红外线成像在建筑节能中的应用Word格式.docx

红外线成像在建筑节能中的应用Word格式.docx

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组员：

周浩伟晏平徐超钱得志唐庆胡任义军汪洵

1．红外热像仪检测基本原理

红外热成像运用光电技术检测物体热幅射的红外线特定波段信号，将该信号转换成可供人类视觉分辨的图像和图形，并可以进一步计算出温度值。

红外热成像技术使人类超越了视觉障碍，由此人们可以看到物体表面的温度分布状况。

物体表面温度如果超过绝对零度（0K）即会辐射出电磁波，随着温度变化，电磁波的辐射强度与波长分布特性也随之改变，波长介于0.75μm到1000μm间的电磁波称为“红外线”，而人类视觉可见的“可见光”介于0.4μm到0.75μm。

红外线在地表传送时，会受到大气组成物质（特别是H2O、CO2、CH4、N2O、O3等）的吸收，强度明显下降，仅在短波3μ~5μm及长波8~12μm的两个波段有较好的穿透率（Transmission），通称大气窗口（Atmosphericwindow），大部份的红外热像仪就是针对这两个波段进行检测，计算并显示物体的表面温度分布。

此外，由于红外线对极大部份的固体及液体物质的穿透能力极差，因此红外热成像检测是以测量物体表面的红外线辐射能量为主。

2．红外热像仪的使用方法

（1）调整焦距

可以在红外图像存储后对图像曲线进行调整，但是无法在图像存储后改变焦距，也无法消除其他杂乱的热反射。

保证第一时间操作正确性将避免现场的操作失误。

仔细调整焦距！

如果目标上方或周围背景的过热或过冷的反射影响到目标测量的精确性时，试着调整焦距或者测量方位，以减少或者消除反射影响。

（FoRD的意思是：

Focus焦距，Range范围,Distance距离）

（2）选择正确的测温范围

了解现场被测目标的测温范围，为了得到正确的温度读数，请务必设置正确的测温范围。

当观察目标时，对仪器的温度跨度进行微调将得到最佳的图像质量。

这也将同时会影响到温度曲线的质量和测温精度。

（3）了解最大的测量距离

当测量目标温度时，请务必了解能够得到精确测温读数的最大测量距离。

对于非制冷微热量型焦平面探测器，要想准确地分辨目标，通过热像仪光学系统的目标图像必须占到9个像素，或者更多。

如果仪器距离目标过远，目标将会很小，测温结果将无法正确反映目标物体的真实温度，因为红外热像仪此时测量的温度平均了目标物体以及周围环境的温度。

为了得到最精确的测量读数，请将目标物体尽量充满仪器的视场。

显示足够的景物，才能够分辨出目标。

与目标的距离不要小于热像仪光学系统的最小焦距，否则不能聚焦成清晰的图像。

（4）了解仅仅要求生成清晰红外热图像，还是同时要求精确测温

一条量化的温度曲线可用来测量现场的温度情况，也可以用来编辑显著的温升情况。

清晰的红外图像同样十分重要。

但是如果在工作过程中，需要进行温度测量，并要求对目标温度进行比较和趋势分析，便需要记录所有影响精确测温的目标和环境温度情况，例如发射率，环境温度，风速及风向，湿度，热反射源等等。

（5）工作背景单一

例如，天气寒冷的时候，在户外进行检测工作时，你将会发现大多数目标都是接近于环境温度的。

当在户外工作时，请务必考虑太阳反射和吸收对图像和测温的影响。

因此，有些老型号的红外热像仪只能在晚上进行测量工作，以避免太阳反射带来的影响。

（6）保证测量过程中仪器平稳

现在所有的长波NEC红外热像仪都可以达到60Hz帧频速率，因此在拍摄图像过程中，由于仪器移动可能会引起图像模糊。

为了达到最好的效果，在冻结和记录图像的时候，应尽可能保证仪器平稳。

当按下存储按钮时，应尽量保证轻缓和平滑。

即使轻微的仪器晃动，也可能会导致图像不清晰。

推荐在您胳膊下用支撑物来稳固，或将仪器放置在物体表面，或使用三脚架,尽量保持稳定。

3．红外热像仪在建筑节能中的用途

墙面缺陷的检测；

粘贴饰面的检测；

渗漏和受潮的检测；

热桥等热工缺陷检测；

室内管道和电气设施的检测、红外检测和测试

建筑中隔热层和气密性缺陷可能造成麻烦，诸如室内空气不良、空气泄漏和受潮，都会造成居住不舒适以及能源浪费。

最好的解决办法是首先发现问题，确定产生问题的原因，然后给予相应的处理办法。

最主要的困难是找到合适的方法和设备来进行诊断出问题所在。

通过常规的视觉检测和评估通常效率不高，只能检测一些明显的缺陷和表面缺陷，对某些是可行的，例如隐藏的大面积缺陷，对用户造成的影响存在一定的因果关系。

然而，通常大部分缺陷的因果关系并非总是如此，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发费高昂的重建。

