红外热像法检测建筑物外墙外保温缺失的数值模拟

蒋济同, 徐华峰, 吴景福

(中国海洋大学 工程学院， 青岛 266100)



红外热像法检测建筑物外墙外保温缺失的数值模拟

蒋济同, 徐华峰, 吴景福

(中国海洋大学 工程学院， 青岛 266100)

介绍了红外热像法检测外墙外保温缺失的原理，阐述了ANSYS有限元数值模拟的基本步骤，并建立了自然状态下带保温缺失外墙的三维传热模型。通过红外热像试验,验证了该模型的可行性，并结合保温缺失实际情况，通过模拟分析了不同缺陷参数、墙体朝向、季节等多种组合条件下红外现场检测的最佳检测时间，为质检部门现场检测热工缺陷提供参考。

红外热像法; 数值模拟; 保温缺失; 最佳检测时段

随着建筑业的快速发展和人民生活水平的提高，建筑能耗占全社会总能耗的比例在持续增长，而建筑物外墙传热面积约占整个建筑物外围护结构总面积的66%,通过外墙传热所造成的能耗损失约占建筑外围护结构总能耗损失的48%，因此提高建筑物围护结构特别是建筑外墙的保温隔热性能，降低其传热损失迫在眉睫。外墙外保温技术的优越性明显，广泛应用于既有建筑的节能改造和新建建筑节能。红外热成像技术作为一种直观、有效的建筑外墙热工缺陷诊断方法，可迅速、全面地检测到肉眼无法看到的保温缺陷，但目前现场检测工程量大，任务繁重；若能在检测前判定出最佳检测时间段，可以提高现场检测的效率。

笔者在分析墙体实际传热过程的基础上，针对外墙外保温缺失这种常见的热工缺陷，利用有限元数值模拟的计算方法，分析自然状态下缺陷参数、墙体朝向、季节等对外墙外表面温度差峰值的影响，从而确定红外热像技术检测不同组合条件下外墙外保温缺失的最佳检测时段。

1　 红外热像法检测保温缺失概述

1.1红外热像仪的工作原理

红外热像仪是基于表面辐射温度的原理,能产生热像的红外成像系统。它集光电成像技术、计算机技术、图像处理技术于一身,通过接收物体发出的红外辐射,再将其以热像的形式显示出来;而这种热图像与物体表面的热分布场相对应,通过分析热图像可准确判断物体表面的温度分布情况,具有非接触、准确、实时、快速等特点[1]。

红外热成像检测方法能够快速检出由于外墙保温层的遗漏、施工等原因造成的保温层破损、残缺及遗留孔洞等问题,因此我国在JGJ 132-2009 《采暖居住建筑节能检验标准》中明确规定了“建筑围护结构热工缺陷宜采用红外热像法进行定性检测”。

1.2保温缺失外墙传热过程

外墙时刻受到室内外的热作用,不断有热量通过外墙传进或传出。外墙由于平面尺寸远远大于厚度,所以可以简化为单向传热。

热量传递主要可分为三个过程：① 表面吸热。② 墙内导热。③ 表面散热。以夏天为例，当夜晚时，室外温度低于室内温度，墙体内表面通过热对流吸收室内空气中的热量，再将热量以热传导的形式从内表面传递到外表面，最后外表面将热量通过热对流散发到室外；而当白天时，随着太阳辐射给外表面和室外空气的升温作用，室外空气温度开始逐渐高于外表面温度，而外表面温度也高于内表面温度，于是外表面开始热对流吸热，将热量导热到内表面，再由内表面将热量散发到室内。以最常用EPS板薄抹灰外保温系统结构形式为基础，结构层由内到外为内饰面、主体、结合层、保温层和保护层。墙体传热过程如图1所示。

图1　墙体传热过程示意

而当保温层存在破损、残缺以及残留的孔洞时，缺陷处的保温层存在热量渗漏，传热系数变大，加速了热量的流失，最终会在物体表面形成相应的“热区”和“冷区”，这种由里及表出现的温差现象，也就是红外热像法检测保温缺失热工缺陷的原理。红外检测保温缺失的原理如图2所示。

