场检测的红外热像技术与定量化分析_图文

1、西安建筑科技大学硕士学位论文应用于建筑热工现场检测的红外热像技术与定量化分析姓名:张炜申请学位级别:硕士专业:供热、供燃气、通风及空调工程指导教师:李安桂20060601 3光路上的吸收空气中某些物质均吸收红外线。根据实际的工作环境及仪器自身的适应性,来决定主要考虑哪方面的影响。4热像仪的稳定性与其它仪器不同的是,红外热像仪在很大程度上受环境温度的影响,实际上待测温度低于常温时,环境温度变化的影响甚至大于信号的变化,这是由于红外透镜自身存在一些不可避免的影响因素,尽管仪器设计中考虑了某种补偿措施,但最好是使仪器的使用温度维持在恒定的温度,当环境温度高于规定值时,最好冷却仪器。2.3IR525型

2、红外热像仪的系统功麓及参数IR525型红外热像仪是基于无需致冷的热像检测专利技术基础上的一种红外热像仪。利用测量目标物体的红外线辐射生成目标的热像图,再将这样的热像图转换成可以定量分析的热像图,其中包括目标物体的实际温度和温度分布。仪器具有体积小、重量轻,方便使用,测试精度高、动态范围宽等优点。直观的操作界面和控制键,使仪器在短时间内能够被熟练掌握。取的技术核心是专利的检测阵技术1“。此传感器由先进的硅微电机技术装配。一行由120个像素构成。通过移动像素阵列产生一个两维图像。独一无二的红外分离技术使其在技术上在世界范围内是一次重大突破。工作在室温条件下,基本不需维护。对热辐射波敏感,对812,

3、um红外波响应最佳(最理想的测试范围;不需偏流或辐射控制器;动态测试范围宽,同一时间内可读取和显示温差几百度。利用仪器很容易得到红外温度图像:按下快门在1.5秒内就可以得到一个包括所有温度数据的图像(快照模式。如果按住快门仪器就工作在实时的温度测试状态(调焦模式,可对大片区域进行搜寻,在搜寻过程中如需要记录某张图像,再按一下就可以得到该图像。通过控制键移动游标在仪器上对温度数据可立刻进行分析。图像可存储在内置的PCMCIA记忆卡中。 , .西安建筑科技大学硕士论文2882582822281=!女!-.釜;,二ies!:!s!每15分钟自动记录一次数据(见图3.5。 图3.1mSnapShot5

4、25 图3.5eltek3检测地点经过对西安市住宅建筑的基本形式进行分析,选取了高层、多层、低层、和别墅4种建筑形式,对不同小区的4栋住宅建筑中的4户住宅房间墙壁温度、墙壁保温性能,温湿度进行了测试。选取住宅为:(1西安市吉祥路168号24层建筑,豪盛时代一华城7号楼15楼,修建于2004:(2西安市紫薇田园都市6层建筑D区17栋l单元402室,修建于2004;(3西安市含光路中段甲字3层建筑29号3楼,修建于1997(4西安市高新4路,桃园湖别墅区207栋西户,修建于1995: 图3.6测试建筑位置分布图3.2红外热像现场检测的应用所有类型的建筑物,民用的,工业的,都会有在设计,建造和维护方

5、面需要对建筑物检测的困难。建筑中普遍存在的问题有:由于房间保温和气密性问题造成的过度能源使用不合理的建筑结构问题材料表面分层,内部有气泡屋顶漏热等等这些问题直到造成对建筑物的损害之前都是很难发现的,gr#1.热像技术的优势在于它可以通过检测建筑的热辐射来确定建筑施工中可能出现的问题当房间的保温性不好,内外室温存在10度的差异时,就会明显的出现在热像图 t西安建筑科技大学硕士论文可以对平面屋顶存在的潮湿问题进行检测.长期屋顶过度潮湿可以造成屋顶的提前退化。潮湿部分的屋顶由于其高热导率在一个晴朗天气的晚上会显示比周围的屋顶表面温度高,如图3.1l。图3.7保温材科选择的不妥所造成的墙壁表面起泡问题

6、图3.8内保温砂浆涂抹不均匀所造成的漏热问题图3,保温材料没能很好的隔绝图3.10建筑外表面瓷砖空鼓带来的闯题外部空气渗透所造成的问题图3.11局部热损失造成屋顶表面赫热 16 ,(1主卧室主卧室综合温度平均值为19.64南外墙:温度平均值为2.01C,最高温度14.24,最低温度-4.32C 图3.13红外热像图0m籁I蜓”藿.m图3.14实物图片-IUJu l-工j:哩罨J;E嶝 图3.17实物图片士。籁厶唾鹏m骚.I-图3.20实物图片j|j o o oILJ. 西安建筑科技大学硕士论文北内墙:温度平均值为19.13。C,最高温度23.91(2,最低温度16.27(2。_-u一uLw_一

