红外热成像技术在建筑节能检测中的应用
关键词：节能，红外热像仪
1、红外热成像技术简介
红外热成像技术是利用红外热成像仪把物体所辐射出的不可见红外辐射能量转换成可见的温度场图像，用不同颜色表示不同的温度的技术。从上世纪七十年代开始发展，经过上世纪末和近几年的发展，迅速地从军事领域延伸到民用领域，由于该技术的突飞猛进的发展和普及，仪器的成本大大降低，红外热成像仪也不再是"贵族"设备。红外检测为建筑工程提供了一种快速,非接触的监测和诊断手段。红外热成像技术已经广泛应用于外墙粘贴饰面（空鼓、剥落）检测，结构缺陷（裂缝、孔洞、材料缺失、结构不均等）检测，渗漏受潮（霉变）检测。
近年来，红外热成像技术在建筑工程的节能保温领域得到了广泛的应用，涉及到热工缺陷、保温材料缺失、气密性等诸多领域。红外热成像仪在建筑工程节能检测的应用的主要优势有：非接触远距离遥感检测，不影响被测物体，使用安全；检测快速；检测全面，可对被测物体逐一不漏的进行实时扫描成像；检测的结果直观可视，二维红外热图像直观的表现被测物每点的温度场；可以鉴别缺陷区域大小；可以直接显示隔热缺陷；表征发热和制冷设备的热效率等。
2、建筑节能检测现状
能量的消耗主要分成三部分：工业，运输和住宅。根据统计我国的能量消耗超过30%的能源消耗在住宅这部分。我国建筑能耗高于发达国家，主要表现在建筑物保温性能差与供冷、供热系统状况不良上。为此我们重点分析建筑物保温、隔热本身所需的耗能和由于供冷、供热系统达不到理想状态而引起的效率耗能。建筑节能的一个重要方面是提高建筑围护结构的保温隔热性能，从建筑围护结构（墙、门窗、屋顶、地面）热工性能来看，我国住宅的墙厚一般都是一砖厚，这样的墙体其保温和隔热性能是不够的。在我国住宅顶层房间过热的现象很普遍，屋面的隔热性能太差，在太阳的猛烈照射下，屋顶内表面的温度大大超过建筑热工设计规范的规定值，给居住者一种炙热的感觉。由于环境保护和节能的迫切需要，我国对实施建筑节能的重要性、急迫性和战略意义认识越来越清晰。推进建筑节能有利于节约能源，
保护环境，保证国民经济可持续发展。提高能效，提倡节能建筑是一个紧迫的任务。对于新建筑和工程，比较容易处理：即建立并执行严格的节能标准和法规。而对于现有建筑，能效相对较低，而每年只有1-2%的旧楼能得到翻新，因此，改善现有建筑降低其能耗势在必行。对于旧建筑，很难评估其质量、当前状况和结构合理性。如果无法看见问题所在，很难对缺陷进行修补和改善，这是一个主要的问题。而红外热成像技术可以对被测建筑进行拍照，可以综合全面的进行普查检测。
2.1国内外技术规程
近十多年由于环保意识增加，以及石油价格上涨，欧美等国非常重视建筑节能。英国、加拿大、美国、日本等国家对红外热成像在节能的应用研究，取得了丰富的经验和成果，都把它放在国家重要议题上，近年来政府大力鼓励百姓关心自己房子的节能效果，在美国不同的州均对商用和民用房屋有不同的节能要求，并制定政策和奖励计划鼓励市民将房屋改善以
达到节能要求。检测公司根据政府的能源审核(EnergyAudit)计划，利用红外热成像节能技术、气密性测试技术，建立起全部建筑的数据库，利用节能效果分析软件再加上检测人员的专业知识为客户分析节能状况和提供改善建议。在英国把建筑节能效果分级成A至G七个等级，他们的目标是把目前的D级55分提升到C级78分，如图二所示。我国在规范方面，除了现有的《红外热像法检测建筑外墙饰面层粘接缺陷技术规程》（CECS204:2006）,近年来我国又连续推出了《建筑节能工程施工质量验收规范》和《建筑工程红外热像检测方法》。所有这次规范的推出也必将推进红外热像技术的蓬勃发展。
2.2热桥
在建筑物能量损耗当中，有相当一部分是通过热桥所引起的。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，如图三所示,窗户下方的梁A点的温度为26.1℃，比墙体的B点温度23.2℃高出2.9℃，此梁形成了一个明显的热桥。通过计算区域面积以及室内外的温度差异，我们不难计算出通过此热桥引起的热量损失量。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,节能型建筑中比非新型节能建筑的各种热桥的附加能耗占建筑能耗的比例下降50％。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、金属门窗框等都可能引起热桥。因此，有效的减少热桥是建筑节能的有效措施之一。
2.3保温材料
在建筑围护结构设计有隔热层，在节能建筑中，越来越多的使用隔热保温材料，如聚氨酯颗粒或者泡沫材料，或者隔热涂料，或者真空或者双层玻璃等。使用保温层的主要目的是以最经济的方式达最适宜的室内环境。实践经验表明，隔热材料缺失、隔热材料不正确安装、气密层和气密性不良都会降低建筑围护结构的整体热性能，从而大幅提升能耗。使用红外热成像技术可以非常直观的检测，因为隔热材料的缺失而引起的热损失，由于红外热成像仪可以快速的对整个建筑围护结构进行普查，所有可能因此而引起的缺陷一览无余。如图四所示，左图可以清晰的诊断出由于隔热材料的缺失而引起的热损失。只要找到了原因，隔热和气密层以及结构中其它任何缺陷都能够得以并得到修补。
2.4气密性测试
气密性测试可以告诉我们房子在特定时间中泄漏了多少空气；泄漏了的空气量等于浪费了的暖气或冷气，从而加大制冷制热设备的运转需求，保密性不好的房子等同浪费能源的房子；通过空气流量数据,专家们可以找出泄漏了的空气量从而找出在能源上浪费了多少额外经费和自然资源；欧美的一些研究指出，如果能将房间的漏气地方修补好，一般住户可以节省5-35%的电费。利用外热像仪，可以清晰对因为气密性不良而造成的温度异常区成像。
加热系统
利用红外热像仪可以清晰的检测出建筑加热系统。无论是地板加热系统，还是空调系统，如果设备存在一些异常或者安装不正常，通过红外热像仪的热图像可以及时的查找出故障。红外热成像技术已经在建筑节能领域得到了规范的应用，正确选择所合适的工具非常重要。由于建筑领域行业特性，出现故障的温度场温差较小，另一方面被测物往往是某一个立面，因此测试面积较大，测试的距离和角度存在较大的差异，因此在建筑领域选择红外热像仪时候需要考虑到几个关键点：一是现场测试的便捷性，仪器尽可能轻便，测试镜头尽可能能够大角度调整，以便于测试角度较大的场合；二是温度的灵敏度，由于热工缺陷的温差在3℃以内，因此温度灵敏度宜在0.06℃以内；三是需要建筑领域专业软件，可以把某一立面的多幅红外热图生成一幅红外图像，这样可以全面的了解整个建筑工程的节能效果。综上所述通过对红外热成像技术的推广和应用，其必将为祖国建筑行业响应国家节能减排，建立和谐社会的国家战略方针保驾护航，提供强有力的科学手段。
参考文献：
（1）程玉兰，红外诊断技术与应用，设备管理与维修，2003．
（2）赵鸿，红外热像法检测建筑外墙饰面层粘接缺陷技术规程，2006.