红外热成像法是一种预维护技术，最为经济，对建筑本身损坏最少的一种诊断办法。

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。

通过表面温度热图像来表征出次表面的异常。

然而，对这些图像的分析以及对结果给出正确的处理办法，这需要有严格受训的红外成像仪操作人员，对建筑学必须有很好的了解。

1、热传导损失

在建筑围护结构设计有隔热层，主要的目的是以最经济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热性能，从而大幅提升能耗。

对于新楼或旧楼，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。

建筑和隔热标准在过去几十年中不断改进。

许多国家根据新的“环境能源效率指导方针”拥有或正在制订相应的节能标准。

典型的隔热缺陷有：

-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）

-隔热材料安装不当

-HVAC通过隔热层进行安装

-有渗透性的隔热材料不足以阻挡气流的运动

-隔热材料受潮

有明显的热损失，基础处也没有隔热处理。

对楼顶进行检测发现天花板没有安装隔热材料。

房屋主人知道了热损失程度，也确切理解了该采取措施进行改进。

修补后可再用红外检测评估隔热安装的效果和质量。

墙体没有足够的隔热层也会造成明显的热损失。

室内外温差越大或材料的K值越低，就需要越大的制冷或致热功率。

类似的情况。

这可能导致更为严重的问题，如在墙体空穴中形成受潮。

合同承包商忽略了在墙体空穴中放置隔热材料，通过红外热像仪检测很容易发现。

在墙体空穴中安装隔热材料要求很严，必须填充在空穴中并紧实贴在墙壁上。

如

果没有这样安装，隔热效果大打折扣，很有可能成为空气对流的一个通道，进一步降低隔热效果。

建筑围护结构中的一些部位，在室内外温差的作用下，形成热流相对密集、内表面温度较低的区域。

这些部位成为传热较多的桥梁，故称为热桥（thermalbridges），有时又可称为冷桥（coldbridges）。

由于热桥附加能耗占整体建筑能耗的比例不断上升,根据调查和计算,在非节能型建筑中,各种热桥的附加能耗占建筑能耗的3%～5%,而在新型节能建筑中,一般占节能建筑的20%左右。

砌在砖墙或加气混凝土墙内的金属，混凝土或钢筋混凝土的梁、柱、板和肋，预制保温中的肋条，夹心保温墙中为拉结内外两片墙体设置的金属联结件，外保温墙体中为固定保温板加设的金属锚固件，内保温层中设置的龙骨，挑出的阳台板与主体结构的连接部位，保温门窗中的门窗框特别是金属门窗框等等。

整个楼房存在大量的热桥，找出了热桥存在的位置，可以通过设置断热条来解决。

2、对流热损失

密封连接不良会造成泄漏，气密内衬层安装不当或损坏往往会出现规律性缺陷。

空气很容易的通过刚性隔热体之间的部分。

这些缺陷会引起不好的温度分布，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。

泄漏路径比较复杂，没有红外成像仪很难发现。

空气外泄只能在外面进行检测，具有相反的红外热图特征，不具有规律性特征。

外泄的分析更为复杂，因为往往气体必需经过多层材料。

如果在检测组合结构时（例如带有饰面的砖墙面），即使有很严重的空气泄漏也很难在热图上表现出明显的温度场差异。

必要时配合渗透性能测试可更准确检测出漏气的位置。

由于在螺栓、电线等旁边没有正确的安装隔热材料形成空隙而造成垂直气流，也将对隔热性能产生明显的影响，

3、受潮

受潮恐怕是影响建筑物整体性最为严重的因素之一。

是气态时，是空气和建筑材料中必要且有用的组成部分。

然而一旦成为液态或者固态，将产生不少麻烦。

受潮的原因可能根源于渗漏、冷凝或建筑材料释放的湿气。

受潮（来源于渗漏或冷凝）会产生许多问题，水可能渗入一个小的裂缝，然后滞留在不渗透水的建筑材料中。

砖和混凝土中未粘合好的区域往往造成砖墙体中积水和气体泄漏。

使用不合格的混凝土造成也会造成雨水的渗入。

由于建筑结构运动引起的砌墙体裂缝，也会造成开口而引起雨水渗入，这通过红外可以快速清楚的显示.办公大楼或者住宅常常会因为外部雨水渗入而造成问题。

通过常规办法去寻找渗漏源和渗漏路径往往不能成功。

渗水破坏是持续的，造成建筑材料、设备和装饰家具的过早损坏，并引起室内空气污染。

渗入点难以确定，因为水往往不按照预想的路径渗入。

肉眼看不到任何渗水痕迹，借助于红外热像仪，可以清楚的发现渗水并找到渗漏源。

4．红外图像分析测试结果

1天花板保温缺陷图像分析结果

2门窗周围缝隙冷风渗透图像分析结果

3围护体保温缺陷图像分析结果

4.墙角潮湿红外图像分析结果

1

（1）

文本注释

检测报告

报告日期

2013/1/9

公司

客户

地址

现场地址

热成像人员

联系人

图像和目标参数

热像仪型号

S60NTSC

图像日期

2003/12/1516:

13:

58

图像名称

阳角潮湿.jpg

辐射率

1.00

反射温度

20.0°

C

目标距离

0.4m

五．总结

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检有效检测手段。

对于大小建筑的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，随着我们对红外热像技术的进一步认识和科研思路及理念的转变，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。