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红外热像技术在建筑外墙热工缺陷及节能建筑评估中的应用技术研究

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本课题作《红外热像技术在建筑外墙热工缺陷及节能建筑评估中的应用技术研究》项目是四川华西集团有限公司自选项目。项目所属科学技术领域:建筑节能。 建筑围护结构由于设计、施工及使用过程中的原因,建筑的屋面、外墙及门窗洞口等部位常常出现热桥、渗漏等热工缺陷。这些缺陷部位削弱了围护结构的整体热工性能,增加了建筑的能耗损失,并且影响到使用者的舒适性。尤其重要的是,仅仅依靠人的肉眼是看不到这些缺陷部位的,而且凭借工程中的过程控制资料以及现有的现场检测方法也不足以判断其所在部位及严重程度,从而导致很多所谓的节能建筑,存在着严重建筑热工缺陷。红外检测运用红外辐射测量技术和分析方法对设备、材料及其他被测对象进行测量。建筑物所处外部温差使得物体本身与周围环境之间产生热量的交换,引起热流。如果被检测物体存在不连续性的缺陷,就会对热传导产生影响,使得热流在物体内部扩散和传递的过程中,失去了均匀性。这种热传递的非均匀性会导致物体的表面温度出现差别,从而在物体表面形成不同的温度分布,形成所谓的“高温区”和”低温区”。 红外成像检测技术作为一种非接触检测手段,与传统的方法相比较,它具有不但可以实现远距离检测,检测范围广,而且测温迅速、反应灵敏、可以得到直观形象的热谱图,通过温度分布的情况对缺陷及运行状态进行判定。 目前技术只可以定性的判断建筑物的热工异常部位,而不可以定量判断,仅专注于利用红外检测技术研究建筑围护结构及建筑材料中含湿量的影响而未发现建筑物体表面发射率、大气衰减、空天背景辐射对测试结果的影响。实际测试中目前仅能在实验室对建筑构件或材料进行热工性能的测试,而不能在现场大量的进行建成后的整体建筑现场检测。 课题研究了红外热成像技术在定量测定建筑物保温性能的影响因素并提出了应对方案,利用建筑物的红外热成像特征对建筑物围护结构外表面、内表面的热图像进行分析,得到了无缺陷围护结构的热图谱呈现正态分布状态,通过主体区域平均温度与缺陷区域温度差以及相对面积的定量评价,结合对流换热系数法按照一维稳态的计算模型,用红外热成像法得到外墙的辐射率;在稳态传热条件下通过平壁的热流密度处处相等的特点首先实测出室内外环境温度、气流速度,计算出对流换热的热流密度值 q;然后利用红外热像仪确定整片墙体的内外表面温度分布和平均温度差,进一步计算出墙体热阻和平均传热系数 Km。可以得到直观形象的热谱图并在现场直接对建筑物保温性能进行定量评价。 

主要性能指标 

1、建筑外窗气密性评价方法及影响因素的确定。 利用红外辐射检测基本原理归纳总结出利用红外热像仪进行外窗气密性检测时对结果有显著影响的:发射率、大气衰减、背景辐射、检测距离等影响因素;并通过工程案例提出利用热谱图的温度信息进行气密性能的理论可行性及定性判断的方法.

2、红外热像法围护结构平均传热系数检测。 通过对含有热工缺陷(如热桥)的围护结构的热过程分析,提出经过改进后的“对流系数法”,对计算表面平均温度时面积加权的修正;提出现场测试平均传热系数的红外法,主要是测试条件、参数选择及热谱图的后期处理;并通过工地实际测试,将新方法计算的结果与按国际标准中推荐的方法计算的结果进行对比,说明新方法的可靠性高。 

3、研究理论通过工程实例进行验证,并研发了一种适用于红外热成像检测用的标识靶弹实用型新专利产品