图2　红外检测保温缺失原理示意

如图2所示，热流从外表面注入时，若保温层内出现缺失，则从外表面检测，缺失处对应外表面出现相对正常区域的低温，原因是缺失的保温层相对正常保温层在厚度上传热系数变大，导热量增多，致使缺陷处对应外表面热交换加快，温度降低；当热流从内表面注入时，因为缺陷处导热量增多，致使对应外表面升温相对增多，所以从外表面检测时,对应外表面出现高温。通过分析红外热像仪所拍摄的图像，与可见光照片对比，即可直观地看到保温缺失对应的外墙面位置。

1.3红外热像法检测保温缺失常见问题

瑞典早在1966年就开始采用红外热像技术来检测建筑物节能保温性能，美国、德国等许多国家的研究人员也都进行过这方面的研究工作[2-3]。目前,红外热像技术在我国只作为辅助手段，其通过检测外围护结构的传热缺陷来综合评价建筑物的保温性能。

在我国通用的行业标准JGJ 132-2009 《采暖居住建筑节能检验标准》中，所检围护结构热工缺陷以外的面积称为主体区域，受检外表面热工缺陷采用主体区域平均温度与缺陷区域平均温度之差ΔT来判定。外墙外表面缺陷主要是相对主体区域而言的，采用红外热像仪，主体区域平均温度很容易确定，因此采用主体区域平均温度作为比较的基础，而将与主体区域平均温度(T1)的温度差不小于1 ℃的点所组成的区域定义为缺陷区域。受检外表面的热工缺陷采用相对面积(ψ)来评价，其值为受检缺陷区域面积与主体区域面积的比值。ΔT可以反映缺陷的严重程度，相对面积ψ则反映了缺陷的影响区域。该标准规定采用红外热像法的检测在供热系统正常运行后进行，为避免阳光直射对检测结果的影响，检测选择在夜间进行，且要求室内外温差不低于10 ℃；因此只有选择在冬天或夏天的晚上进行，且有时还需遮挡直接照射的阳光，这给为现场检测确定最佳的检测时间带来了难题，也降低了外表面热工缺陷的检测效率。

目前红外热像检测技术在缺陷深度、大小的定量化研究中,用于试验的材料多为匀质材料,其缺陷的深度较浅,尚无适当的计算模型运用于复杂的实际工程当中[4]。利用红外热像仪可以探测出由于保温层、湿含量以及气密性等原因造成的缺陷, 但由于建筑物外墙由多层复合材料组成，表面红外辐射能受周围环境影响较大，因此，在定量化测试和分析上尚有许多技术问题需要解决[5]。

2　ANSYS有限元数值模拟

有限元分析是对物理现象(几何实体及载荷工况)进行求解的数值模拟，是对真实情况的近似，其通过将分析对象划分为有限个单元，通过求解有限个节点的未知量来近似模拟真实环境的无限个未知量[6]。

温度场随时间发生变化的传热过程称为非稳态传热。实际上，无论是在自然界还是在工程中，绝大部分传热过程都是非稳态传热。非稳态传热按进行特点可分为周期性传热和非周期性传热两种。周期性传热是指导热物体的温度随时间发生周期性变化；而非稳态传热是指物体内的温度随时间不断升高或降低，并在相当长时间后逐渐趋于周围介质的温度而最终达到平衡，这类传热过程又称为瞬态传热[7]。

外墙白天每小时受到不同强度的太阳辐射照射，伴随着墙体温度的上升和下降，而夜晚没有太阳辐射的作用，室内外空气基本趋于稳定，于是墙体传热过程趋于平衡状态，因此外墙的传热过程分析可归为瞬态热分析。

2.1瞬态热分析基本步骤

ANSYS瞬态热分析包括三个主要过程：建立有限元模型、施加载荷和求解、后处理。

2.1.1建立有限元模型步骤

① 过滤图形用户界面。② 确定工作文件名、工作标题与单位制。③ 进入PREP7前处理器。④ 选择单元类型，设置单元选项，定义单元实常数。⑤ 定义材料热性能参数。⑥ 创建几何模型。⑦ 网格划分。

2.1.2 施加载荷和求解步骤

① 定义分析类型，瞬态分析为Transient。② 设置初始条件，可以为均匀温度场，即所有节点温度相同；也可以选择指定点、线、面，设置节点温度；不仅可施加温度载荷，还可施加热流率、热对流、热流密度、生热率和热辐射率等条件。③ 指定载荷步选项，包括设置计算终止时间、载荷步的载荷子步数、载荷恒定或渐变、时间步长是否自动调节、时间积分是否打开、非线性选项和输出控制等参数。④ 求解。

