保溫隔熱墻體熱工缺陷紅外熱像檢測(cè)技術(shù)取得初步成果 (2004-11-01)
發(fā)布時(shí)間:2007-12-04
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目前,我國(guó)建筑節(jié)能工作正有計(jì)劃地由北向南推進(jìn),隨著技術(shù)政策和節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的完善,墻體保溫隔熱技術(shù)得到了迅速發(fā)展,一些相對(duì)完善的墻體保溫隔熱技術(shù)體系已經(jīng)形成。然而這些技術(shù)體系在實(shí)際工程中的應(yīng)用效果如何,則要通過相應(yīng)的檢測(cè)方法和技術(shù)才能得出準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。建筑結(jié)構(gòu)的形狀和構(gòu)造復(fù)雜多樣,保溫隔熱墻體中不可避免地會(huì)出現(xiàn)各種熱橋,加上某些節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)和施工的疏忽,都會(huì)造成建筑保溫墻體的熱工缺陷,從而降低建筑的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。這些墻體熱工缺陷大多數(shù)是隱蔽的,僅憑工程資料和現(xiàn)有現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法不足以判斷其部位所在和嚴(yán)重程度,從而影響對(duì)建筑熱工性能與節(jié)能狀況的評(píng)價(jià)。
為此,2003年5月經(jīng)建設(shè)部批準(zhǔn),“保溫隔熱墻體熱工缺陷紅外熱像檢測(cè)技術(shù)研究”課題正式立項(xiàng)。經(jīng)過一年多的專心鉆研攻關(guān),目前課題進(jìn)展情況如何?是否能夠如期在全國(guó)推廣,從而推動(dòng)建筑節(jié)能檢測(cè)技術(shù)及建筑節(jié)能工作開展呢?日前,記者采訪了這一科技攻關(guān)項(xiàng)目課題組的有關(guān)專家。
研究領(lǐng)域尚屬空白2001年頒布的國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《采暖居住建筑節(jié)能檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ132??2001,J85?2001)中提出用紅外攝像法進(jìn)行建筑熱工缺陷的定性判斷。由于適用于建筑現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的便攜式紅外熱像儀的價(jià)格高等因素,我國(guó)建筑領(lǐng)域的紅外熱像檢測(cè)技術(shù)研究仍停滯于起步階段,定量化研究更是空白。
專家介紹說,現(xiàn)在國(guó)內(nèi)建筑節(jié)能現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中最關(guān)鍵的一項(xiàng)指標(biāo)是建筑墻體的傳熱系數(shù)?,F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的內(nèi)容包括熱流密度、室內(nèi)、外氣溫、保溫隔熱建筑墻體的內(nèi)、外表面溫度以及熱流計(jì)的兩表面溫度。所用的儀表主要是熱流計(jì)和熱電偶。
熱流計(jì)的測(cè)點(diǎn)一般選在有代表性的部位。如結(jié)構(gòu)復(fù)雜,需按不同部位求加權(quán)平均值,應(yīng)在不同部位設(shè)置測(cè)點(diǎn)。但由于實(shí)際的房間中有橫豎暖氣管道,有門、窗、圈梁等,各部分材料、構(gòu)造及位置和熱環(huán)境不同,在實(shí)際的測(cè)量中,須將外墻劃分成若干個(gè)熱狀況相近的區(qū)域,分別測(cè)量每個(gè)區(qū)域中央部位的外墻熱流值和該區(qū)域內(nèi)的表面特征溫度,求出該區(qū)域的外墻熱流值后再加權(quán)平均,求出整個(gè)外墻的耗熱量。熱箱法近年來在一些建筑工程的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中也有一定程度的應(yīng)用。熱箱法測(cè)試原理是人工制造一個(gè)一維傳熱環(huán)境,被測(cè)部位的內(nèi)側(cè)用熱箱測(cè)試,熱箱和室內(nèi)模擬采暖條件,另一側(cè)為室外(自然條件)。通過測(cè)量熱箱的發(fā)熱量得到被測(cè)部位的傳熱量,計(jì)算得到該被測(cè)部位的傳熱系數(shù)。
