论文红外热像法快速检测结露方法，该文是关于红外热类论文范文数据库和结露和快速检测和热像相关论文范文数据库.
【摘 要】 结合实例,将红外热像法应用于高湿高温高大厂房结露检测中,快速、全面、准确地发现屋面温度异常部位,分析确定冷桥及其位置,并针对性地进行局部破损检查,找出造成冷桥的原因.检测结果证明,红外热像法在高湿高温高大厂房结露检测中具有科学、全面、高效的特点,对类似检测项目具有较大应用价值.
【关键词】红外热像；检测；结露；高温高湿
【Abstract】 Combined with examples, the infrared thermal imaging method is applied to the condensation detection for the high-humidity, high-temperature, high and large factory buildings to quickly, comprehensively and accurately detect the abnormal temperature of the roof part; analyze and determine the cold bridge and its position; detect targeted partial damage and find out the reasons behind the cold bridge. The test results prove that the infrared thermal image method is scientific, comprehensive, and efficient in the detection of condensation in high-humidity, high-temperature, high and large factory buildings; and has a great application value for similar detection projects.
【Keywords】 infrared thermal image, detection, condensation, high temperature and high humidity
0 引言
在厂房的大跨度轻钢屋面结构中,都会设保温层以避免造成结露.但某些厂房虽设置了保温层,仍然会产生结露现象.结露的产生不仅影响产品质量和生产效率,也腐蚀厂房结构,影响其耐久性.
据研究,强湿源高大厂房结露一般都是由冷桥的存在造成,但在高大厂房中,明确冷桥位置和产生原因存在较大困难.红外热像法可以通过无损方法快速测量物体表面温度差别,判别是否存在冷桥,并确定冷桥位置,为分析结露产生原因提供依据.本文从结露产生原因、借助红外热像方法判定冷桥位置进而分析某保温棉纺厂结露原因,为类似厂房结露检测以及避免此类结露提供参考.
1 结露成因
结露的产生跟露点温度相关.露点温度是指空气在固定湿度和气压条件下,水汽冷却到饱和时的温度.在湿度和气压不变的情况下,露点温度是固定的.在水汽未达到饱和状态时,空气温度高于露点温度；相反,当湿空气所接触物体的温度低于露点温度时,水汽便会在该物体周边凝结.
在高湿高温工业厂房中,为保持室内环境与室外环境隔绝,一般会设置保温层.保温层热传导系数小,当保温层无缺陷时,室内温度与保温层内侧面温度基本一致,不会产生结露现象.但当保温层存在缺陷时,室内环境与室外环境交界面为围护结构或屋面彩钢板,其热传导系数大；在与外界进行热量传导过程中,缺陷部位的传热系数明显大于其他部位,热量会集中从这些部位向外快速传递.由于热量损失,缺陷部位室内温度低于其他部位；由于热量向外界传递,缺陷部位室外温度高于其他部位.这些热量向外界快速传递的缺陷部位即为冷桥存在的位置.当冷桥部位物体表面温度低于露点温度时,水汽便会在冷桥处凝结,从而形成结露现象.
2 高湿高温工业厂房结露检测难点
高温高湿工业厂房通常采用高大厂房,结露检测时需要对整个厂房内墙面、屋面处的温湿度进行测量以确定温度异常部位,同时需要对保温层进行全数检查以确定是否存在缺陷.高大厂房由于跨度大、净空高,采用人工进行温度测量则单次测量的范围小,无法大面积快速测试.另外,对于高湿高温环境下的厂房,通常会在其保温层内侧设置装饰层或吊顶,从室内检查保温层缺陷需要凿除装饰层或吊顶,并架设脚手架进行全数检查,工作量非常大,准确性也不高.因此,常规检测方法在高温高湿工业厂房结露检测中工作量大、效率低、准确性不高等不足.
红外热像法是一种无损检测技术,可以通过物体表面辐射状况远距离测量物体表面温度场.常规检测中,温度计只能测量某点的温度,而红外热像法可以测量整个物体表面的温度场.在结露检测时,只需在室外对围护墙、屋面进行红外摄像,通过温度场分析即可初步判定冷桥的位置及范围,进而得到保温层缺陷的位置及范围,极大地提高了工作效率.
3 红外热像法原理
在自然界中,任何高于绝对零度（-273℃）的物体都是红外辐射源,由于红外线是辐射波,所以物体均有红外辐射现象.在波长固定时,不同的表面温度会有不同的辐射功率,因此,只要在一定波长下测出辐射功率,就可以计算出温度.在接收到被测物体的红外辐射后,红外热像仪能把辐射功率信号转换成电信号,经系统处理后得到物体表面温度场,并通过图像的形式显示.