2.1.3后处理

ANSYS后处理提供两种方式:通用后处理(POST1处理器)和时间历程后处理(POST26处理器)。通用后处理用于展现整个模型在某一载荷步(时间点)的结果，而时间历程后处理可用于展现模型中特定点在整个瞬态传热过程的计算结果。

2.2数理模型的建立

EPS薄抹灰外墙外保温系统是20世纪90年代才在我国出现的新型墙体节能系统，其采用了聚苯乙烯泡沫塑料板(EPS板)这种质轻、导热系数很小的保温材料，并且价格相对低廉，从而成为目前市场上最受欢迎的外墙外保温系统。本模型以EPS薄抹灰外墙外保温系统为结构形式，针对20世纪80～90年代大批既有建筑节能改造的工作量，以240 mm厚普通粘土砖墙为主体，内抹面为10 mm厚的砂浆抹面，用40 mm厚EPS(聚苯乙烯泡沫)板作保温层，主体基层与保温层间为5 mm厚砂浆结合层，外表面为5 mm砂浆抹面；而保温缺失取规格面积为200 mm×200 mm，厚度为20 mm，深度(缺陷外边缘距离保温层外边缘的距离)为0 mm，保温缺失处完全填充抹面砂浆。具体模型如图3所示;各种材料的热物性参数如表1所示。

表1　墙体材料热物理参数

图3　数理模型结构示意

为了简化计算，对模型进行了假设：

① 外墙看作是多层连续、各向同性的常物性结构，无接触热阻。② 在检测日当天内室内,温度恒定、内外壁面的对流换热系数为常数。③ 外表面所吸收的太阳辐射在一小时内看作常数。④ 抹面砂浆填满保温缺失处，无空鼓存在，与外抹面紧密接触无热阻。

由图1墙体传热过程可知，墙体的热量主要由对流和太阳辐射获得，空气对流和辐射对建筑物外墙外表面的总换热量q为：

(1)

(2)

式中:aw为外墙外表面与室外空气间的换热系数，W·m-2·K-1；tw为外墙外表面温度，℃；tf为室外空气的温度，℃；te为综合温度，℃；ρ为外墙外表面对太阳辐射的吸收系数；I为外墙外表面接受的太阳辐射总强度，W·m-2。

室外综合温度te是一个工程上表达太阳辐射和室外空气温度对外墙外表面综合作用的一个物理量；由式(2)可知，要得到综合温度值，需要计算室外气温tf、太阳辐射总强度I。日气温可按下式计算：

将式(3)按两阶傅里叶展开得到：

(5)

式中：tw,τ为检测当天第τ 时刻的室外气温，℃；tw,max为检测日的最高气温，℃；ατ为模比系数，其日平均值为0.522；Δtw为日温差，检测日的最高气温和最低气温的差值，℃。

检测当天的温度范围可提前由天气预报得知，由式(5)即可获得近似逐时的日气温。

照射在建筑维护结构表面的太阳辐射总强度由直接辐射、天空散射和地面反射三部分组成，具体计算公式参照文献[8]。

假定检测日期为秋分(9月22日)，检测对象为普通粘土砖砌体西面外墙。从检测日前四天(9月18日)开始数值模拟，以消除初始温度场给结果带来的误差，建立模型前需要计算相关物理量，包括秋分西墙五天的太阳辐射总强度I逐时值、五天日气温tf逐时值、外墙外表面吸收系数取水泥砂浆辐射率0.54、秋分外墙外表面总换热系数取ASHRAE公式(墙外表面换热系数计算公式)中风速5 m·s-1时粗糙面的值21.727 W·m-2·K-1、内表面换热系数取8.72 W·m-2·K-1。

2.3有限元计算过程

2.3.1建立有限元模型

① 进入前处理器PREP7，选择SOLID70三维实体8节点六面体单元，自由度为温度。② 按表1中取值定义各种材料热物性参数。③ 按图3的尺寸大小建立几何模型。④ 划分网格时，先沿X轴方向(墙体厚度)划分，各层划分比例为2∶20∶1∶8∶1，其中保温层再按缺陷外边沿划分为1∶1，即为2∶20∶1∶4∶4∶1;Y、Z轴方向划分比例均为8∶8∶8；最后按不同材料划分单元，并将材料属性赋予其中。