7、一温度(oc图3.24温度分布图21 图3.26实物图片南外墙的玻璃窗占到了外墙墙体大部分面积,但平均温度2.01和室外温度1.78C相差无己,可见采用铝合金单框中空玻璃保温性并不良好。西外墙的墙体表面略有保温材料空鼓的情况出现,但还算良好,温度平均值为16.13,与由eltek仪器测得的平均温度17.02相比较,相对误差为5.2%。东内墙的平均温度值为16.72,与由eltek仪器测得的平均温度17.79相比较,相对误差为6.4%。北内墙与外部走廊相连接,因为走廊也采用地板辐射加热,所以北内墙墙体温度和空气温度接近为19.13,从热像图像上可以看出门的密封性良好。从东南墙角的热像图像上我们可

8、以看出,我们可以看出墙角的漏热很严重,和施工工艺有很大的关系。(2其它房间 这面墙体比较特殊,因为施工原因,右侧墙体内为lOmm厚的石膏保温层,左侧仍然为lOmm厚的聚苯乙烯泡沫挤塑板,从热像图上可以看出在此房间的环境状况下,聚苯乙烯泡沫挤塑板的保温性良好些。 从这张红外热像图像上可以看出,客厅的墙体和屋顶接缝处仍然存在漏热的情况,可以从建筑结构的“热桥”和保温材料施工工艺方面考虑进行。 整间居室都采用红外辐射供暖系统,房间加热均匀,各房间均维持在20左右,房间住户对此供暖方式表示满意。5小结住宅建筑测量结果分析如下:(1温度分布均匀性。房屋新建不久,采暖及保温系统运行良好,墙体所采用的聚苯乙

9、烯泡沫挤塑板起到了应有的作用,大多墙体表面温度分布均匀,各墙体之间温度接近。(2与其它测试手段的比较。红外热像仪所测得的墙体表面温度与使用eltek(墙体表面温度测量仪器的数据相对比,误差率在5%左右,可见这种方法真实有效。(3保温性及气密性。墙体保温系统的施工工艺还有待该进,局部有墙壁空鼓的现象特别是墙角和屋顶的接缝处,有漏热现象。房屋为了采光良好,使用了大面积的铝合金单框中空玻璃,但其保温性很差,造成了局部的热损失.(4房间供暖系统状况。房屋在供暖方面采用了集中供热系统,地板辐射采暖,分户计量,从红外热像图像上可以看出运行状况良好,用户也很满意,可以灵活有效的控制房间内的空气温度,但也有弊

10、端,房间中使用了加湿器,还是只能维持相对湿度在30%左右。(5产生问题的原因。保温层的施工工艺未达标准,保温砂浆涂抹不均匀,屋角处保温措施不当造成的冷风渗透和漏热状况,以及采用了大面积保温性能不好的玻璃。1建筑构造信息建筑主要朝向为南北向,体形系数S0.3,屋顶和墙体设计均采用(陕DBJ24-8.97节能方案。外墙门窗采用塑钢双玻门窗。1.3层为外纵墙370mm厚内侧抹25mm厚保温砂浆。其它墙为240mm厚内帖40mm厚ASA保温板。西安建筑科技大学硕士论文图3.33尸型图2供暖方式集中供热系统,按面积收费。3室外气象参数室外相对湿度平均值为71.8%1L1-I,最大值为94.2%RH,最小

11、值为34.3%RH,室外干球温度平均值为2.3,最大值为13.TC,最小值为-2.5,室外综合温度平均值为2.6C,最大值为15.1,最小值为.3C,4墙体表面温度及保温性测量情况(1主卧室主卧室综合温度平均值为19.51南外墙:温度平均值为14.10C,最高温度16.79C,最低温度7.830 西安建筑科技大学硕士论文e 糕七咂懈殛T_J_._J一L-. 西安建筑科技大学硕士论文 i!自E!|!E!自E!e!E!E!E!自目东内墙:温度平均值为16.51C,最高温度17.78(2,最低温度14.37C。图3.40红外热像图温度(。c图3.41温度分布图北内墙:温度平均值为16.73(2,最高

12、温度18.44C,最低温度14.91C 图3.42红外热像图图3Jo实物图片榭埘姗谢姗一_研.毫籁牛冁驻西安建筑科技大学硕士论文暑毫詈!暑皇皇暑墨!鼍暑皇詈鼍!曼墨詈詈鼍皇量掌!詈詈詈詈皇皇詈詈暑!詈!曼!S藉雠蜮琶矗厦C*O图3.44温度分布图南外墙所采用的塑钢双玻门窗保温性能良好,平均温度14.10接近于采用西外墙的温度平均值12.48C。从红外热像图上可以看出保温层ASA施工状况良好,并无严重的漏热状况出现,保温板房间的气密性也达到了预期。(2客厅客厅综合温度平均值为22.11南外墙:温度平均值为16.65C,最高温度21.31(2,最低温度9.74。C |呻+一一一。j一_L l J

