红外热成像仪在建筑隔热保温以及冷热桥检测中的应用..doc

红外热成像仪在建筑隔热、保温以及冷热桥检测中的应用 摘要 红外成像技术采用非接触式检测方法，对建筑物进行实时、快速大面积扫描检测，主要介绍了红外热成像的原理，检测方法和近年来在建筑节能检测领域的应用。 关键词 红外热成像 建筑保温 冷热桥检测 1 引言 随着建筑节能的不断深入，节能工作从最初的建筑节能设计逐渐转向现场检测和竣工验收，这就要求有相应的节能检测手段。随着红外技术的发展，红外技术与建筑节能检测方法相结合，进一步促进了建筑节能检测工作的发展。红外热成像技术在建筑工程领域应用前景十分广阔。随着计算机技术和计算机数字图像处理技术的日益发展，其在红外无损检测中的应用也将成为今后国际上新技术开发应用的主要领域。 2 红外热成像基本原理 任何温度高于绝对零度的物体都会释放出红外线，其能量与该物体温度的四次方成正比。红外热像仪利用红外探测器和光学成像物镜可接受被测目标的红外辐射能量，并把能量分布反映到红外探测器的光敏组件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。当热流在物体内部扩散和传递的路径中，将会由于材料或传导的热物理性质不同，或受阻堆积，或通畅无阻传递，最终会在物体表面形成相应的“热区”和“冷区”，这种由里及表出现的温差，通过红外热成像仪进行检测并成像，进而可以评估其质量或状态。具有非接触大面积检测、响应速度快、检测精度高等优点。 3 建筑的隔热保温 从建筑行业的整体形势看来，不仅建造年代较早的建筑未设置保温层，且在各类新建建筑当中漏放或不放保温层，甚至保温层开裂的现象也时有发生。这是由于保温层处于结构内部，肉眼无法观测，因此它所造成的能耗也无从得知，当然，这类问题所带来的热工检测以及能耗问题也一直困扰着业界，自使用红外热成像法后，可清晰观测到缺陷所在位置，并进行针对性的改造，这不仅节约了时间，降低了工作的复杂性，节约成本。 建筑在建造、使用过程中会为安装脚手架、管道、空调等预留一定数量、大小各异的孔洞。这些也会影响建筑物的隔热保温能力。 建筑中隔热层和气密性缺陷会造成室内空气不良、空气泄漏和受潮等，导致居住不舒适以及能源浪费。而解决这些问题最主要的困难是难以找到合适的方法和设备来诊断出问题所在。常规的视觉检测和评估通常效率不高，只能检测出一些明显的缺陷、表面缺陷，或隐藏的大面积缺陷。然而通常大部分缺陷并不明显，而且往往只有在造成严重的破坏之后才能知道，到时唯一的补救办法只能是花费高昂的重建费用。红外热像仪作为一种预维护诊断技术，是一种极为经济而且对建筑物本身没有损坏的诊断办法。 4 红外热成像技术在建筑热工检测中的应用 国内目前在建筑物检测方面，一般都是对建筑构件或材料进行热工性能的测试。 冷热桥主要是指建筑中的梁、柱、墙体拐角等区域温度明显低（或高）于主体区域温度的部分，如嵌入墙体的梁、柱，墙体和屋面板内的肋，装配式建筑中板材接缝以及窗口、墙角、屋顶檐口、墙体勒脚等。热工性缺陷如隔热材料缺失、热桥、漏气和受潮等都会造成墙面的温度变化，通过红外热图像测得的表面温度可以表征出次表面的异常。 4.1 热传导损失检测 在建筑围护结构中设计有隔热层，主要目的是以最合理的方式达到所期望的室内环境。经验表明，缺少隔热材料、隔热材料安装不正确、气密层和气密性不良都会降低轮廓的整体隔热性能，从而大幅提升能耗。对于新建筑或旧建筑，满足新的节能标准非常重要，隔热和气密层以及结构中其它任何缺陷都必须诊断并得到修补。主要检测内容有隔热材料安装缺陷( 热桥、缝隙、孔洞、隔热层薄、隔热材料沉降、安装后材料收缩、在错误的位置进行刚性绝缘等)； 空调通风风管保温层破损，空调冷媒管道保温层破损、渗漏；空调安装工程破坏隔热层结构；隔热材料受潮等内容。 典型的隔热缺陷有： （1）隔热材料没有填充整个设计的空间（缝隙、孔洞、隔热层薄、隔热材料沉降、安装后材料收缩、在错误的位置进行刚性绝缘等）。 （2）隔热材料安装不当。 （3）HVAC通过隔热层进行安装。 （4）有渗透性的隔热材料不足以阻挡气流的运动。 （5）隔热材料受潮。 4.2 对流热损失检测 密封连接不良就会造成泄漏，气密内衬层安装不当或损坏往往会出现规律性缺陷。空气很容易通过刚性隔热体之间的部分。这些缺陷会引起不均匀的度分布，会引起房间里空气产生运动（气流），从而引起局部温度降低而增加能耗和尘土的沉降。这种泄漏路径比较复杂，不利用红外成像仪就很难发现。虽然气密性测试可以找出房间总体的漏气量，可以为气密性准确定量，但不能很好地找出气漏位置，除了窗边、门缝之外，很多时候气漏的位置在墙壁某处，一般不易被肉眼察觉。 要找出气漏位置，传统方法是放烟，然后为房间增压，观察烟的走向来锁定气漏位置。这方法的缺点是如果房间有多个气漏位置，烟的走向很难将所有位置显示出来，如果位置包括地板，比空气轻的烟更难