2.3.2施加载荷和求解计算

① 定义热分析为瞬态热分析。② 设定外墙初始温度为均匀温度20 ℃；内外表面均施加对流载荷，室内空气温度恒定为20 ℃，室外温度取由太阳辐射和对流综合作用而来的综合温度，综合温度逐时值由式(5)计算而得，秋分当天逐时(1∶00～24∶00)综合温度分别为20，20，20，19，20，20，22，23，26，28，29，31，40，48，52，51，44，25，24，23，23，22，21，21 ℃。③ 因为综合温度逐时改变，选择载荷类型为阶跃式。④ 设定计算终止时间为43 200秒(五天)，载荷步长为3 600秒，共120载荷步。⑤ 控制结果文件，求解。2.3.3后处理

利用ANSYS的POST1处理器可得到模型在每一载荷步下的表面温度云图，特别是秋分当天每一小时时刻墙体的温度分布云图，选取外表面即可读取每一时刻外表面的温度信息，包括温度范围、热影响区域范围、缺陷区域和正常区域的大致平均温度。在POST26处理器中，可得到每一节点和单元在每一载荷步下的温度值，并可对这些结果进行各种运算和曲线图形显示，笔者主要提取中心点的温度值信息，从而分析与正常区域平均值的温差。

2.4计算结果分析

由POST1通用处理器可得到秋分西墙逐时的墙体温度云图，4∶00、11∶00、 15∶00、18∶00时刻外表面温度分布如图4所示。

图4　模型外表面不同时刻的温度分布云图

从图4可知,缺陷区域对应外表面出现异常区域，且其异常区域温度与正常区域温度之差先由正值变为负值，再变成正值，即由“热区”变成“冷区”再变成“热区”。发生此变化的原因是太阳辐射和对流对外墙面的综合作用。凌晨时无日照作用，室外空气温度低于室内，热量由内表面对流吸收，沿墙体厚度方向导热到外表面，再由外表面对流换热散发到室外，因缺陷部位沿厚度方向保温层缺失，此处墙体传热系数变大，加速了热量的传递，从外表面检测时会出现热斑；白天，随着太阳辐射的增温作用和墙体传热的滞后效果，室外空气温度逐渐高于室内温度，热量反方向传递，保温层的导热系数小，对热量的传递有一定的阻隔作用，而缺失保温层处减小了这种阻隔，热阻变小，热量快速传导向室内，致使缺陷处对应外表面出现低温区域；傍晚随着日落，太阳辐射的作用逐渐减小，所带来的增温效果逐渐消失，室外空气温度降低至低于室内温度时，热量又开始由内向外传递，从外表面检测到热斑。

由温度分布云图可得到某时刻正常区域的平均值以及缺陷热影响区域的大致范围，再结合POST26时间历程后处理器，即可得到各节点的温度变化。节能检测标准将与主体区域平均温度(T1)的温度差不小于1 ℃的点所组成的区域定义为缺陷区域，通过分析温度分布云图缺陷区域临界节点的温度，即可计算出缺陷区域的面积。

根据中心点温度与正常区域平均温度的温差峰值来确定最佳检测时段，因此笔者主要从POST26后处理结果图中读取中心点温度，从各时刻温度分布云图得到正常区域平均温度。中心点温度变化如图5所示。中心点温度与正常区域平均温度的温差如表2所示。

表2　中心点温度与正常区域平均温度的差值　℃

图5　连续五天的中心点的温度变化

结合表2和2.3.2可知，秋分西墙外表面中心点温度与正常区域平均温度的温差峰值出现在综合温度大幅上升和大幅下降之后的时刻，即14∶00(低温)和18∶00(高温)；13∶00～14∶00间升温8 ℃，而17∶00～18∶00间降温19 ℃,而夜晚差值均小于1 ℃。因此，临近秋分若需要红外检测外表面热工缺陷特别是保温缺失，可选择14∶00～15∶00或17∶30～18∶00为最佳检测时段。

3　试验验证

为了验证墙体传热模型的可行性，进行了自然条件下真实墙体外保温缺失试验:使用红外热像仪采集墙体外表面温度信息，使用温度计记录室内外逐时气温，以这些数据为输入，加载到模型中，与实际所测外表面温度分布特征进行对比。

