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红外热成像仪在建筑行业的诊断及应用

来 源:未知   作 者:admin  发布时间:2016-01-19 
常见的检查部位
  1. 墙壁房顶
  2. 屋顶
  3. 窗户
  4. HVAC
  5. 隔热
  6. 地暖
温度热斑或偏差的典型原因
  1. 隔热检查,例如隔热材料是否安装正确或缺失
  2. 屋面检查;渗漏会造成水分进入隔热材料
  3. 结构评估
  4. 定位空气漏泄
  5. 湿气入侵; 损坏绝缘和建材
  6. 霉菌检测
  7. 墙壁连接处的热桥
  8. 通过多扇窗户的受损密封造成热损
  9. 热力管线损坏/地下蒸汽管道泄露

建筑科学/建筑围护


        确定建筑维护热性能的主要诊断步骤是采用热成像技术。该技术可用于判断由于结构质量、隔热/防潮材料丢失或不足造成的制热和制冷损失。修复缺陷对提高建筑效能和结构完整性至关重要。

热图像可识别建筑维护的表面温度变化,而这种温度变化与结构、热桥、潮湿及漏气等问题相关。

建筑物热损失的两种主要机理是通过墙壁和空气漏泄。利用红外热图像,可从建筑物表面发现这两种现象。早期补救发现的缺陷,可避免情况恶化。

 

 

传导性损耗


        被认为是传导性损耗的有:没有隔热、隔热材料安装或压缩不合适、隔热材料收缩或老化;墙壁和屋顶、地面之间连接点存在过多热桥;隔热或建筑材料潮湿损坏;通过多扇窗户的密封造成热损失;水管漏泄;供热管道损坏;地下蒸汽管、水管或地下喷灌系统的位置或漏泄。

 

 

空气漏泄


        空气漏泄是指空气通过建筑维护、墙壁、窗口、接缝等。向内漏泄被称为渗入,向外漏泄被称为渗出。过度的空气流动显然会降低围护的热完整性和性能,所以是建筑能耗的主要因素。

过度空气漏泄除造成能量损失外,还会在墙内和墙上形成凝结。这就会引起许多问题,降低隔热R值,永久损坏隔热,严重影响材料。这种现象会腐烂食物、腐蚀材料,使墙砖或水泥地面变色,严重情况下会造成水泥开裂、墙砖分离、灰浆脱落,威胁居住人的生命安全。它还会腐蚀结构钢、钢筋、金属库房和螺栓,造成严重的安全和围护问题。建筑材料上累积的潮湿水分会滋生霉菌,可能需要大规模修缮。

实际上,建筑维护的任何位置都可能存在接缝、联结点或开口,因此就有潜在的漏泄。利用 IR-InSight 或 FlexCam S 红外热像仪,可发现建筑围护的缺陷,以及通过热模式确认是否存在隔热、空气漏泄或建筑结构问题。
 

对屋面进行红外检查

平顶屋面隔膜时建筑内、外的防水屏障。隔膜的材料和设计各有不同。它们必须能够膨胀和收缩,能够承受大风和太阳辐射,以及承受脚踩。屋面漏泄很容易检查。

通常情况下,平顶屋面内没有水分或很少水分。当发生漏泄时,水分就会进入屋面,根据隔热系统的类型,水分会被隔热材料吸收或进入非吸收性隔热材料之间的缝隙。一旦水进入屋面,就是一个长期的过程,有时甚至是终身。 

热容是材料能够储存热量的一种物理属性。屋面中材料的热容相对较小,尤其相对于水来说。水的温度升高需要大量能量,同样也会相低温区域释放大量能量。 

对屋面进行红外检查的物理学原理是:干燥屋面隔热材料的温度上升和下降比湿屋面材料要快。红外检查不仅仅是发现漏泄,而是定位材料中湿气入侵的区域范围。为了实现这一目的,我们需要在晴朗天气的太阳能加热。然后在晚上,等太阳落山之后,屋面开始降温时,干燥材料温度下降比湿材料快。IR-InSight® 和 FlexCam® S 能检测到这种温差。 

应该在正确的条件下进行红外检查,以获得最佳的红外图像。我们需要白点和晚上的不同温度。为获得最佳结果,需要考虑以下事项:

 

  1. 是个晴朗的好天气吗?
  2. 晚上天气好吗(适合进行良好的辐射降温)?
  3. 没有风还时微风?
  4. 屋面是否干燥?
  5. 屋面是否有雪、灰尘和碎屑?

