Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Cool mit Hotspots: Jacobs University erstellt thermografisches 3D-Modell der Bremer Innenstadt

03.02.2012
In einer aktuellen Studie haben Forscher der Jacobs University jetzt ein hochpräzises thermografisches 3D-Modell der Bremer Innenstadt erstellt (Video unter http://youtu.be/TPoCebERysc).

Damit setzten sie das an der Universität entwickelte „ThermalMapper“-Verfahren zur thermografischen 3D-Modellierung von Innenräumen erstmals zur Analyse von Wärmeverteilung und Wärmeflüssen in einem größeren Freilandareal ein. Zielsetzung von ThermalMapper ist es, sogenannte Wärmebrücken, die einen Wärmeverlust an die Außenwelt verursachen, zu identifizieren, damit über geeignete Dämmmaßnahmen die Energieeffizienz von Gebäuden verbessert werden kann.


Thermografisches Abbild der Bremer Innenstadt in einer Winternacht: Blaue Farben entsprechen Temperaturen ab -5°C; rot wird die Farbskala ab +10°C. Ein virtueller thermografischer Rundgang über den Bremer Marktplatz und den Domshof findet sich unter http://youtu.be/TPoCebERysc

Thermische Verluste, die beim Betrieb von Heizungen und Klimaanlagen in unzureichend isolierten Gebäuden entstehen, sind heute immer noch die Ursache für enorme Energievergeudung: Einer EU-Studie zufolge besteht bei der Beheizung von Wohn- und Geschäftshäusern durch geeignete bauliche Maßnahmen ein Energiesparpotenzial von über 30 %.

Oft ist es jedoch gar nicht trivial, die „Wärmelecks“ zu finden, um sie effizient eindämmen zu können. Helfen kann hier das an der Jacobs University entwickelte Verfahren „ThermalMapper“ zur Erstellung von präzisen digitalen Modellen der Wärmeverteilungen und Wärmeflüssen, das hochauflösende Umgebungsscans mit thermografischen Umweltmessungen zu einem hochdifferenzierten thermografischen 3D-Modell verbindet. Hierbei erfasst ein mobiler Roboter seine Umgebung durch einen dreidimensionalen Laserscan – Innenräume, aber auch Gebäudefassaden oder ganze Straßenzüge. Gleichzeitig misst er die räumliche Verteilung der Wärmestrahlung im untersuchten Areal. Spezielle, von Jacobs-Forschern entwickelte Algorithmen errechnen dann das thermografische 3D-Modell quasi in Echtzeit.

„Mit den erhobenen Daten lassen sich virtuelle Rundgänge und Visualisierungen erzeugen, die Aufschluss über das Vorhandensein von Wärmebrücken geben und gleichzeitig Daten über ihre Form und Größe enthalten. Dadurch sind alle relevanten Parameter des Modells bekannt, die für eine thermische Simulation und die automatische Berechnung von Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert, früher k-Wert) nötig sind“, sagt Andreas Nüchter, Professor of Computer Science an der Jacobs University und Leiter der Arbeitsgruppe Automation, die an dem Projekt ThermalMapper arbeitet.

Das Forscherteam um Andreas Nüchter nutzte nun das kalte trockene Wetter der letzten Tage, um ein virtuelles 3D-Modell der Wärmeverteilung in der Bremer Innenstadt zu erstellen. „Wir haben die Messungen nachts durchgeführt. Zum einen hatte so unser kleiner Roboter Irma3D (I ntelligent R obot for M apping A pplication in 3D) freie Fahrt über den tagsüber meist stark bevölkerten Rathausplatz; zum anderen – und das ist der Hauptgrund – sind thermografische Messungen unter freiem Himmel zum Aufspüren von Wärmebrücken nachts am genauesten. Schon diffuses Tageslicht bei bewölktem Himmel führt dazu, dass sich Außenflächen messbar aufheizen und so Wärmeverluste aus Innenräumen maskieren“, erklärt Dorit Borrmann, die seit 2009 an der Jacobs University promoviert und intensiv an der Verbindung der Methoden des 3D-Laserscannings und der Thermografie arbeitet. „Idealerweise beträgt für so eine 3D-Wärmekartierung der Temperaturunterschied zwischen drinnen und draußen 15 Grad und mehr. Daher kam das kalte Wetter gerade recht für unser Experiment“, so die Nachwuchsexpertin weiter.

Herausgekommen ist ein knapp 2minütiger virtueller Video-Rundgang über den Bremer Marktplatz und den Domshof, das man unter http://youtu.be/TPoCebERysc anschauen kann: Blaue Farben entsprechen Temperaturen ab -5°C; rot wird die Farbskala ab +10°C. „Es überrascht nicht, dass die ‚Hotspots‘, die in einer kalten Winternacht am meisten Wärme an die Umwelt abgeben, vor allem die großen Fenster der Kirchen, vom Rathaus und den anderen historischen Gebäuden sind. Ansonsten bleibt die Bremer Innenstadt erstaunlich ‚cool‘. Das Versuchsareal war ideal, um den hohen Differenzierungsgrad von ThermalMapper auch im Freiland zu demonstrieren“, kommentiert Andres Nüchter das Ergebnis.

Ursprünglich mit dem Fokus auf Anwendungen in der Geodäsie, Architektur und Gebäudemanagement arbeiten die Forscher um Andreas Nüchter seit 12 Jahren an den Grundlagen der dreidimensionalen Kartierung mit Robotern. Neben automatischen Kalibrierungsverfahren und Visualisierungen sind Planungsalgorithmen für gute Aufnahmepositionen von Interesse, d.h. es soll unter anderem die Frage beantwortet werden, von wo aus die aussagekräftigsten Aufnahmen gemacht werden können. „Zur Effizienzsteigerung von ThermalMapper wollen wir für zukünftige Arbeiten ‚in die Luft gehen‘. Mit einem Flugroboter können wir Dächer, die ja oft aufgrund schlechter Isolierung zu großen Wärmeverlusten beitragen, noch besser vermessen, als vom Boden aus“, so Teamleiter Andreas Nüchter.

Fragen zum ThermalMapper Projekt beantwortet:
Dr. Andreas Nüchter, Professor of Computer Science
Tel.: +49-421-200-3181 e-Mail: a.nuechter@jacobs-university.de

Dr. Kristin Beck | idw
Weitere Informationen:
http://www.jacobs-university.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Wie Protonen durch eine Brennstoffzelle wandern
22.06.2017 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

nachricht Omicron Diodenlaser mit höherer Ausgangsleistung und erweiterter Garantie
20.06.2017 | Omicron - Laserage Laserprodukte GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Future Security Conference 2017 in Nürnberg - Call for Papers bis 31. Juli

26.06.2017 | Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

26.06.2017 | Messenachrichten

Sind Zeitreisen physikalisch möglich?

26.06.2017 | Physik Astronomie

Auf der Suche nach Hochtechnologiemetallen in Norddeutschland

26.06.2017 | Geowissenschaften