Neuartiges Messgerät für hochauflösende Thermografie in Würzburg entwickelt

Digitale Identifikation von Energieverlusten zum Schutz der Umwelt

2016 wurde durch das BMBF (Bundesministerium für Bildung und Forschung) ein Forschungsprojekt an der Hochschule für angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt (FHWS) ins Leben gerufen, das eine neuartige Messmethode für die digitale Bestandsaufnahme von Industrieanlagen ermöglicht.

Das Projekt für die „effiziente Dämmung von Industrieanlagen“ (eDIan) (https://www.fhws.de/service/news-presse/pressearchiv/kategorie/fkv/thema/forschu…) realisierte ein Verfahren für die sogenannte „3D-Thermografie“, mit dem Energieverluste erstmals digital und berührungslos identifiziert sowie bewertet werden konnten.

Als Teil dieses Forschungsvorhabens wurde in einer Kooperation mit der Dr. Clauß Bild- und Datentechnik GmbH (CLAUSS) ein spezieller Panoramakopf entwickelt, der geometrisch korrigierte Thermografieaufnahmen anfertigt, die sowohl von der Qualität als auch der Auflösung weit über dem aktuellen Standard der Technik liegen.

Durch den erfolgreichen Verlauf der Forschung wurde eine Anschlussförderung durch das BMWi (Bundesministerium für Wirtschaft und Energie) möglich.

In dem aktuell laufenden Forschungsprojekt „ThermoHead“ wird nun daran gearbeitet, diese neue Art der thermografischen Bildgebung in ein anwenderfreundliches Produkt zu überführen. Hierfür arbeiten die FHWS und CLAUSS an einem Messgerät, das hochauflösende Thermografieaufnahmen per Knopfdruck anfertigen soll.

Mögliche Anwendungsgebiete wären z.B. die Bestimmung der Energieeffizienz von Industrieanlagen (https://gis.fhws.de/edian/Measurements/TRW/index.html), das Auffinden von Baumängeln (https://gis.fhws.de/edian/Measurements/Hinterhof/index.html) bzw. die Schadensanalyse von Gebäuden (http://gis.fhws.de/edian/Measurements/FHWS_piXplorer/index.html) sowie die Untersuchung historischer Bauwerke (http://gis.fhws.de/edian/Measurements/Messelhausen/index.html) und Kunstgegenstände (https://gis.fhws.de/edian/Measurements/kapelle/index.html). Der ThermoHead soll im Wesentlichen dazu beitragen, die Energieeffizienz im industriellen sowie privaten Sektor zu verbessern, wodurch Energie und letztendlich CO2 eingespart werden können.

Hierfür kooperiert die FHWS ebenfalls mit der gemeinnützigen Schweizer Stiftung EiiF (https://www.eiif.org/) (European Industrial Insulation Foundation), die mit ihren über 100 TIPCHECK-Ingenieuren seit mehr als zehn Jahren Energieverluste in Industrieanlagen (https://www.eiif.org/tipcheck/case-studies) im großen Maßstab aufdeckt und behebt.

Pilotprojekt für Medizinprodukte in Würzburg gestartet

Eine Vielzahl von Medikamenten, wie z.B. Insulin, müssen kühl gelagert werden, damit sich der darin enthaltene Wirkstoff nicht zersetzt. Für gewöhnlich werden solche Medikamente in Containern transportiert, die, ähnlich wie bei einem Kühlschrank, über ein Kühlaggregat verfügen, das wiederum mit Strom versorgt werden muss.

Bei einem Ausfall von Aggregat und/oder Stromversorgung werden die so transportierten Medikamente unbrauchbar. Der erhöhte Transportaufwand sowie die Risiken des Verlustes der Lieferung schlagen sich auf den Preis derartiger Medikamente nieder.

Die va-Q-tec AG hat sich auf den Bau und Vertrieb von Hochleistungs-Transportlösungen spezialisiert, mit denen dieses Problem gelöst werden kann: Hierfür werden in Würzburg sogenannte „Vakuumisolationspaneele“ (VIPs) hergestellt, die zehnmal so gut isolieren wie herkömmliche Dämmstoffe.

