背景
隨著節(jié)能環(huán)保理念的深入人心，節(jié)約能耗已經(jīng)成為了各行各業(yè)的目標(biāo)，建筑行業(yè)也不例外，建筑的能效管理已經(jīng)成為多個(gè)國(guó)家的硬性指標(biāo)。這對(duì)許多在建筑領(lǐng)域工作的專業(yè)人員產(chǎn)生了重大影響。
如何降低建筑物的能量損耗成為了建筑領(lǐng)域迫在眉睫需要解決的問(wèn)題，而紅外熱像儀能準(zhǔn)確定位能量損耗的具體位置，無(wú)需采用任何破壞性的檢測(cè)方法，便它成為判斷建筑物的能量損耗情況診斷的理想工具。
總述
紅外熱像儀可以用于檢測(cè)建筑物缺陷，如隔熱失效、灰泥脫層、冷凝問(wèn)題以及查看能量損耗的出色工具，還協(xié)助評(píng)估平屋頂?shù)母魺釋訐p壞情況以及水分含量。
紅外熱像儀作為繪制建筑物能量損耗的獨(dú)特工具是一種檢測(cè)建筑物能耗的便捷高效方法，其所拍攝的紅外圖像可以很好地反映建筑物的溫度、濕度等參數(shù)，做為建筑領(lǐng)域工程師提供重要的能耗信息。
方案需求
建筑領(lǐng)域不同于其它行業(yè)，熱像儀在拍攝紅外圖像時(shí)會(huì)受到眾多因素的干擾，從而影響紅外圖像所表現(xiàn)的參數(shù)信息。
只有通過(guò)了解不同的建筑材料和結(jié)構(gòu)，深諳影響表面溫度和圖案的各種因素，才可以有效地避免建筑物各方面因素的干擾，拍攝出精確的紅外圖像。
干擾因素綜述
1.建筑材料的影響
一些材料(例如混凝土)熱靈敏度較低，溫度變化非常緩慢。而其他材料(例如大多數(shù)金屬)則能迅速改變溫度。為了正確解讀結(jié)果，熱像儀操作工程師必須知道檢查前外墻或內(nèi)墻是否有過(guò)大的溫度變化，因?yàn)樗鼤?huì)影響溫度讀數(shù)。
2. 建造方式的影響
外墻在外表面和其余結(jié)構(gòu)之間可能留有空氣夾層。這種類型的結(jié)構(gòu)不適合從外部控制。從內(nèi)部看，墻體中的所有框架結(jié)構(gòu)溫度會(huì)更低(假設(shè)內(nèi)部溫度更高)。從溫度較低一側(cè)來(lái)看，情況則恰恰相反。這些都是預(yù)期的特征圖，一切正常。
▲從內(nèi)部拍攝的紅外圖像?？蚣芸梢?jiàn)，而且組裝覆蓋板與框架的螺釘也同樣可見(jiàn)。角落處明顯溫度更低，這稱為角落效應(yīng)，但這里不存在任何問(wèn)題。
3. 室內(nèi)和室外溫度的影響
只有墻體內(nèi)外兩側(cè)之間穩(wěn)定溫差大于等于10°C時(shí)，隔熱失效、隔熱損壞或隔熱不良的現(xiàn)象才會(huì)在熱圖像中清晰顯示。更小的溫差往往也是允許的，這得視建筑材料的熱容量而定。通常從內(nèi)墻和外墻進(jìn)行檢測(cè)都可行。最好的檢測(cè)結(jié)果往往從內(nèi)墻獲取，因?yàn)橛绊懸蛩剌^少，但為了更好地全面了解建筑物，建議從外墻進(jìn)行補(bǔ)充熱量測(cè)量。用戶應(yīng)知道室內(nèi)和室外溫度，并且還需要知道在過(guò)去24小時(shí)內(nèi)是否發(fā)生較大的溫度變化。
4. 建筑結(jié)構(gòu)壓差的影響
如果建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生泄漏，建筑結(jié)構(gòu)的壓差會(huì)使氣體從一側(cè)流向另一側(cè)。高壓差導(dǎo)致高流速，如果不存在壓差，則無(wú)氣體通過(guò)泄漏處流動(dòng)而且建筑結(jié)構(gòu)看起來(lái)密封性良好。
紅外熱像儀看不到氣體本身，但能顯示由于氣流而冷卻的區(qū)域。以下圖為示例，從圖像顯示特征圖中可以得出結(jié)論。
