保溫隔熱牆體熱工缺陷紅外熱像檢測技術取得初步成果 (2004-11-01)
發布時間:2007-12-04
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目前,我國建築節能工作正有計(jì)劃地由北向南推進,隨著技術政策和節能標準的完善,牆體(tǐ)保(bǎo)溫隔熱技術得到了迅(xùn)速發展,一些相對完善的(de)牆體保溫隔熱技術體係已經形成。然而這些技(jì)術體係在實際工程中的應用效果(guǒ)如何,則要(yào)通過相應的檢測方法和技術才能得出準確的評價。建築結構的形狀和構造複雜多樣,保(bǎo)溫隔熱牆體中不可避免地會出現各種熱橋,加(jiā)上某些節點的設計和施(shī)工的疏忽,都會造成建築(zhù)保(bǎo)溫牆體的熱工缺陷,從而降低建築的節能標準。這些牆體熱工缺陷大多數是隱蔽的,僅憑(píng)工程資料(liào)和(hé)現有現場檢測方法不足以判斷其部位所在(zài)和嚴重程(chéng)度,從而影(yǐng)響對建築熱工性能與節能狀況的評價。
為此,2003年5月經建設(shè)部批準,“保溫隔熱牆體熱工缺陷紅外熱像檢測技術研究”課(kè)題正式立項。經過一年多的專心鑽研攻關,目前課題進展情(qíng)況如何?是否能夠如期在全國推廣,從而推動建築(zhù)節能檢測技術及建築節能工作開展呢?日前,記者采訪了(le)這一科技(jì)攻(gōng)關項目課題組的有關專家。
研(yán)究領域尚屬空白2001年(nián)頒布的國(guó)家行業標準(zhǔn)《采暖居住建(jiàn)築節能檢驗標準(zhǔn)》(JGJ132??2001,J85?2001)中提出用紅外攝像法進行建(jiàn)築熱工缺陷的定性判斷。由於適用於建築現場測試的便攜式(shì)紅(hóng)外熱(rè)像儀的價格高等因素,我國建築領域的紅外熱像檢測(cè)技術研究仍停滯於起步(bù)階段,定量化研究更是空白。
專家介紹說,現在國內(nèi)建築節(jiē)能現(xiàn)場測量中最關(guān)鍵(jiàn)的一項指標是(shì)建築牆體的(de)傳熱係數。現(xiàn)場測量的內容包括熱流密度、室內、外氣溫、保溫(wēn)隔熱建築牆體的內、外表麵溫度(dù)以及熱(rè)流計的兩表麵溫度。所用的儀表主(zhǔ)要是熱流計和熱電偶(ǒu)。
熱流計的測(cè)點一般(bān)選在有代表性的部位。如結構複雜,需按不同(tóng)部位求加權(quán)平均值,應在不同部位設置測點。但由於實際的房間中有橫豎暖氣管道,有門、窗、圈梁等,各部分材料、構造及位(wèi)置(zhì)和(hé)熱環境不同,在實際的測量中,須將外牆劃分成(chéng)若(ruò)幹個熱狀況相(xiàng)近(jìn)的區域,分別測(cè)量每個區域中央部位的外牆熱流值和該區域內(nèi)的表麵特征溫(wēn)度,求出該區域的外牆熱(rè)流值後再加權平均,求出整個外牆的耗熱量。熱箱法近年來在一些建築工程的現(xiàn)場檢測中也有一定程度的應用。熱箱法測試原理是人工製造一個一維傳熱環(huán)境,被測部位的內側用熱(rè)箱測(cè)試,熱箱和室內模擬采暖條件(jiàn),另一側(cè)為室外(自然條件)。通過測量熱(rè)箱(xiāng)的(de)發熱量得到(dào)被測部位的傳熱量(liàng),計算得到該被測(cè)部位的傳熱係數。
這兩種(zhǒng)方法都能夠定量測量牆體的傳熱係數,由於受測試儀器性能、數量、測試周期等因素的影(yǐng)響,測試人員難以迅速和全麵(miàn)地判(pàn)斷建築小區(qū)內所有建築(zhù)牆體或屋麵的熱工缺陷。建築熱(rè)工現(xiàn)場測量急需具有測溫速度快、靈敏度高、形象直觀等優點的測試方法對現有的測試方法進行補充,取長補短,以提高現場測試水平。 加緊攻關尋求突破(pò)
上世紀九十年代中期以後至今,在材料的(de)缺陷檢測與評價方麵,我國北方交通大學、東(dōng)南大學、華南理工大學、西安交通大學、清華大學、哈爾濱工業大(dà)學等單位的研究人員,對此進行(háng)了大量深入(rù)的研究工(gōng)作,取得了一些很有價值的研究成果。但(dàn)是這些材料(liào)幾乎都是應用於電力、石化、航空等領域的材料,而很少涉及建築材料。
