建筑專業(yè)人員會采用各種方法來評估實際建筑物中存在的缺陷。盡管基于穩(wěn)態(tài)條件計算建筑物的熱性能對評估設(shè)計很有用，但不適合評估實際建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的條件和性能。諸如墻壁中的水分和大型建筑組件中存儲的熱量，它們可以動態(tài)地改變材料的特性。如果墻壁中具有水分熱，則可能會減少建筑系統(tǒng)的整體性能并造成破壞。

紅外熱成像技術(shù)是一種新興技術(shù)，著眼于建筑物狀態(tài)性能檢測。從物體表面發(fā)出的紅外輻射，并將其轉(zhuǎn)換為紅外熱像圖。熱成像師通常將紅外數(shù)據(jù)記錄為單個瞬時圖像。在建筑物中可以使用溫度來評估熱流，由于環(huán)境變化的時間尺度，在瞬時熱像圖中，瞬態(tài)條件（例如熱質(zhì)量和阻尼效應(yīng)）并不總是可見的。一些紅外熱像儀還具有記錄時間序列和延時圖像的能力，這使熱成像師能夠長時間觀察結(jié)構(gòu)的熱表面條件的變化。

圖為材料樣品，包括磚塊（左上）、軟木（右上）、混凝土砌塊（左下）、板巖（右下）

本工作旨在加深對建筑物紅外熱成像圖像的理解，報道了實驗設(shè)置的紅外熱成像圖像與同一實驗使用Voltra瞬態(tài)傳熱程序進(jìn)行仿真的瞬態(tài)模型進(jìn)行比較。這項工作解釋了實際建筑物的紅外熱像圖存在的一些固有問題，并建議如何能夠更好地理解現(xiàn)實生活中的材料性能。

研究在兩種情況下都觀察到了四個簡單的材料樣品。結(jié)果表明，從紅外熱像儀的角度來看，可以從熱像圖獲得的信息水平很重要。許多行業(yè)將紅外熱成像技術(shù)視為“相對”工具，通過紅外熱像儀觀察色彩梯度，并利用他們的經(jīng)驗和最佳判斷來解釋他們所看到的東西。從瞬態(tài)分析的角度來看，這項研究證明了在條件不斷變化的情況下，長期研究材料行為的重要性。這項研究中的紅外熱成像實驗成功地證明了干燥和潮濕樣品的瞬態(tài)熱流。

圖為仿真實驗與紅外熱像圖

盡管很難對現(xiàn)實生活中的情況進(jìn)行建模，但建模與紅外熱成像等測量結(jié)合使用時，能更好地了解材料或建筑織物的性能。在將該實驗擴(kuò)展到實際生活中的示例時，應(yīng)格外小心，因為其他參數(shù)可能在半受控條件下開始出現(xiàn)。諸如占用率和天氣變化之類的額外因素可能結(jié)合在一起，這些參數(shù)對多層結(jié)構(gòu)將施加影響。特別是對于建筑專業(yè)人士而言，如果他們要對建筑物的熱性能有更深入的了解，結(jié)合這兩種方法尤其重要。因為基于更常見的設(shè)計的“穩(wěn)態(tài)”結(jié)構(gòu)分析掩蓋了在頻繁變化的環(huán)境條件下建筑物的真實生活性能。

圖為軟木材料樣品的紅外圖像顯示由于樣品內(nèi)的結(jié)而異常

因此，這項工作有機會讓人們提高對瞬態(tài)分析的認(rèn)識，并提高一些觀察和理解這一現(xiàn)象的方法。結(jié)合紅外熱像儀幫助熱像師和建筑設(shè)計師更好地了解建筑織物的復(fù)雜性能具有重要意義。

參考資料：

Matthew Fox, David Coley, Steve Goodhew, et al. Comparing Transient Simulation with Thermography Time Series. IBPSA-England in First Building Simulation and Optimization Conference (2012).