屋面中使用的隔热材料类型将决定表示材料吸收水分的特性的红外图像。吸收性隔热材料就类似于海绵。水分利用毛细管作用渗入整个屋面楼板,然后又转移至邻近的楼板。这就会形成一定的楼板图案。

非吸收性隔热材料变得潮湿时,其模式差异很大。水分不会被吸收,并渗至屋面楼板边沿。水分聚集在楼板变压,形成一种窗格图案。其他不太常见的隔热系统可能会形成不同的图案。

在许多条件下会产生看起来像湿隔热材料形成的图案,而实际并非如此,有些则可能掩盖真正的湿隔热材料状态。ASTM 规范 C-1153 “Location of Wet Insulation in Roofing Systems Using Infrared Imaging”建议用桶制法检查有嫌疑的湿隔热材料。以下为一些会影响屋面红外检查的例子:

  1. 具有不同 R 值或不同吸收特性的隔热材料,常见于维修过的区域。
  2. 建筑内部温度不同。
  3. 机构中遗留有砾石或沥青。
  4. 热或冷空气排放至屋面。
  5. 朝南或朝西墙壁的再辐射热。
  6. 风。
  7. 内部热源或冷源,例如照明灯、加热器及蒸汽管道。
  8. 灰尘、植物和碎屑。
  9. 走道地毯和地下钢板。
  10. 气泡。
  11. 水池、蒸汽柱和喷水。

 
冬季采用相同的过程,然而,由于冬季的温差小于夏季的温差 (5 °F vs. 20 °F),所以冬季的检测更为困难。如果建筑被加热,从建筑穿过湿隔热材料的热流有助于增强冬季的热图像。 
安全提示:

  1. 请勿独自在房顶上工作。
  2. 请勿在房顶上倒走。
  3. 严格遵守公司和政府安全规范。

湿气检测

防止霉菌滋生的关键所在。

        在人类最近意识到住宅和办公场所存在霉菌之前,霉菌已经在我们的环境中存在了很长时间。霉菌对健康的影响取决于孢子的浓度,以及个体的敏感程度。与霉菌相关的潜在健康问题表现为过敏反应或哮喘。问题不仅限于住宅。由于凝结或漏泄造成潮湿的商业建筑也非常适合于霉菌滋生。霉菌的严重程度已经推动美国议会颁布了“美国毒霉安全和保护法案 2002”,即“Melina bill”。

        根据美国环境保护局的报告,没有可行的方式可消除室内环境中的霉菌孢子。控制霉菌的最佳方式时控制湿气。在短至 24 小时内,霉菌即可开始生长。屋面漏泄和水管漏泄是水分聚集的常见原因,会造成霉菌滋生。霉菌已经接近公立中小学校,导致环境测试和修缮方面的费用数以百万计。显而易见,还有其它更多的原因要求我们在水滴到房主头顶上之前彻底了解屋面的状态。

        可利用灵敏的红外照相机在正确的条件下检测房顶和墙壁的湿气。对屋面进行红外检查,最有效的时机是在晴朗天气之后,此时房顶会释放白天积聚的热量。含有水分的隔热材料的热容比干燥隔热材料大。因此,在进行红外扫描时,潮湿屋面区域清晰可见。

        类似地,利用红外照相机,在正确的条件下还能检测内墙后面的湿气。内墙中含有湿气区域所呈现的温差将明显不同于周围区域。

        红外检查非常快捷,采用非接触方法检测建筑围护中的湿气入侵。红外检查不直接检测是否存在霉菌,而是用于发现可能滋生霉菌的湿气。获得准确红外图像的能量受限于被扫描表面发射热能的能力。内墙的石膏(干燥墙壁)发射热能的性能很好,而高反射性表面却非如此。由于干、湿墙之间的温差非常小,所以必须使用灵敏的红外照相机。

         Infrared Solutions Inc. 专门为此类应用开发了 IR-InSight® 和 FlexCam® S 便携式红外热像仪。IR-InSight 和 FlexCam S 内部为一个极其灵敏的微测辐射热计传感器,可区分小于 1/20 °F 的温差。