13、-uJ。=;兰基基螽麈:b 暑墨;瓷西安建筑科技大学硕士论文皇皇皇詈皇曼曼暑詈曼鲁曼詈皇暑!毫詈詈鼍皇!量葛暑鼍詈詈穹詈鼍!E!詈!东内墙:温度平均值为17.65(2,最高温度22.19C,最低温度15.21C。 图3.48红外热像图图3.49实物图片I I J _。l_L温厦【4c图3.50温度分布从客厅的红外热像图像可以看出,墙体的保温性能依然良好,但墙壁的平均温度和主卧室的相比较,无论是外墙和内墙都要高,这是因为客厅采用了壁挂式散热器,极大地提高利用能源的效率,室内温度达到了22.11(2,大大高于使用传统式散热器的主卧室的平均室内温度19.51.(3其它房间 _措獬_蛳_抛.籁唾蠊孽

14、.西安建筑科技大学硕士论文2供暖方式小区采用集中供暖,采暖热水有小区锅炉提供,按面积收费。3室外气象参数室外相对湿度平均值为57.7%RFI,最大值为96.9%RH,最小值为31.I%RH,室外干球温度平均值为7.2。C,最大值为19.5,最小值为0.3C,室外综合温度平均值为7.5,最大值为24.85C,最小值为0.15(2,4墙体表面温度及保温性测量情况(1主卧室次卧室综合温度平均值为18.66(2南外墙:温度平均值为14.09C,最高温度18.72C,最低温度10.49C。 图3.54红外热像图温度(。c图3.55温度分布图30_聃-_辫-.凝牛嵯龋鹱东内墙:温度平均值为15.25。C,

15、最高温度17.03。C,最低温度13.28C。 图3.56红外熟像图“蒜_七1_摇骚_图3.57实物图片温度(。c图3.58温度分布图西外墙:温度平均值为14.68(2,最高温度16.74,最低温度12.03。 图3.缈红外热像图31图3.60实物图片籁咂懒驻温度(oc图3.61温度分布图从红外热像图上我们可以看出,墙体虽然没有采用保温措施,但砖体结构的保温性还是良好的,外墙表面温度在14。C左右,内墙温度在15C2E右,与室内温度18.66C 比较,还算理想。但是房屋修建己久,缺乏维护,可以看出墙体表面温度分布较散,墙体内部结构有潜在的热损失的可能性。墙壁和屋顶的接缝处有木制横条的装修,因为

16、木材本身的蓄热性高,没有出现冷风渗透的状况。但因为住户居住在顶楼,由gZ#l-热像图上可以看出,由屋顶带走的热量还是不容忽视的。(2厨房餐厅综合温度平均值为20.22东外墙:温度平均值为16.35。C,最高温度18.72,最低温度14.83C。 西安建筑科技大学硕士论文 图3.66红外热像图m籁岳”鬟m肇_图3.67实物图片j dt J |一l _ 35图3.70实物图片_裁牛瞒缢岛葛一暑%温度(。c星嚣图3.71温度分布图东内墙:温度平均值为9.28C,最高温度11.37。C,最低温度7.33。C。jj j|j| _北内墙:温度平均值为10.76C,最高温度12.69C,最低温度9.39C。

17、 妊咂龋驻温度(ec图3.77温度分布图室内的南外墙采用了大面积的落地玻璃,有充分的采光和太阳辐射,室内的温度也超过了冬季采暖标准,达到了21.20(2,但墙体的保温性却不如人意,南外墙的平均温度只有7.85。东内墙和北内墙相邻的房间无人员居住,暖气关闭,所以也可以当作外墙来考虑,平均温度也只有9.28C和10.76C.从红外热像图上可以看出,虽然墙体表面温度分布分散,与室内温度相差太大,热损失严重。西外墙的平均温度很高为24.14(2,显示有热量的流入,局部建筑结构应存在问题,居住者解释墙体应顶棚水渗透,墙体有维修过,虽然现在表面看不出来,但依据红外热像图像,墙体内部腐坏的现象并没有解决。(

18、2其它房间 这张图片显示的是由于没有采用保温措施,屋角结冰,水汽渗透导致的热量损失。 图3.80楼起居室西南内墙角红外热像图图3.8l实物图片这张图片显示是墙体接缝之间没有采用保温措施以及施工质量不是很合格,造成的热量损失,这个现象在此栋别墅中普遍存在。5小结住宅建筑测量结果分析如下:(1温度分布均匀性。墙体表面温度分布分散,一面墙体上温度高低差距很大。(2保温性及气密性。此栋别墅是独立五层结构,修建时问于1995年,该别墅没有做任何的保温措施,墙体的保温性能从红外热像图像上看来很差,不能满足节能要求。而且,房屋居住期间虽然有维修,但建筑结构的问题还是随处可见,例如墙壁空鼓,墙缝有裂口,屋角结冰,冷风渗透。这些种种问题,对应着居住者调高的室内温度,更加剧了热能损耗.(3房间供暖系统状况。别墅采暖采用家用壁挂锅炉提供热源,控制比较方便,住户可以自己随意决定某个房间的暖气开停,因此当有些房间不住人的时候可以关掉暖气。从房