▲圖像顯示踢腳線處的氣體泄漏
5. 對(duì)外墻的影響
陽(yáng)光和陰影可能會(huì)在表面上形成非常特殊的圖案，并且在太陽(yáng)輻射結(jié)束后數(shù)小時(shí)內(nèi)可以看到。具體多少小時(shí)后可以看到，這取決于建筑結(jié)構(gòu)所使用的材料。切勿將其與被檢測(cè)建筑中由熱傳遞產(chǎn)生的圖案搞錯(cuò)。比如，磚的溫度變化比木材慢得多。風(fēng)的影響不明顯，與沒(méi)有風(fēng)的情況相比，表面溫差較小。降雨使表面變濕并降溫。干燥時(shí)會(huì)導(dǎo)致蒸發(fā)，從而使表面降溫。顯然這會(huì)產(chǎn)生誤導(dǎo)性圖案，需要注意。
6. 對(duì)內(nèi)墻的影響
加熱器對(duì)周圍表面進(jìn)行加熱。從通風(fēng)口出來(lái)的空氣可能會(huì)吹到表面上并使其局部加熱或冷卻。墻上的書架、柜體和圖片具有隔熱效果。如果把這些東西從墻上取走，其后面墻體會(huì)顯示溫度更低的圖案。
▲以上兩幅圖像是從同一面墻體拍攝而得。外墻溫度比內(nèi)墻溫度更低。右側(cè)圖像顯示從墻上取走一張照片時(shí)發(fā)生的情形。圖片后面的墻體溫度較低，因?yàn)閳D片尺寸與墻上的兩個(gè)墻釘之間的尺寸相同，所以看起來(lái)墻體存在隔熱失效的問(wèn)題。該示例表明，在紅外檢測(cè)前至少6小時(shí)將物體從墻上取走是非常重要的。
7. 周圍反射的影響
掃描反射目標(biāo)時(shí)，一定要改變掃描角度以消除圖像上的反射。反射可能來(lái)自你自身的熱量，或者該區(qū)域的其他熱源，如機(jī)器、燈泡或變壓器。反射會(huì)造成熱圖像的數(shù)據(jù)不正確，如果數(shù)據(jù)難以理解，則存在數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。
▲ 該圖顯示左側(cè)窗口對(duì)內(nèi)墻(右側(cè))的反射。
熱像方案綜述
1． 檢測(cè)隔熱缺陷
不同國(guó)家隔熱層的典型厚度存在差異。在氣候寒冷的國(guó)家，隔熱層通常較厚。在溫帶氣候國(guó)家，隔熱層較薄或根本不使用隔熱層。另一方面，溫暖氣候條件下，室內(nèi)空間需要進(jìn)行制冷，這也需要較厚的隔熱層來(lái)防止能量損失。使用紅外熱像儀時(shí)外墻和內(nèi)墻之間的溫差至少需要達(dá)到10°C，這樣才能獲得良好的、易于查看的圖像。使用具有更高分辨率和熱靈敏度的熱像儀，溫差要求會(huì)更小。
2． 檢測(cè)氣體泄漏
通過(guò)建筑物的外圍結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)氣體泄漏是一種常規(guī)的做法。氣體泄漏導(dǎo)致更高的能量損耗，通常會(huì)造成通風(fēng)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，并導(dǎo)致建筑物內(nèi)出現(xiàn)冷凝，從而使室內(nèi)氣候變差。然而，使用紅外熱像儀，便可以檢測(cè)冷空氣從建筑物泄漏處溢出時(shí)出現(xiàn)的典型現(xiàn)象。
3． 水分檢測(cè)
受潮是房屋損壞最常見(jiàn)的形式。氣體泄漏會(huì)在墻體、地板或天花板內(nèi)形成冷凝水，潮濕的隔熱層需要很長(zhǎng)時(shí)間才能干燥，經(jīng)常成為霉菌和真菌孳生的主要位置。使用紅外熱像儀進(jìn)行掃描可以檢測(cè)到導(dǎo)致霉菌繁殖的具體受潮位置，確定固有潮濕區(qū)域的位置。
4． 檢測(cè)熱橋