3.1试验装置及试件制作

所用的红外热像仪型号为TH9100WV，测温温度计采用最小刻度为0.5 ℃的干湿球温度计。试验对象为中国海洋大学校园内一实验用房，周围无遮挡，该房屋为240 mm厚砖砌体结构，内表面抹10 mm厚砂浆，外表面用5 mm厚砂浆粘贴40 mm厚面积为600 mm×1200 mm保温板，再外抹5 mm

厚砂浆作保护层。为了与验证模型和热工缺陷评定等级[9]对应，将一块保温板挖去厚度为20 mm、面积分别为50 mm×50 mm(无明显缺陷)、100 mm×100 mm(一般缺陷)、200 mm×200 mm(一般缺陷)的部分；将另一保温板挖去厚度为40 mm、面积分别为50 mm×50 mm、100 mm×100 mm、200 mm×200 mm的部分，再用外抹面砂浆将保温板缺失部位填满，最后保温层外表面抹上5 mm砂浆。

3.2试验结果与分析

红外热像仪拍摄时间为2014年9月22日秋分0∶00～24∶00，每到整点时刻对两块缺陷保温板各拍摄一张红外照片，并用干湿球温度计记录下整点时刻的气温。

图6　试件在不同时刻的实测红外图像

依据实测红外图像中的温度数据,得到最佳检测时段及对应中心点温度与正常区域平均温度的差值，如表3,4所示。

表3　20 mm厚缺陷的实测最佳检测时段与温度差值

表4　40 mm厚缺陷的实测最佳检测时段与温度差值

可见，20,40 mm厚的保温缺陷均存在低温峰值和高温峰值时的最佳检测时段，但40 mm厚缺陷的最佳检测时段相对延迟了一个小时。

以实测的气温为载荷施加到模型中，得到模型中的最佳检测时段及对应中心点温度与正常区域平均温度差值如表5,6所示。

表5　20 mm厚缺陷的模型最佳检测时段与差值

表6　40 mm厚缺陷的模型最佳检测时段与差值

比较表3～6得到,20 mm厚的最佳检测时段出现在综合温度大幅升温4 ℃(14∶00～15∶00)和大幅降温20 ℃(17∶00～18∶00)时段；而40 mm厚的最佳检测时段仍然在升温和降温时段，但相比延迟了一小时。差值误差的存在受到众多因素的影响，包括外表面砂浆辐射率、换热系数等参数确定、环境因素如风速的影响及拍摄条件的限制，但从表中信息可知，用该模型来简化模拟外墙的传热过程具有一定的可行性，后续将利用该模型进行最佳检测时段的拓展分析。

4　数值模拟分析

为了分析红外热像法检测保温缺失缺陷的能力以及判断在不同季节、不同朝向的最佳检测时段是否不同，此处设定了不同的缺陷参数、朝向、季节的多组合条件。

4.1不同组合的设定

以上述数理模型为基础，按实际保温缺失情况，从厚度上将缺陷分为20,30,40 mm三种；从深度上将缺陷分为0,10,20 mm；依据缺陷评定等级将面积划分为50 mm×50 mm、100 mm×100 mm、200 mm×200 mm；墙体朝向上分为正东、正南、正西、正北；季节上选择四季典型日：春分、夏至、秋分、冬至。

因为保温缺失一般与主体接触或者砂浆外抹面接触，所以当深度为0 mm时，厚度上有20，30，40 mm三种；深度为10 mm时，厚度上只有30 mm一种；深度为20 mm时，厚度上只有20 mm一种。一个季节一种朝向下有5×3=15种组合，即一共有15×4×4=240种组合。

4.2最佳检测时段的确定

为了减小初始温度带来的误差，均选择从各季节典型日四天前开始模拟，春分从3月17日至3月21日，夏至从6月17日至6月21日，秋分从9月18日至9月22日，冬至从12月17日至12月21日。各典型日初始温度、室内温度、换热系数如表7所示。

不同组合的太阳辐射强度、日气温都选择青岛地区，各典型日不同朝向的日照时间表8所示。

表7　各典型日的加载参数取值

表8　各典型日的不同朝向日照时间

按瞬态热分析步骤，对每种组合建立模型，施加载荷和求解，通过POST1和POST26处理器可得到每种组合下各时刻的温度分布云图和中心点的温度值，通过比较中心点温度与正常区域平均温度的差值，对差值小于1 ℃的不作考虑，从而得出各典型日不同朝向的最佳检测时段。

