专利名称：小温差条件下识别墙体内部热工缺陷的辅助热源的制作方法
技术领域：
在此处键入技术领域描述段落。本实用新型涉及红外检测技术中的辅助设备。具体涉及到一种识别热工缺陷过程中的辅助热源。
背景技术：
我国全面推进建筑节能工作多年，已经由北方严寒、寒冷地区，逐步推进到夏热冬 冷地区和夏热冬暖地区。为了使建筑围护结构的热工性能达到建筑节能设计标准的要求， 往往在墙体上增加保温层。保温层设在墙体的室外侧称为外保温，保温层设在墙体室内侧 称为内保温。建筑外围护结构热工性能的好坏，直接影响到室内环境及建筑能耗。由于墙体 及屋面的热工缺陷，属于隐蔽工程，依靠人的肉眼是看不到的，用常规的检测手段，难于检 测。从而导致很多有严重建筑热工缺陷的节能建筑，通过了工程验收，卖给了消费者。以往 在不节能建筑中很少出现的建筑热工缺陷问题，但在节能建筑中却大量出现，如墙面发霉、 结露、淌水等问题，该问题已经成为北方地区房屋建筑工程质量投诉的热点，部分省市已占 房屋投诉案件的90%以上(如新疆、齐齐哈尔等地区)。红外技术是20世纪发展起来的、专门研究红外辐射的产生、传输、转换、探测并付 诸应用的一门新兴应用技术。在我国红外热像仪已经广泛用于电力工业、石油化工、钢铁冶 金工业、交通运输等行业的故障诊断。利用红外热像仪检测热工缺陷，是目前热故障诊断和 检测领域先进有效的方法之一。红外检测和诊断技术除了在电力部门应用外，在其它民用领域还有多种应用。据 不完全统计，全世界有近三十多个国家的工业部门广泛地应用红外检测技术对设备进行定 期诊断，如设备故障诊断、节能检测、无损探伤、建筑物保温和渗漏等的检测。美国有专门的 红外培训和考核机构，红外服务公司遍布美国各地。在国外，常�？梢钥吹揭恢趾芴乇鸬难� 逻车在穿街走巷。这是一种专门监视建筑物能耗的车辆。车子走到哪里，只要把镜头对准 要检测的房屋，就可以把那所房屋的能耗情况，以热图像的形式记录下来，以便住户采取有 效措施，解决这种看不见的耗能漏洞。由于功效显著，红外热成像技术受到许多国家的重 视，竞相推广应用。国际标准组织(ISO)最早于1983年制订了《保温一建筑围护热异常的 定性诊断一红外方法》，标准号为ISO 6781-1983 (E)0随后对其进行了修订，发布了同名标 准，标准号为 BS EN 13187 :1999。我国的红外诊断技术始于1979年，逐渐开始在电力工业、石油化工、钢铁冶金工 业、交通运输等行业应用。红外检测技术在建筑上应用刚刚起步，最早用于建筑物外墙饰面 的损伤检测。由于红外热像设备可以检测被测物体表面的温度差异，因此可以根据这些差 异来判断是否存在热工缺陷。红外检测不需要直接接触被测墙体，具有检测速度快，检测简 单的优点。目前红外检测热工缺陷仅仅能用于室内外温差大于10°c的地区的检测，要求检 测开始前至少12h内受检的外表面不应受到太阳直接照射，受检的内表面不应受到灯光的 直接照射，Ih内室外风速变化不应大于2级(含2级)，室外空气相对湿度不应大于75%。这 些要求与国际标准组织(ISO)制订的《保温一建筑围护热异常的定性诊断一红外方法》中的要求是一致的。用红外检测热工缺陷，关于室内外温差大于10°C的要求，在严寒和寒冷地区采暖 期间是可以满足的。我国的夏热冬冷地区，冬季不采暖，室内平均温度在8. 5°C左右，夏季空 调间歇运行，夏季气温在28 38°C ；夏热冬冷地区室内外温差很�。薹慵觳獗曜脊娑� 的检测条件。严寒和寒冷地区非采暖季也很难满足检测标准规定的检测条件。红外检测所要求的检测前12h内受检的外表面不受太阳直接照射的检测条件，表 明只有北侧墙体能满足标准规定的检测条件，而其他方向的墙体，可用于检测的时间有限。这些苛刻的检测条件表明，目前北方严寒和寒冷地区利用室内外温差进行热工缺 陷检测的方法，在夏热冬冷地区很难应用。检测前12h内受检的外表面不应受到太阳直接 照射的要求，将红外技术的应用限制在一个很小的范围内，不利于红外技术的发展和建筑 热工缺陷的检测。目前，我国每个城市每年都要有大量的建筑竣工，竣工时间又相对集中，需要进行 热工缺陷检测的建筑物数量很多。现有的红外检测技术无法满足实际工程的需要，需要采 用新的技术路线、发明新的检测方法来检测墙体的热工缺陷。