熱橋是由于建筑結(jié)構(gòu)造成的隔熱層較少的區(qū)域；如金屬緊固件、混凝土梁、板或柱。熱量會(huì)找到最方便的途徑（阻力最小的途徑）從溫度較高的空間向外散逸。很多時(shí)候，熱量會(huì)通過(guò)一種比周圍材料具有更高導(dǎo)熱率的元件進(jìn)行"短路"，該元件即被稱為熱橋。而通過(guò)紅外熱像儀則可清晰的檢測(cè)到熱橋。
5． 供熱管道和區(qū)域供熱
在氣候寒冷的地區(qū)，會(huì)對(duì)路面和通道供熱。區(qū)域供熱也很普遍，這種供熱系統(tǒng)在某個(gè)中心點(diǎn)產(chǎn)生熱量，用于滿足住宅和商業(yè)供熱需求。熱成像測(cè)量可以輕松檢測(cè)地下供熱系統(tǒng)中的任何故障。即使地面上冰雪覆蓋，使用紅外熱像儀也能看到供熱管線。
6． 發(fā)現(xiàn)屋頂漏水
屋頂?shù)某睗駞^(qū)域可以修復(fù)而不用替換整個(gè)屋頂時(shí)，可以節(jié)省巨額費(fèi)用。通過(guò)使用太陽(yáng)作為加熱器，用紅外熱像儀能在屋頂找到受潮的隔熱層。在白天，太陽(yáng)對(duì)屋頂進(jìn)行加熱。在夜間，屋頂再次冷卻，但有潮濕隔熱層的區(qū)域冷卻得更緩慢。在紅外圖像上，這一區(qū)域清晰可見(jiàn)，并且比其他區(qū)域溫度更高。
7．電氣故障
電氣故障是一種建筑物中最常見(jiàn)的故障。大多數(shù)情況下，這些電氣問(wèn)題是肉眼看不見(jiàn)的，但使用紅外熱像儀能立即在紅外圖像上看到熱點(diǎn)。用戶可以對(duì)電氣柜、組件進(jìn)行掃描，并檢測(cè)大量電線、接頭，立刻清楚問(wèn)題。在真正出現(xiàn)問(wèn)題之前，即可以檢測(cè)并修復(fù)問(wèn)題區(qū)域！
8．檢測(cè)地暖泄漏
紅外熱像儀是一種使用簡(jiǎn)便的工具，即使水管鋪設(shè)在地板或石膏下方，也能發(fā)現(xiàn)管道是否存在泄漏。管道熱量經(jīng)由管道表面向外輻射，使用紅外熱像儀能輕松檢測(cè)到熱圖像。
9．氣味
紅外熱像儀有助于發(fā)現(xiàn)房屋之間的泄漏。房屋之間的泄漏導(dǎo)致較差的隔音效果以及香煙和其他異味滲入的問(wèn)題。通過(guò)使用負(fù)壓和溫差，很容易就能檢測(cè)到泄漏。
10．冷庫(kù)
冷庫(kù)和冷室對(duì)隔熱和密封都有很高的要求。冷庫(kù)的普通室內(nèi)溫度為-23°C至-25°C。隔熱失效以及泄漏會(huì)導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)冷凝并結(jié)冰，造成更大的能源消耗——而冰塊最終會(huì)破壞建筑結(jié)構(gòu)；而通過(guò)紅外熱像儀則可輕松的檢測(cè)到冷庫(kù)的隔熱是否失效。
11．重建計(jì)劃和質(zhì)量保證
▲ 目前有許多手持式的熱像儀均具有良好的功能。
紅外技術(shù)用于重建計(jì)劃，也用于質(zhì)量保證及新建筑物的檢測(cè)。在建筑結(jié)構(gòu)干燥期間，紅外圖像可以確定干燥程序的進(jìn)度，以便采取必要的措施加速干燥過(guò)程。如果干燥過(guò)程可以加速，并且在紅外熱像儀的幫助下證明建筑結(jié)構(gòu)已經(jīng)完全干燥，則建筑物可以更快地交付給客戶。
12．建筑修復(fù)
紅外熱成像在建筑物和古跡修復(fù)過(guò)程中提供有價(jià)值的信息。在礦物灰泥中隱藏的框架結(jié)構(gòu)在紅外圖像中清晰可見(jiàn)。因此，可以確定這些結(jié)構(gòu)的外露是否有用。墻體上的石膏分離也可以盡早進(jìn)行，以便采取維護(hù)措施。
