精品红外热成像仪在建筑隔热保温以及冷热桥检测中的应用.docx
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精品红外热成像仪在建筑隔热保温以及冷热桥检测中的应用
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,比空气轻的烟更难走向该位置,而且检测过后不能存盘记录,比较不方便.在气密性测试中,红外热像技术可以帮助定性,找出渗漏位置。
原理是当室内气压和外面有偏差时,会差生空气流动,空气会经过房间的洞流出流入,那地方的温度由于有空气流动,会跟其它地方不同。
譬如室内是充满冷气,增压时冷气被排到外面,那些洞由于有冷气不断流出,温度便会比较低,利用红外热像便可寻找具体气漏地方。
上述两类建筑物检测应用都属于定性分析范畴。
而在利用红外方法检测建筑物缺陷时,不仅希望知道缺陷是否存在,更希望得到缺陷的定量信息,如缺陷的大小和深度,这是红外热成像建筑物检测中需要解决的一个难题。
建筑节能现场测量中关键的一项指标是建筑墙体的传热系数测量问题,如何用红外热成像图像处理方式来实时快速评价建筑节能是否达标,也是红外热成像建筑物检测中需要解决的另一难题。
以上两项难题都需要对红外热像图数据进行后期处理。
红外热像图的后期数据处理难题一直是国内外在这方面研究停滞不前的主要原因之一;尤其是应用于定量分析方面,就必须对红外热像图进行数字图像处理.
5结语
红外热像检测技术属于高新技术范畴,在建筑物检测方面具有广阔的应用前景,由于它所具有独特的优点,能补充传统检测手段的不足。
但是,还有很多工作需要在今后的实践中近一步改进和提高,使得红外热像技术在建筑物检测中的应用更加广泛和科学,有效地提升建筑质量检测技术水平。
红外热成像检测技术是一种已经成功使用30多年的建筑节能和建筑缺陷有效检测手段。
对于大小建筑所有方面的预维护,红外检测是一种最为有效的降低能耗和维护费用的方式.随着科学技术的发展,以及我们对红外热像技术的进一步认识和科研思路的转变,红外热像技术将日趋成熟,将其应用于建筑领域的研究将会有更广阔的前景。
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1什么是电容湿度计,有何特点?
电容式湿度仪的传感器为一独特的氧化铝薄膜形成的电容器。
该湿敏元件传感器是用特殊的加工方法制成的。
通常是将铝片放在酸性介质中通过交流电氧化,即形成厚度一定、孔径均匀一致的无定型氧化铝层。
再在沸水中煮沸,使其转变成硬水合型薄土铝.用真空蒸发法在此氧化铝上镀上一层金膜,铝片基底和金层形成电容器的两个电极,用引线接出即构成一湿敏元件在测量时,由于金层很薄,水蒸气分子可迅速透过,然后在孔壁上达到平衡(其它分子不能透过).氧化铝层所吸收水分子数决定了孔壁的电导率,每一孔壁电阻都有一具体数值,它就是水蒸气的直接量度。
2氧化铝湿敏元件反应非常迅速,此仪器测量湿度的下限灵敏度比其它湿度计至少高两个数量级。
仪器敏感元件尺寸很小,且不需要管路连接,也不需要调压器等,可直接放在容器及工艺管路内进行无滞后测量,使用非常方便.信号还可以通过电缆远传,进行多点集中操作测量。
敏感元件能够在真空或高压下进行湿度测量.湿度测量的精度较高.
3氯化锂露点湿度计测温原理,与氯化锂电阻湿度计的区别?
在下图中,曲线1为水在不同温度时的饱和蒸汽分压力,曲线2为氯化锂饱和溶液在不同温度时的饱和蒸汽分压力。
由于氯化锂对水蒸汽压力的抑制作用,当温度相同时,氯化锂饱和溶液的水蒸汽分压力约仅位水的饱和水蒸汽分压力的十分之一。
如欲使氯化锂溶液的水蒸汽分压力和水的饱和水蒸汽分压力相等,则需将氯化锂溶液的温度升高,即tl升至t2。
根据以上原理,可知湿度测头在通电流前测头温度和周围的空气温度相等。
测头上氯化锂的蒸汽分压力低于空气的蒸汽分压力,氯化锂吸收空气中的水份,成为溶液状态,两电极间的电阻很小。
通电流后,测头逐渐加热,氯化锂溶液中的水汽分压力逐渐升高,水汽析出。
当测头温度升至一定值后,氯化锂即成为结晶状态.此时两电极间电阻迅速加大,电流减小使测头温度维持在一定水平上.因此根据空气中水汽分压力的变化,测头有一对应的温度。
所以测得测头温度,即可知空中水汽分压力的大小。
水汽分压力是空气露点的函数,因此得出测头的温度,即可知空气的露点温度。
知道了露点温度和空气温度后,
即可计算出空气的相对湿度。
这样测量空气湿度的问题,即转换成了测定测头温度和空气温度的问题.
氯化锂是一种在大气中不分解、不挥发,也不变质而具有稳定的离子型无机盐类。
其吸湿量与空气相对湿度成一定函数关系,随着空气相对湿度的增减变化,氯化锂吸湿量也随之变化。
当氯化锂溶液吸收水汽后,使导电的离子数增加,因此导致电阻的降低;反之,则使电阻增加。
氯化锂电阻湿度计的传感器就是根据这一原理工作的。
3试分析如果难以做到空调房间恒温,则提出过高的测湿精度是不合适的。
(温度范围—湿度控制范围的关系)
从焓湿图可以看出,在低温区,(15℃以下),当温度变化一度时,其相对湿度变化范围能达到20%。
在正常温度范围(15—35℃),正常的相对湿度范围(50%-80%)下,当温度变化一度时,其相对湿度变化范围大概为5%-10%。
这就说明温度的变化对相对湿度的影响是比较大的,如果不能保证恒温,即使测得的想多适度精度很高,当温度有变化的时候,其测得的湿度就失去了精确性.
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