发明内容为了解决目前红外检测仅仅能用于室内外温差大于10°C的地区的建筑热工缺陷 的检测问题，解决热工缺陷检测受太阳辐射及室外条件的影响问题，本实用新型公布了一 种小温差条件下识别墙体内部热工缺陷的辅助热源，该辅助热源的结构为组装式结构，它 由可移动底座4、支架1、多个光源2组成，所述可移动底座4底部设置有车轮5，支架1固定 在可移动底座4的上表面上，所述支架1为平面式网状结构，多个光源2成矩阵式均勻分布 固定在支架1的同一个侧面。本实用新型的辅助热源结构简单，方便操作，并且采用本实用新型所述辅助热源 实现小温差条件下识别墙体内部热工缺陷的方法的优点有1.突破了国际标准组织(ISO)制订的《保温一建筑围护热异常的定性诊断一红外 方法》关于检测温差的限制，解决了室内外温差小于10°c的时外墙体热工缺陷的检测问题。不但解决了我国夏热冬冷地区室内外温差�。薹ɡ煤焱馊认褚墙星教迦裙� 缺陷检测的矛盾，为该地区的围护结构热工缺陷检测提供了一种行之有效的可操作的一种 新的检测方法；也解决了严寒及寒冷地区非采暖季由于室内外温差小而导致的无法利用红 外热像仪进行建筑热工缺陷检测的问题。2.不受室内外环境条件影响，不受检测时间限制，解决了全天候检测问题。室外温度、风速、太阳和背景辐射等因素，均影响红外检测结果。国际标准组织 (ISO)制订的《保温一建筑围护热异常的定性诊断一红外方法》对检测环境做了苛刻的规 定，从而将红外检测的有效检测时间限制在了一个很小的范围。可排除室外气象条件和室 内环境的干扰，随时都可进行检测。检测方便、简单、迅速。3.不但解决了内保温墙体的热工缺陷检测问题，还解决了不保温墙体的热工缺陷 检测问题。本实用新型所述的辅助热源不但可应用于对建筑物外围护结构(外墙、屋面)建筑 热工缺陷的检测，还可应用于建筑内墙、保温地面的热工缺陷检测；也可应用于非采暖季地
4板辐射供暖系统、非供冷季辐射供冷系统的管线定位。
图1是本实用新型所述的辅助热源的结构示意图。图2是图1的左视图。图3是 采用本实施方式所述的辅助热源实现小温差条件下识别墙体内部热工缺陷的方法中，该辅 助热源与被照射墙体之间的位置关系。
具体实施方式
具体实施方式
一本实施方式所述的小温差条件下识别墙体内部热工缺陷的辅助 热源采用组装式结构，它由可移动底座4、支架1、多个光源2组成，所述可移动底座4底部 设置有车轮5，支架1固定在可移动底座4的上表面上，所述支架1为平面式网状结构，多个 光源2成矩阵式均勻分布固定在支架1的同一个侧面。本实施方式所述的辅助热源，可以根据待检测的墙体的面积，调整支架1的面积， 并调整光源的分布情况。然后使所述支架1带有光源2的侧面平行于需要加热的墙体6，并 保证多个光源2形成的照射区覆盖待测墙体表面。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一所述的辅助热源的区别在于，所 述多个光源2所形成的照射区域中的照射强度分布不均勻性在士 5 %以内。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一所述的辅助热源的区别在于，所 述支架1是刚性材料的立柱和横梁交叉固定组成网格结构，所述光源2固定在所述立柱和 横梁相交叉的位置上。本实施方式的支架1是采用刚性结构组成网状结构，支架1整体质量轻，便于移动。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
三所述的辅助热源的区别在于，所 述立柱和横梁是不锈钢管或电镀钢管。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
