningsmaterialernes overflader medfører, at der er en megetstor forskel i emissionstal fra materiale til materiale, hvilket medfører, at overfladermed samme temperatur kan afbilledes med forskelligt resultat i termografierne (bil-lederne) af bygningerne.På grund af baggrundsstrålingens karakter (himmelrummets strålingstemperatur kansvinge mellem – 60 og plusgrader ved samme overflyvning), emissionstallenes vari-ation for jordfladerne (asfalt, græs råjord m.m.) vil det ved overflyvning og skråfo-tografering give store problemer at validere termografierne, således at man kan be-dømme overfladernes/konstruktionernes termiske egenskaber.Dette giver uoverstigelige hindringer ved bestemmelse af fx vinduers varmetab. Detvil således med dagens teknik ikke være muligt fra luften at skelne mellem vinduermed et lag glas og 2 lags glas eller mellem 2 lags glas og energiruder.LuftlækageI grove træk skyldes 10 – 50 % af vinduernes varmetab luftlækage på grund af enutilstrækkelig lufttætning af vinduet.Ved håndholdt termografering vil luftlækager i facade- og ovenlysvinduer være van-skelige at vurdere udefra. Ved termografering fra luften vil det på grund af de fåpixel i billedet ikke være muligt at definere luftlækager.Forudsætning for en korrekt tolkning af termografierne i et varmeatlasEn tolkning af termografierne forudsætter, at man kan foretage denne tolkning uaf-hængigt af de vejrmæssige forudsætninger for optagelsen og uafhængigt af overfla-dernes emissionstal.

2. marts 2010PFC/ihmFx vil højere vindhastigheder og højere udetemperaturer medføre, at konstruktioner-ne ser mere velisolerede ud, end når termograferingen foregår i vindstille vejr, ognår udetemperaturen er lav. Dette vil medføre oplagte tolkningsfejl, der kan medføreunødvendige tiltag eller omvendt medføre, at gunstige tiltag ikke bliver overvejet.En fornuftig tolkning kræver også, at der er en geometri i termografierne, der kangenkendes som fejl, og at der er en mulighed for at jævnføre termografier, der eroptaget under forskellige klimaforhold.Tolkning i praksisTolkningen af termografering af tage giver specielle problemer på grund af tageneskonstruktion jf. ovenfor. Derimod vil man i specielle tage kunne finde større isole-ringsfejl, når isoleringen ligger direkte op ad tagdækningen.Det vil dog for allepraktiske omstændigheder være umuligt fra luften at skelne selv betydende forskellemellem velisolerede og dårligt isolerede tagkonstruktioner.Termografering af vinduer giver specielle problemer på grund af vinduernes reflek-sive (spejlende) og emissive egenskaber, der medfører, at det kun under helt optima-le forhold vil være muligt at skelne mellem et lags vinduer og almindelige termoru-der og mellem almindelig termoruder og de nye lavenergiruder.Det vil for allepraktiske omstændigheder være umuligt fra luften at skelne disse forskelle.I praksis er det i højere grad de farvemæssige tegninger i termografiet, der gør, atman kan skelne mellem isolerede områder, uisolerede områder og egentlige isole-ringsfejl og luftlækager, hvilket kræver en forholdsvis stor billedopløsning. Dennebilledopløsning kan man ikke opnå fra luften med dagens teknik.Det vil for alle praktiske omstændigheder være umuligt fra luften at skelne dissemindre arealer med betydende forskelle i varmetab.Hvem kan tolke termografier fra luftenDen enkelte husejer vil ikke have mulighed for at skelne mellem den rigtige og for-kerte tolkning af et termografi af huset.Den uerfarne håndværker vil have let ved at overbevise den normalt ukyndige hus-ejer om husets dårlige energimæssige tilstand, da han ikke kender termografiets be-grænsning.Erfarne termografører vil have svært ved at tolke termografier i varmeatlasset pågrund af bygningernes konstruktive opbygning og billedernes ringe detaljeringsgradsåledes som ovenover nævnt.Den almindelige husejer såvel som den mere professionelle bruger vil derfor ikkekunne drage nyttige konklusioner med hensyn til de mest rentable investeringer.

2. marts 2010PFC/ihmUdenlandske erfaringer:Den moderne digitale termografering fra luften giver helt nye muligheder for atdanne termografiske kort over hele byområder, men Nordens 2 førende virksomhe-der, sewww.termisksystemteknik.seogwww.praetek.dk,inden for jord- og luftba-seret termografering mener således sammenstemmende med Teknologisk Institutsmangeårige erfaring, at man ved en termografering fra luften nok kun vil kunne op-fange mindre end 1 % af de interessante ”hot spots” i bygninger, hvor det vil væremuligt at foretage en eller anden form for rentabel efterisolering.Ved et igangværende forskningsprojekt i Sverige er der udarbejdet et termografiskoversigtskort (varmeatlas) af Gøteborgs fjernvamenet, samlet af over 40.000 termo-grafier taget fra luften.Kortet viser fejl og mangler ved fjernvamenettet i de enkelte gader og dele af helebyen.Ved dette projekt var der en succesrate på under 60 – 70 % af de konstaterede hotspots på fjernvarmenettet, men det var ikke muligt at foretage en kvalificeret vurde-ring af ”hot spots” på tage, vinduer m.m. i et omfang, der overstiger 1 % af bygnin-gerne.Et netop afsluttet engelsk forskningsprojekt (doktorafhandling) fraUniversity ofNottingham: Evaluation of aerial thermography to discriminate loft insulation inresidential housing, May 2007http://etheses.nottingham.ac.uk/284/1/Microsoft_Word_-_Thesis.pdfudtrykker kon-klusionen om luftbåren termografering meget rammende (afkortet version af side169):It is clear that indentifying houses that are in need of upgrading is an important as-pect of energy conservation and, while aerial thermography has been sold as a toolfor this very purpose and for 30 years, the evidence does not support its use.The numerical models developed for this study to describe the sensors and the build-ing roof, provide better understanding of the physical processes and allowed theresults of the Nottingham survey to be quantified. However, the uncertainty in theresults was significant and prevented discrimination of the insulation levels.Det er således Teknologisk Instituts opfattelse, at en termografering fra luften i høje-re grad vil medføre en vildledning end vejledning af den enkelte husejer, og at dervil være en overhængende fare for, at husejerne med baggrund i en sådan termogra-fering/varmeatlas vil foretage mindre hensigtsmæssige efterisoleringer end ved an-den form for rådgivning.

Det er Teknologisk Instituts praktiske såvel som teoretiske erfaringer, at man medhensyn til isoleringsstandarden af en bygning kun i relativt set sjældne tilfælde kanuddrage en korrekt og nyttig information af en termografering af bygninger fra luf-ten.Udenlandske studier underbygger disse erfaringer.Det er således Teknologisk Instituts vurdering, at man ved en termografering fraluften kun i relativt få tilfælde kan synliggøre et uønsket varmetab fra de enkeltebygningsdele eller bygningerDet vil langt oftere være tilfældet, at uisolerede konstruktioner på termografiertaget fra luften vil se ud, som om de er velisolerede.Det er således ikke muligt at klassificere varmetabet fra bygningskonstruktioner-ne i gode eller dårlige grupper, fx gruppe A, B, C osv.Det vil derfor ikke være muligt at udpege de konstruktioner eller de bygninger,hvor der vil være den største energimæssige virkning af at gennemføre energibe-sparende tiltag.Et varmeatlas over energispild i boligmassen vil således i højere grad misinfor-mere om den bygningsmæssige energistandard, end den vil vise, hvor der medfordel kan udføres energibesparende tiltag.