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

刘建林，郭朝辉，尚飞凡，白 明

(1.河北建研科技有限公司，河北 石家庄 050021； 2.河北建研工程技术有限公司，河北 石家庄 050021)

1 引 言

根据《关于开展中央财政支持北方地区冬季清洁取暖试点工作的通知》(财建〔2017〕238号)，2017～2018年，财政部、生态环境部、住建部、国家能源局组织开展了中央财政支持北方地区冬季清洁取暖试点城市工作，有三批共计43个城市入选试点。中央财政支持试点城市推进清洁方式取暖替代散煤燃烧取暖，并同步开展既有建筑节能改造。

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[1]。

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[2]。

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 红外热像技术介绍

红外热像技术是基于不同温度的物体发射的电磁波辐射强度与波长分布特性不同的原理，计算物体表面温度分布状况[3]。

在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，根据电磁波的强度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[4]。

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[5]。

3 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：正确度±2℃；测量范围-20℃～600℃。

4 案例分析

4.1 案例一

住宅楼1建于上世纪九十年代，地上6层，无地下室，其中1层为车库，共4个单元，建筑面积7704 m2(含车库)，南北朝向，砖混结构。该建筑外墙为370mm实心黏土砖[6]。于采暖期对住宅楼1的围护结构热工缺陷进行了红外热成像检测，检测照片见图1～图5。

图5 住宅楼1南侧车库顶板挑檐自然光和红外图像

图1 住宅楼1西侧立面自然光和红外图像

由图1可知，住宅楼1西侧主体区域表面温度场分布均匀，无大范围温度变化，主体区域平均温度为-0.3℃；住宅楼1西立面阳台内墙立柱部位有明显的竖条状亮色区域(含马牙搓部位)，平均温度为2.0℃；楼板位置条状区域平均温度为2.2℃，较主体区域平均温度高2.5℃。经核实，红外图像中西立面亮色区域为混凝土梁板柱区域，传热系数比实心黏土砖部位的高，导致其传热量大，所以混凝土区域温度相对实心黏土砖温度高。

由图2可知，住宅楼1北侧阳台主体区域平均温度为1.5℃；住宅楼1北侧阳台楼板位置有明显的亮色条状区域，条状区域平均温度为3.5℃，较主体区域平均温度高2.0℃。

图2 住宅楼1北侧阳台立面自然光和红外图像

由图3可知，住宅楼1车库内部顶板区域平均温度为15.7℃，车库内墙平均温度为12.7℃。住宅楼1车库内部顶板有明显的亮色区域，温度最大值为16.4℃，较内墙区域平均温度高3.7℃。经核实，车库内部顶板未进行保温处理，导致该楼一层居民室内温度普遍较低。

图3 住宅楼1车库内部顶板红外图像

由图4可知，住宅楼1外窗东侧外墙平均温度为-1.7℃，外窗上侧外墙平均温度为2.8℃，外窗下侧外墙平均温度为2.4℃。经核实，室内外窗上侧为采暖水平管道，外窗下侧为室内散热器，且外墙未进行保温处理，为热工缺陷部分。

图4 住宅楼1外窗自然光和红外图像

由图4可知，居民自行在外窗外侧增加了一层铝合金窗户，窗框温度约4.3℃，说明外窗窗框材质严重影响窗户整体保温性能。

由图5可知，住宅楼1南侧车库顶板挑檐下侧呈现亮色区域，下侧最高温度为15.0℃，下侧平均温度为12.5℃，挑檐外沿区域平均温度为9.5℃。经核实，车库顶板挑檐处未进行保温处理。

4.2 案例二

住宅楼2建于上世纪九十年代，为地上4层，无地下室，共5个单元，建筑面积4240m2，南北朝向，砖混结构。该建筑外墙为370mm实心黏土砖，清水墙面；外窗原为单玻木窗，但80%以上已自行改造为铝合金窗或塑钢窗。于采暖期对住宅楼2的围护结构热工缺陷进行了红外热成像检测，检测照片见图6～图8。

图8 住宅楼2入户门自然光和红外图像

图6 住宅楼2北侧外墙主体部位自然光和红外图像

由图6可知，住宅楼2北侧外墙主体部位温度均匀，无明显亮色区域，无热工缺陷以及冷热桥、施工空洞等区域。

由图7可知，住宅楼2外窗北侧外墙平均温度为4.0℃，外窗下侧外墙平均温度为5.8℃，最高温度为7.8℃。经核实，室内外窗下侧为散热器位置，未进行保温处理，为热工缺陷部分。

图7 住宅楼2北侧外窗下部自然光和红外图像

由图8可知，住宅楼2的102室的入户门周边墙壁平均温度为9.3℃，入户门平均温度为12.9℃，呈现亮黄色，这是由于住宅楼2的5个单元均无单元门，而入户门为铁门，成为严重的热工缺陷部位。

5 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，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；

(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；

(4)既有建筑改造前，房屋管理部门、物业或小区管理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。