一所述的辅助热源的区别在于，所 述光源2采用能够模拟太阳光的光源实现。本实施方式中的光源2可以采用氙灯或者碘钨灯等。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
一至五任意一个实施方式所述的辅 助热源的区别在于，所述辅助热源还包括光源强度调节装置，所述光源强度调节装置固定 在可移动底座4上，所述光源强度调节装置用于调整每一个光源2的照度。本实施方式中增加了光源强度调节装置，用于调节每一个光源2输出的光照强 度，进而实现对多个光源2所形成的区域中的照射强度分布不均勻性进行调整和控制。一 般控制所述照射强度分布不均勻性在士 5%以内。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
一至六任意一个实施方式所述的辅 助热源的区别在于，所述辅助光源还包括多个反光罩3，每个反光罩3位于一个光源2与支 架1之间，用于控制所述光源2所发出的光的照射方向。本实用新型所述的辅助光源的结构不局限于上述个实施方式所述的结构，还可以 是上述各种实施方式所述技术特征的合理组合。采用本实用新型所述的辅助热源，实现小温差条件下识别墙体内部热工缺陷的方法的过程为采用辅助热源照射建筑物墙体的内表面，给所述墙体内表面加热，使所述墙体内
表面温度升高；采用红外热像仪检测所述墙体的内表面的温度场分布，获得表示所述墙体的内表 面的温度场分布的红外热谱图；分析所述红外热谱图所表现出来的温度差异，进而获得建筑物的热工缺陷。本实施方式所述的辅助热源能够有效提高围护结构内表面温度，增大围护结构内 外侧的温差，进而使得能够通过使用红外热像仪检测墙体内表面的温度场分布，根据红外 热谱图上的温度差异来识别建筑热工缺陷。上述使所述墙体内表面温度升高的判断方法，可以在加热的同时，采用红外热像 仪检测获得前述内表面的温度变化情况，当该温度升高值超过3度时，既可以停止照射加 热。还可以采用根据辅助热源照射到墙体表面的热流密度和照射持续时间来评价温度升高 情况，一般当照射到墙体表面的热流密度在[760 ff/m2, 800 ff/m2]时，持续照射30分钟以上 就可以停止照射了。采用本实施方式所述的辅助热源能够不受室内外环境限制、不受时间限制、不受 地域限制，实现建筑热工缺陷的检测。表1为实验条件下测出的各种保温层缺失情况下的无缺陷区域与缺陷区域的温差。表1墙体内外侧不同温差时的无缺陷区域与缺陷区域的温差(单位/°C) 在采用本实施方式所述的辅助热源照射在墙体内表面上，给所述墙体内表面加 热，使得墙体内表面的温度升高，此时墙体内表面的温度Ttl可以表示为
式中 Q1,。——辐射换热量，单位W ；Ob——黑体的辐射常数，单位w/(m2. K4)； F1——模拟光源发出的光照射在墙体上所覆盖的面积，单位m2 ； T1——模拟光源发出光的平均温度，单位K ；ξ1——辐射面的黑度；墙体内表面温度Ttl的单位是K ；[0049]在辅助热源的照射下，使得墙体内表面温度发生变化，此时采用红外热像仪来检 测所述墙体内表面的温度变化情况，红外热像仪检测到的内表面的温度为式中 T0 —被测物体表面温度，单位是K ；[0052]Ta——环境温度，单位是K;[0053]\——大气透射率；[0054]%——热像仪指示的辐射温度，单位是K ；[0055]η——与设备有关的系数；[0056]？——墙体内表面发射率。[0057][0037] 如果墙体构造均勻，不存在热工缺陷，则墙体的热流密度没有差异，墙体表面温度一致。如果墙体存在热工缺陷，势必会导致没有热工缺陷的区域的热流密度与