這兩種方法都能夠定量測(cè)量墻體的傳熱系數(shù),由于受測(cè)試儀器性能、數(shù)量、測(cè)試周期等因素的影響,測(cè)試人員難以迅速和全面地判斷建筑小區(qū)內(nèi)所有建筑墻體或屋面的熱工缺陷。建筑熱工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量急需具有測(cè)溫速度快、靈敏度高、形象直觀等優(yōu)點(diǎn)的測(cè)試方法對(duì)現(xiàn)有的測(cè)試方法進(jìn)行補(bǔ)充,取長(zhǎng)補(bǔ)短,以提高現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試水平。
加緊攻關(guān)尋求突破
上世紀(jì)九十年代中期以后至今,在材料的缺陷檢測(cè)與評(píng)價(jià)方面,我國(guó)北方交通大學(xué)、東南大學(xué)、華南理工大學(xué)、西安交通大學(xué)、清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等單位的研究人員,對(duì)此進(jìn)行了大量深入的研究工作,取得了一些很有價(jià)值的研究成果。但是這些材料幾乎都是應(yīng)用于電力、石化、航空等領(lǐng)域的材料,而很少涉及建筑材料。
紅外熱像儀是集先進(jìn)的光電子技術(shù)、紅外探測(cè)器技術(shù)和紅外圖像處理技術(shù)于一身的高科技產(chǎn)品,具有測(cè)溫速度快、靈敏度高、測(cè)溫范圍廣、形象直觀、非接觸等優(yōu)點(diǎn),是目前熱工故障診斷和檢測(cè)領(lǐng)域較為先進(jìn)有效的手段之一。天津大學(xué)1996年初步探討了紅外建筑節(jié)能診斷技術(shù)問題,主要是針對(duì)當(dāng)時(shí)我國(guó)自制光機(jī)掃描型紅外熱像儀,測(cè)溫范圍窄,配套輔助部分(如三角架、蓄電池、液氮罐等)體積龐大,以及熱像儀無環(huán)境溫度調(diào)節(jié)功能等情況提出自己的思考;同時(shí)提出檢測(cè)墻體熱工缺陷的思路:在穩(wěn)定傳熱情況下,測(cè)出室內(nèi)外環(huán)境溫度、氣流速度,利用表面熱交換系數(shù)計(jì)算出熱流密度;通過紅外熱像儀確定墻體的內(nèi)外表面溫度分布和平均溫度差,計(jì)算出墻體的熱阻或傳熱系數(shù)值。這一思路極具參考價(jià)值。
發(fā)達(dá)國(guó)家在建筑節(jié)能領(lǐng)域注重建筑節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的制定以適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展需要;注重建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的嚴(yán)格審查和建筑施工過程中建筑質(zhì)量的保證。他們普遍采用能耗軟件模擬進(jìn)行節(jié)能建筑的驗(yàn)收評(píng)估(性能性指標(biāo)評(píng)估);在檢測(cè)方面,一般都是對(duì)建筑構(gòu)件或材料進(jìn)行熱工性能的測(cè)試,而對(duì)建成后的整體建筑除個(gè)別研究需要外,一般不做現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。所以專家指出,紅外熱像技術(shù)在建筑熱工缺陷檢測(cè)方面的研究和應(yīng)用歷史短暫,研究中定性的多定量的少。對(duì)于適合我國(guó)建筑節(jié)能需要的建筑墻體熱工缺陷的紅外檢測(cè)技術(shù)研究尚屬空白。
課題研究初結(jié)成果
