基于红外热像技术的既有居住建筑围护结构热工缺陷案例分析

宋文杰

武汉汇科质量检测有限责任公司，湖北省武汉市汉阳区  430050

摘要

近些年来，科学技术的快速发展，红外检测技术也得到快速的发展，新型的检测手段和新颖的检测技术也不断发展,先进的检测技术在建筑节能现场检测中具有重要的作用。当前利用光和磁的红外检测技术已经成为检测技术中的主流，文章里以当前红外技术的特点和监控的数字化特点为切入重点，分析红外检测技术的创新和建筑节能现场检测的发展。掌握建筑围护结构热工缺陷状况是既有居住建筑节能改造的重要基础检测工作。通过红外热像技术确定建筑围护结构热工缺陷快速、直白，提高建筑节能改造的针对性。给出了既有居住建筑围护结构热工缺陷的常见部位，为既有居住建筑节能改造提供重要参考。

关键词：红外热像技术；围护结构；热工缺陷；节能改造.

１　引　言

根据《既有居住建筑节能改造技术规程》 ＪＧＪ／ Ｔ １２９ －２０１２，既有居住建筑实施节能改造前，应先进行节能诊断，并根据节能诊断的结果， 制定全面的或部分的节能改造方案。建筑物外围护结构热工缺陷是影响建筑物节能效果和热舒适性的关键因素之一。 围护结构热工缺陷诊断是指通过对建筑资料的搜集、现场检查及检测，掌握围护结构可能存在的热工缺陷状况，对围护结构改造的设计、施工提供指导。本文结合工程案例，简要介绍红外热像技术在建筑围护结构热工缺陷诊断中的应用，同时给出既有居住建筑围护结构热工缺陷检测的真实案例，为既有居住建筑节能改造提供参考。

2 什么是红外技术

在绿色施工背景下，如何减少建设项目推进过程中的能源损耗，也成为施工单位重点考量的问题。红外技术作为一种新型测量技术，其主要是借助红外线的穿透性与聚集性，来对现场控制测量点进行精准定位的技术。红外技术的应用范围非常广泛，包括现场地形勘察、地质基础条件等。相较于传统的测绘技术，该技术可以在较短时间内完成既定测量，可以为建筑工程的推进奠定基础，加快建筑工程的施工速度。根据红外线的波长，可以将其分为以下几类 ：第一种，近红外线，此类红外线的波长范围在0.76~3.0 μm之间 ；第二种，中红外线，此类红外线的波长范围在3.0~6.0 μm之间；第二种，远红外线，此类红外线的波长范围在6.0~15.0 μm之间 ；第二种，极远红外线，此类红外线的波长范围在15.0 μm以上。目前在建筑工程检测过程中，常用的红外线波长范围在6.0~15.0 μm之间，即使用的为远红外线来作为测量用线。相比于传统测绘技术，红外测绘技术的测量精准度与测量速度较快，同时红外线对于外界的抗干扰能力较强，操作方法相对简便，可以节省大量的时间成本。随着红外技术体系的不断完善，目前该技术已经广泛应用于各个施工环节，在确定基础施工进度的基础上，提高了工程项目的施工质量。

3　红外热像技术介绍

红外热像技术是基于不同环境温度的物体发射的电磁波辐射强弱与波长分布特性不同的原理，计算物体表面温度分布状况在建筑室内外温差较大的情况下，围护结构主体部位热阻较大，热工缺陷部位成为热量传递的薄弱位置，在围护结构内外表面形成温度不一致的区域。 红外热像仪，根据电磁波的强弱和波长等特性计算物体的表面温度分布，并将温度分布情况转化为可供人类视觉分辨的图像或图形。红外热像技术可用于检测建筑物内部缺陷（内部孔空洞、不密实区、蜂窝、温度裂缝、变形裂缝等）、屋面渗漏、外墙饰面砖空鼓、热工缺陷、空气渗漏点、采暖管道破损等等一系列的建筑工程缺陷。

4 红外技术的特点

4.1 覆盖面广

相比于传统检测技术，红外检测技术最大的应用优势在于其覆盖面广泛，并且随着科学技术的快速发展，现阶段所使用的红外技术与电磁学与光谱学进行融合，使其可以在单位时间之内完成大范围的数据信息测算，并且借助电磁学可以将数据信息快速反馈到测算系统当中，然后借助云计算与大数据处理技术，对此类数据信息进行数据分析，其分析结果的科学性更准确。另外，在红外技术应用的过程中，可以对目标控制测量点进行角度与间距之间的测量，并且依托于全球定位系统，可将数据信息的误差控制在0.1mm之内，这样可以在短时间内实现作业区域的坐标全覆盖，并利用三维制图软件对数据信息进行处理，使其形成可视化的三维立体影像，加快遗留测量位置、错误位置、重叠位置的发现速度，并为后续建筑节能工程施工提供科学性的数据支持。