有缺陷区域的热流密度存在差异。这样就会使得墙体没有热工缺陷区域的表面温度与缺陷 区域的表面温度不一致。墙体表面温度的差异，产生在能量和光谱分布上的辐射差异，这种 辐射差异所携带的目标信息，经红外探测器转换成相应电信号，通过信息处理后，在显示器 上显示出被测物体表面温度分布的热图像。根据红外热谱图上的温度差异，既可以用来识 别建筑热工缺陷，进而确定出热工缺陷的位置、大小以及缺陷程度。取获得的热谱图上温度没有异常部位的平均温度作为比较的基础温度，求取所述 基础温度与温度异常部位的温度之差，则温度差值大于某一限值的温度等温线所包围的区 域即为缺陷区域，缺陷区域的大�。苯臃从α巳毕莸难现爻潭取Ｋ龈ㄖ仍纯刹捎媚Ｄ夤庠醇肮庠吹牡鹘谙低嘲沧霸谝贫Ъ苌鲜迪郑ü� 调节照射强度实现模拟太阳光的分光分布的情况。在采用辅助热源对墙体表面加热完成 之后，关闭并移开辅助热源，采用红外热像仪拍摄墙面，根据拍摄的热谱图进行热工缺陷诊 断。本实用新型的主要特点是提供一种在室内外温差比较小的条件下，能够给建筑围 护结构加热的辅助热源，该辅助热源实现提高墙体内表面温度的目的，进而使用红外热像 仪检测墙体内表面的温度场分布，根据红外热谱图上的温度差异来识别围护结构的热工缺 陷。取热谱图上温度没有异常部位的平均温度与热谱图上的温度异常部位的温度之差大于 某一限值的温度等温线所包围的区域为缺陷区域，缺陷区域的大�。苯臃从α巳毕莸难� 重程度。采用本实用新型的辅助热源辅助实现建筑物热工缺陷的检测方法不受检测时间 和室外环境限制。
权利要求一种小温差条件下识别墙体内部热工缺陷的辅助热源，其特征在于它采用组装式结构，它由可移动底座(4)、支架(1)、多个光源(2)组成，所述可移动底座(4)底部设置有车轮(5)，支架(1)固定在可移动底座(4)的上表面上，所述支架(1)为平面式网状结构，多个光源(2)成矩阵式均匀分布固定在支架(1)的同一个侧面。
2.根据权利要求1所述的小温差条件下识别墙体内部热工缺陷的辅助热源，其特征在 于多个光源(2 )所形成的照射区域中的照射强度分布不均勻性在士 5 %以内。
3.根据权利要求1所述的小温差条件下识别墙体内部热工缺陷的辅助热源，其特征在 于，所述支架(1)是刚性材料的立柱和横梁交叉固定组成网格结构，所述光源(2)固定在所 述立柱和横梁相交叉的位置上。
4.根据权利要求3所述的小温差条件下识别墙体内部热工缺陷的辅助热源，其特征在 于，所述立柱和横梁是不锈钢管或电镀钢管。
5.根据权利要求1所述的小温差条件下识别墙体内部热工缺陷的辅助热源，其特征在 于，所述光源(2 )采用能够模拟太阳光的光源实现。
6.根据权利要求1所述的小温差条件下识别墙体内部热工缺陷的辅助热源，其特征在 于，所述光源(2 )采用氙灯或者碘钨灯。
7.根据权利要求1至6任意一个权利要求所述的小温差条件下识别墙体内部热工缺陷 的辅助热源，其特征在于所述辅助热源还包括光源强度调节装置，所述光源强度调节装置 固定在可移动底座(4 )上，所述光源强度调节装置用于调整每一个光源(2 )的照度。
8.根据权利要求1至6任意一个权利要求所述的小温差条件下识别墙体内部热工缺陷 的辅助热源，其特征在于所述辅助光源还包括多个反光罩(3)，每个反光罩(3)位于一个光 源(2)与支架(1)之间，用于控制所述光源(2)所发出的光的照射方向。
专利摘要小温差条件下识别墙体内部热工缺陷的辅助热源，涉及一种热工缺陷的识别方法中的辅助工具。本实用新型解决了目前红外检测仅仅能用于室内外温差大于10℃的地区的建筑热工缺陷的检测问题，还解决了现有热工缺陷检测受太阳辐射及室外条件的影响问题。本实用新型的辅助热源采用组装式结构，它由可移动底座、支架、多个光源组成，所述可移动底座底部设置有车轮，支架固定在可移动底座的上表面上，所述支架为平面式网状结构，多个光源成矩阵式均匀分布固定在支架的同一个侧面。本实用新型可应用于对建筑内墙、保温地面的热工缺陷检测方法中作为辅助工具；也可应用于非采暖季地板辐射供暖系统、非供冷季辐射供冷系统的管线定位方法中作为辅助工具。
文档编号G01N25/72GK201653955SQ20102020937
公开日2010年11月24日 申请日期2010年5月31日 优先权日2010年5月31日
发明者方修睦, 贾永宏, 陈新虎 申请人:江苏省英泰柯建筑节能科技股份有限公司;哈尔滨工业大学
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