專家講解說,項(xiàng)目研究一方面以光電技術(shù)為依托,判別保溫隔熱墻體的熱工缺陷,并對(duì)其嚴(yán)重程度進(jìn)行定量化研究,對(duì)傳統(tǒng)建筑節(jié)能檢測(cè)方法進(jìn)行提升、補(bǔ)充、集成。在應(yīng)用中與傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)節(jié)能檢測(cè)方法結(jié)合,紅外線初步檢測(cè)墻體溫度場(chǎng)分布情況和熱工缺陷部位和面積,然后科學(xué)選擇被測(cè)點(diǎn)檢測(cè)其傳熱系數(shù),最終依據(jù)熱工缺陷情況和傳熱系數(shù)實(shí)測(cè)值共同評(píng)價(jià)工程的節(jié)能效果,從而提高檢測(cè)效率和準(zhǔn)確性。該技術(shù)不僅對(duì)新建建筑的熱工缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確診斷,還可對(duì)舊有建筑的節(jié)能改造提供科學(xué)依據(jù)。項(xiàng)目研究成果將能推廣應(yīng)用于全國(guó),促進(jìn)我國(guó)建筑節(jié)能檢測(cè)技術(shù)及建筑節(jié)能工作的順利進(jìn)行,具有極其廣闊的應(yīng)用前景。
由于項(xiàng)目研究的內(nèi)容涉及紅外技術(shù)、建筑物理、建筑設(shè)計(jì)、建筑構(gòu)造和材料、建筑節(jié)能技術(shù),建筑檢測(cè)技術(shù)等,內(nèi)容廣泛、難度很大。為此,該項(xiàng)目由建設(shè)部科技發(fā)展促進(jìn)中心牽頭負(fù)責(zé)項(xiàng)目立項(xiàng)組織和協(xié)調(diào);西安建筑科技大學(xué)、華中科技大學(xué)等單位的項(xiàng)目主要參加人員,負(fù)責(zé)整個(gè)科研工作的實(shí)施;北京振利高新技術(shù)公司承擔(dān)項(xiàng)目的研究經(jīng)費(fèi);北京市節(jié)能墻改辦、天津市建委科技處、新疆建設(shè)廳科技處、山東省建設(shè)廳科技處等地方建筑節(jié)能管理部門,主動(dòng)協(xié)助項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,從而保證了項(xiàng)目的研究進(jìn)度和水平。
該項(xiàng)目正式立項(xiàng)后,課題組主要參加單位積極收集資料,至今已進(jìn)行了多方面的科研基礎(chǔ)工作,進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)室及現(xiàn)場(chǎng)紅外熱像測(cè)試,基本按計(jì)劃完成了現(xiàn)階段研究。2002年12月至2004年1月他們主要對(duì)北京、天津、西安、濟(jì)南及烏魯木齊等城市的大量住宅進(jìn)行了紅外熱像測(cè)試,基本掌握了我國(guó)北方現(xiàn)有節(jié)能住宅外保溫和內(nèi)保溫?zé)峁と毕莸闹饕J健M瑫r(shí)進(jìn)行了紅外熱像法與熱流計(jì)法測(cè)試墻體傳熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)室對(duì)比試驗(yàn),進(jìn)行了典型采暖節(jié)能工程的建筑墻體傳熱系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試及建筑女兒墻裂縫工程紅外熱像法測(cè)試。
此外,課題組已經(jīng)基本掌握了適用于建筑節(jié)能檢測(cè)領(lǐng)域的紅外熱像儀性能要求和墻體紅外熱像檢測(cè)的環(huán)境條件,并多次在建筑節(jié)能會(huì)議上進(jìn)行學(xué)術(shù)交流、發(fā)表相關(guān)研究論文。這些都值得我們期待,也許不久的將來,我們?cè)u(píng)價(jià)一個(gè)工程的節(jié)能效果,判斷其是否符合節(jié)能要求,將不再受到檢測(cè)周期長(zhǎng)、被測(cè)部位隨機(jī)性大的限制,輕松操作,就能迅速和全面地判斷整個(gè)建筑小區(qū)內(nèi)所有建筑墻體或屋面的熱工缺陷情況,從而做出準(zhǔn)確論斷,指導(dǎo)建筑節(jié)能工作的開展。為此,讓我們共同等待。