4.2 信息化的数据收集

在科学技术快速发展的背景下，许多测量技术都与信息化技术进行了结合，如遥感测绘技术、数字化测绘技术等等。红外技术在应用过程中也和此类技术进行了结合，并且构建了数据采集系统，实现了信息化的数据采集。相比于传统的信息采集模式，此类信息模式的推广，简化了数据采集的过程，提高了信息获取的效率。在云端存储体系不断完善的背景下，在对数据信息进行存储时候，可以借助该技术进行网络备份，并且还可以根据需求，随时可以进行数据提取，优化了整个数据应用过程中的便利性。同时结合红外技术覆盖范围广的应用优势，

可以对建筑区域的所用信息内容进行全覆盖，还可以实现数据的动态监测，从而实现现场作业情况的动态监控。

4.3测量准确度高

在红外技术应用过程中，其主要作用原理是利用高密度点状技术与体积计算模式来完成工程项目中的实际测量。而且在完成数据测量之后，该系统还可以直接完成数据信息的复制性反馈，这也大幅度提升了测绘工作中的开展速度，提升了数据信息反馈的完整性。目前所使用的红外技术中，三级激光测量属于应用范围较广泛的分支类技术，在测量过程中，通过合理分布控制测量网，来完成作业区域的测量工作。再结合以往的测绘经验，常用的控制测量网结构有三角控制测量网、栅格控制测量网、导线控制测量网等等，综合不同的作业区域选择恰当的控制测量网，提升测绘结构中的准确性。

5 窗墙比设计

不同的窗墙比对建筑的采暖以及制冷总负荷会产生极大影响，为了提升窗墙比设计的合理性与科学性，可以使用DeST-h能耗模拟软件对建筑的能耗进行分析。不同形式的外窗随着南向窗墙比增加，建筑总负荷量的增加，也会对不同形式的外窗稳定性产生一定的影响。节能设计人员在对外窗进行设计的过程中，必须对不同外层作用规律进行全面精准了解，才能够选择合适的外窗形式。在设计过程中，中空玻璃塑钢窗以及单框双层塑钢窗比单层玻璃塑钢窗的负荷量更小，但是其涨幅比较缓慢。在装配式建筑的南向外窗中可以优先选择中空玻璃塑钢窗以及单框双层塑钢窗。另外更要根据相关的数据以及标准对窗墙比进行合理控制，窗墙比在0.6以下时，节能设计人员可以优先选择中空玻璃塑钢窗，如果窗墙比设计在0.6以上，则可以优先选择单框双层塑钢窗。外窗以及窗墙比之间的适应性能够有效降低建筑采暖以及制冷的总负荷量，从而达到节能环保的良好效果。

6 检测设备

使用的设备是福禄克 Ｔｉ ３２ 红外热像仪，仪器已由计量单位计量检定。 仪器参数为：测量范围 14.0^。F-1112.0^。F

7 案例分析

汉阳区汉府尚苑住宅楼建于2009年，地上32层，地下一层。共两个单元，建筑面积2万余平方，南北朝向，钢筋混凝土结构。于夏季对住宅楼的围护结构热工缺陷进行了红外热成像检测，检测照片见下图。主体区域表面温度场分布不均匀，温度有变化，主体区域平均温度为 91.4^。F。

经核实，以上红外图像中亮色部位为外墙瓷砖面，存在瓷砖空鼓脱落现象

以上红外图像说明外窗窗框材质严重影响窗户整体保温性能。

8 　结　语

（１）红外热像技术能够快速确定建筑围护结构热工缺陷的位置、规模、严重程度等，提高既有建筑节能改造的针对性；

（２）既有居住建筑围护结构热工缺陷常见部位有外墙梁板柱位置、未保温地下室顶板（车库顶板）、散热器对应外墙部位、空调孔洞、防雷测试箱等部位；

（３）既有居住建筑围护结构节能改造宜优先选择非节能外窗、金属入户门的改造，无单元门的增设保温型单元门等无保温措施的部位；

（４）既有建筑改造前，房屋管理部门、检测、设计、施工、物业等各方宜对建筑进行节能诊断，详细了解建筑基本情况和能耗状况，以及围护结构热工缺陷部位，为节能改造方案的制定提供技术支持，提升节能改造的技术经济性及改造后的保温效果良好性。