对于无缺陷的物体,其温度场分布基本上是均匀的.如果物体内部存在缺陷,则缺陷处的温度分布将产生变化.由热传导方程式（1）可知,由于保温层缺陷处热导性质不同于正常部位,经过一定时间延迟τ,热波在缺陷处将被“反射”或“阻挡”,结果在缺陷部位发生热堆积或热漏失,从而早其表面形成过热或冷斑,相对于正常部位,出现了表面温度异常区域.
式中,t—温度,℃或K；
λ—导热系数,W/(mK)；
τ—时间,s或h；
ρ—密度,kg/m3；
α—热扩散率（导温系数）,m2/s；
c—比热,J/(kgK).
对于冷桥类的缺陷,室外检测方式为缺陷处因热量堆积呈现“热点”,室内检测方式为缺陷处呈现“低温点”.通过红外热像法对高大厂房围护墙及屋面进行大面积检测,可以远距离、快速获得整个墙面和屋面的温度场,并以图像的形式直观地显示.对解析热图像进行高精度分析后,可以快速、准确地确定冷桥存在的位置及范围,对结露检测分析做到有的放矢,大幅度提高工作效率.
4 高湿高温工业厂房结露检测实例分析
4.1 厂房概况及结露现象
某厂房为单层大跨轻钢屋面结构（图1）,高湿高温环境,2015年投入使用,外总包尺寸252m×144m,间距9m、跨度分为27m和30m（共5跨）.屋面从上至下为上层板（0.6mm厚HV-470型镀铝锌彩钢板）和保温棉层（上层75mm厚欧文斯科宁（16K）、下层75mm厚欧文斯科宁（16K）+W38贴面）.围护墙外侧为0.5mm厚HV-248型镀铝锌彩钢板,其内设保温棉层（外侧75mm厚欧文斯科宁（16K）、内侧75mm厚欧文斯科宁（16K）+W38贴面）.
经现场勘查,该厂房吊顶多处存在因屋面保温棉滴水引起的潮湿现象,部分吊顶板因滴水较多而坠落（图2）.屋面内侧保温棉内大量积水,因重力作用引起保温棉下挠、脱落现象,露出屋面彩钢板,彩钢板底部存在锈蚀及大量水滴现象.但经屋面渗漏勘查,该厂房屋面无明显渗漏现象.因此,初步判断屋面保温层积水、彩钢板锈蚀及水滴聚集现象是由结露造成的.
4.2 红外热像法检测屋面室内外温度
为快速且大面积检测厂房屋面温度场,判别屋面是否存在温度异常点或异常区域,采用红外热像仪对厂房屋面的温度异常情况进行了现场检测.同时,采用红外热像法对室内彩钢板的温度进行检测,判断彩钢板内表面温度是否低于露点温度.根据检测结果,可以全面快速分析是否存在冷桥及其存在的范围（图3～5）.
4.3 红外热像结果分析
根据该厂房温湿度条件,其露点温度为19℃,结合红外热像检测结果,厂房主要存在以下温度异常现象：
（1）屋面存在温度异常区域.对温度异常区域局部破损检测后发现,屋面彩钢板接缝处局部锁缝咬合不密实、翘边,造成该区域水汽溢出,致使该区域温度与周边温度明显异常,形成冷桥.该冷桥位置构件的温度低于露点温度,导致水汽在该处凝结结露.
（2）屋面檐口封板上下区域局部存在温度异常,经局部破损检测后发现,该区域未完全封堵密实,封板上下均有水汽溢出,溢出区域温度与周边温度出现异常,形成冷桥.该冷桥位置构件的温度低于露点温度,导致水汽在该处凝结结露.
（3）室内保温棉在上述水分聚集下产生积水,在重力作用下明显下挠,部分保温棉脱落,致使室内水汽与屋面彩钢板直接接触,使彩钢板表面温度与周边保温棉温度出现明显异常,造成更大范围的冷桥.由于彩钢板表面温度低于露点温度,造成更大区域的结露现象.
5 结语
在高湿高温高大工业厂房结露检测中,传统检测方法存在工作量大、针对性和有效性差等缺点.红外热像法可以快速、大面积、准确测量物体表面温度场,为判别是否存在冷桥以及冷桥位置、范围提供快速、准确的依据.
本文通过检测实例,将红外热像法应用于高湿高温高大厂房结露检测中,快速、全面、准确地发现屋面温度异常部位,分析确定冷桥及其位置,并针对性进行局部破损检查,找出造成冷桥原因.因此,红外热像法在高湿高温高大厂房结露检测中具有科学、全面、高效的特点,对类似检测项目具有较大应用价值.
（收稿日期：2018-04-02）
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