Diese „Superdämmung“ wird unter anderem dafür genutzt, bei Gebäuden (https://va-q-tec.com/geschaeftsfelder/bau/anwendungsbeispiele/), Kühlschränken (https://www.deutschlandfunk.de/neue-kuehlverfahren-ohne-klimaschaedliche-gase.69…) und Boilern (https://va-q-tec.com/geschaeftsfelder/technik-industrie/) erhebliche Energiemengen einzusparen. Die daraus angefertigten „va-Q-tainer“ (https://va-q-tec.com/produkte/va-q-tainer/) erlauben, in Kombination mit speziell entwickelten Kälte- und Wärmespeicherelementen, einen passiv gekühlten Medikamententransport von mehr als 140 Stunden.

Dadurch, dass bei dem Transport weder ein Kühlaggregat noch eine Energieversorgung notwendig sind, verringern sich die Transportkosten sowie die Gefahr eines Ausfalls, was wiederum die Preise der Medikamente reduzieren und deren Verfügbarkeit steigern kann. In einem Pilotprojekt, zusammen mit der FHWS und CLAUSS, will die va-Q-tec AG nun die Leistung der va-Q-tainer weiter verbessern.

Mit einem Prototyp des ThermoHead wurden jetzt erstmals Innenaufnahmen eines solchen Spezialcontainers im laufenden Betrieb angefertigt. Die lokale Temperaturverteilung der va-Q-tainer, die ein Innenvolumen ab ca. einem Kubikmeter aufweisen, konnte millimetergenau vermessen und somit die Temperaturverteilung aufgezeigt werden. Dadurch ist es möglich, potenzielle Schwachstellen aufzufinden und die Wirksamkeit einer möglichen Optimierung anschließend analysieren zu können.

In der Abbildung erscheinen die Kühlakkus dunkelblau, was bedeutet, dass diese noch Leistung aufweisen. Anhand der hier angefertigten Innenaufnahmen ist ersichtlich, dass an den konventionellen Türdichtungen ein Wärmeeintrag stattfindet (rot); die mit VIPs verkleideten Flächen hingegen deutlich besser isoliert sind (grün).

Aufgrund der Daten sollen im weiteren Verlauf neue Dichtungen und Schließmechanismen getestet werden. Durch weitere Innenaufnahmen nach vorgenommenen Verbesserungen ist eine direkte Überprüfung der Wirksamkeit der jeweiligen Maßnahme möglich.

Zum Hintergrund:
Das Forschungsprojekt ThermoHead (ZIM-Fördernummer: ZF4662502JA9) hat das Ziel, ein an der Hochschule für angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt entwickeltes Verfahren für hochauflösende und kalibrierte Thermografieaufnahmen in ein anwenderfreundliches Endprodukt zu überführen. Hierbei kooperiert die FHWS mit CLAUSS; einem in Deutschland ansässigem und produzierendem Unternehmen, das sich im Bereich der Aufnahme und Auswertung von optischen Daten spezialisiert hat und unter Anderem den derzeitigen Weltrekord in der Gigapixelfotografie (https://dr-clauss.de/de/service-3/newsletter/listid-1/mailid-93-world-record-cla…) hält.

Aktuell konnte ein Prototyp entwickelt werden, mit dem sowohl geometrisch als auch thermografisch kalibrierte Thermografiepanoramen mit Auflösungen von 25 Megapixeln (25.000.000 Bildpunkten) möglich sind. Hierbei wird vollautomatisch ein 360° x 180° Thermografiepanorama erstellt, bei dem die vollständigen radiometrischen Informationen erhalten bleiben.

Geplant ist eine Thermografiepanoramaauflösung mit bis zu 100 Megapixeln. Der ThermoHead soll sich hierbei im Preissegment einer professionellen Thermografiekamera bewegen, mit jedoch einer nahezu zehnmal so hohen Auflösung; die Produkteinführung durch CLAUSS ist für 2021 geplant.

Projektverantwortlich: Dr. rer. nat. Dipl.-Ing. Univ. Sebastian Fiedler (FHWS Lehrstuhl für Geovisualisierung und Vermessung).

Hochschule Würzburg-Schweinfurt
Dr. rer. nat. Dipl.-Ing. Univ. Sebastian Fiedler
Studienbereich Geo
Projektleitung: eDIan & ThermoHead
Dekanat FKV
Röntgenring 8
97070 Würzburg
+49 931 3511-8365
Sebastian.Fiedler@fhws.de