紅外熱像儀是集先進的光電子技術、紅外探測器技術和紅外圖(tú)像處理技術於一身的高科技產品,具有測溫速度快、靈敏度高、測溫範圍廣、形象直觀、非接觸等優點,是目前熱工故(gù)障診斷和檢測領域較為先(xiān)進有效的手段之一。天津大學(xué)1996年初步探討了紅外建築節能診斷技術(shù)問題,主要是針對當時我國自製光(guāng)機掃描型紅外熱(rè)像儀,測溫範圍窄,配套輔助部分(如三角(jiǎo)架、蓄電池、液氮罐等)體積龐大,以及熱像儀無環境溫(wēn)度調節功能等情況提出(chū)自己的思考;同時提出檢測牆體熱工缺陷的思路:在穩定傳熱情況下,測出室內(nèi)外環境溫度、氣流速度,利用表麵熱(rè)交換係數(shù)計算出熱流密(mì)度;通過紅外熱(rè)像(xiàng)儀確定牆體的內外表麵溫(wēn)度分布和平均溫度差,計算出牆體的熱阻或傳熱係(xì)數值。這一思(sī)路(lù)極具參考價值。
發達(dá)國家在建築節能領域注(zhù)重建築節能設計規範(fàn)、標準的製定以適應社會的發展需要;注重建築節能設計的嚴格審查和建築施工過程中建築質量的保證。他們普遍采(cǎi)用能耗軟件模擬進行節能建築的驗收評估(性能性指標評估);在(zài)檢測方麵,一般(bān)都是對建築構件或材料進(jìn)行(háng)熱工性能的測試,而對建成後的整體建築(zhù)除個別研究需要外,一般不做現場檢測。所以專家指出,紅外熱像技術在建築(zhù)熱工(gōng)缺陷檢測方(fāng)麵(miàn)的研究和應用曆史短暫,研究(jiū)中定性的多定量的少。對於適合我國建(jiàn)築節能需要的建築(zhù)牆體熱工缺陷的紅外檢測技術研究尚屬(shǔ)空白。 課題研究初結成果
專家講解說,項目研究一方麵以光電技術為依托,判(pàn)別(bié)保溫隔熱牆體的熱工缺陷,並對其嚴重程度進行定量化研究,對傳統建築節能(néng)檢(jiǎn)測方法進行提升、補充、集(jí)成。在應用中與傳統現場節(jiē)能檢測方法結合,紅(hóng)外線初步(bù)檢測牆體溫度場分布情況和熱(rè)工缺陷部位和麵積,然後科學選擇(zé)被測點檢測(cè)其傳熱係數,最終依據熱工缺陷情(qíng)況和傳(chuán)熱係數實測值共同評價工程的節能效果,從而提高檢(jiǎn)測效率和準確性。該(gāi)技術不僅(jǐn)對新建建築的熱工缺陷進行準確診斷,還可對舊有建築(zhù)的節能改造提(tí)供(gòng)科學依據(jù)。項目(mù)研究成(chéng)果(guǒ)將能推廣(guǎng)應用(yòng)於全國,促(cù)進我國建築節能檢測技術及建築節能工作的順利(lì)進行,具有極其廣闊的應用前景。
由於項目研究的內容涉(shè)及紅外技(jì)術、建築物理、建築(zhù)設(shè)計、建築構造和材料、建築節能技術,建築(zhù)檢測技術等,內容廣泛、難度很大。為此,該項目(mù)由建設部科技發展促進中心牽頭負責項目立項組織和協調;西安建築(zhù)科技大學、華中科技大學等單位的(de)項目主要(yào)參加人(rén)員,負責整(zhěng)個科研工作的實施;北京(jīng)振利高新技術公司承擔項目的研究經費;北京市節能牆改辦、天津市建委科技處、新疆建設廳科技(jì)處、山東省(shěng)建設廳科技處等地方建築節能管理部門,主動協助項目的現場測試,從而保證了項目的研究進度和水平。
該項目正式(shì)立項後,課題組主要(yào)參加(jiā)單位積極收集資料,至今已進行了多方麵的科研(yán)基礎工作,進行(háng)了大量實驗室及現(xiàn)場紅外熱像測試,基本按計劃完成了現階段研究。2002年(nián)12月(yuè)至2004年(nián)1月他們主要對北京、天津、西安(ān)、濟南及烏魯木齊(qí)等城市的大量住宅進行了紅外熱像測試,基本(běn)掌握了我國北方現有(yǒu)節能住宅(zhái)外(wài)保(bǎo)溫和內保溫熱工缺陷的(de)主要模式。同時進行(háng)了紅外熱像法(fǎ)與熱流計法測試牆體傳熱係數(shù)的實驗室對比試(shì)驗,進行(háng)了(le)典型采暖節能工程的建(jiàn)築牆體傳熱係數現場測試及建築女兒牆裂縫工程紅外熱像法(fǎ)測試。
此外,課題組已經基本掌握了適用於建築節能檢測領域的紅外熱(rè)像儀性能要求和牆體紅外熱像檢測的環境條(tiáo)件,並多次在建築節能會議上進行學術交流、發表相關研究論文。這些都值得我們期待,也許不久(jiǔ)的將來,我們評價一個工程的節能效果,判斷其是否符(fú)合節(jiē)能要(yào)求,將不再受(shòu)到檢測周期長、被測部位隨機性大(dà)的限製,輕鬆操作,就能迅速和全麵地判斷整個(gè)建築小區內所有(yǒu)建築牆體或屋麵的熱工缺陷情況,從而(ér)做出準確論斷,指導建築節(jiē)能工作的開展。為此,讓我們共同等待(dài)。