由数值模拟结果表明:在同一典型日下不仅东、南、西、北四个朝向墙体的最佳检测时段不同，而且随着缺陷参数的变化，最佳检测时段也发生变化。

以春分东墙和北墙为例:① 东墙白天低温峰值的最佳检测时段,深0 mm,厚20 mm的缺陷外墙为7∶00～8∶00，深0 mm,厚30 mm和深0 mm,厚40 mm的缺陷外墙均为8∶00～9∶00；高温峰值最佳检测时段,只有深0 mm,厚40 mm的凌晨4∶00～5∶00时段；而随着深度增加，深10 mm,厚30 mm和深20 mm,厚20 mm的缺陷外墙均无最佳检测时段。② 北墙只有深0 mm,厚40 mm的缺陷外墙存在高温峰值的最佳检测时段4∶00～5∶00。

由此得出，缺陷面积只影响峰值的大小即最佳检测时段是否存在，而不影响最佳检测时段的早晚；缺陷面积、深度不变，厚度越大时,最佳检测时段越延迟；缺陷面积、厚度不变，深度越大时,不仅峰值越小而且最佳检测时段越延迟。

对可检测缺陷外墙进行统计，分低温峰值和高温峰值检测时段，得到不同季节不同朝向外墙最佳检测时段如表9所示。

表9　不同季节不同朝向的最佳检测时段

表9的最佳检测时段是在中心点温度与正常区域平均温度的差值不小于1 ℃的基础上确定的，尚未考虑实际检测中红外热像仪的分辨率、距离系数等拍摄条件及环境因素。因此,要确定最终的最佳检测时段,应在此基础上提取外墙外表面的缺陷区域面积，从而判定红外热像法是否能检测到对应的面积缺陷，即红外热像法的检测能力。

5　结论

(1) 红外热像法检测外墙外保温缺失缺陷的最佳检测时段分为低温和高温最佳检测时段，即该种类缺陷不仅在夜晚可以检测，而且在白天也能检测到。

(2) 缺陷参数、墙体朝向、季节对红外热像法现场检测保温缺陷都有影响，在最佳检测时段(表9)进行红外热像仪大面积扫描检测时效果更佳。

(3) 低温最佳检测时段出现在室外综合温度大幅度上升或下降之后，而高温最佳检测时段一般只出现在室内外温差较大的冬至夜晚或西墙快速大幅降温以后。

(4) 外墙外保温缺失缺陷的面积变大，外表面温度差峰值变大，最佳检测时段不发生改变；外墙外保温缺失缺陷的深度越大，外表面温度差峰值越小，最佳检测时段推迟；外墙外保温缺失缺陷的厚度越大，外表面温度差峰值越大，最佳检测时段推迟。

(5) 墙体朝向上，东、南、西墙一年四季均存在低温最佳检测时段，而只有西墙存在高温最佳检测时段；北墙只有在缺陷厚度较大或夏至有太阳直接照射时才出现最佳检测时段。

(6) 季节上，只有冬至时的室内外温差较大，存在高温最佳检测时段。

[1]尚亚妮. 红外热像诊断技术在建筑工程检测中的应用[J]. 陕西建筑, 2008(6): 39-43.

[2]MINP P H. Fatigue limit evaluation of metals using a infrared thermographic technique[J]. Mechanics of Materials, 1998(28): 155-163.

[3]DEFER D, SHEN J, LASSUE S, et al. Non-destructive testing of a building wall by studying natural thermal signals[J]. Energy and Buildings, 2002, 34(1):63.

[4]蒋济同,范晓义. 红外热像技术在混凝土检测中的应用现状和发展趋势[J]. 无损检测, 2011, 33(2): 52-55.

[5]ISO 6781-1983Thermal insulation-qualitative detection of thermal irregularities in building envelopes-infrared method [S].[6]袁仁续. 恒定热流持续加热红外热像检测数值模拟及试验研究[D]. 上海: 同济大学, 2007.

[7]张朝晖. ANSYS12.0热分析工程应用实战手册[M]. 北京: 中国铁道出版社, 2010.

[8]黄文浩. 建筑物外饰层缺陷红外热成像检测方法研究[D]. 南京: 南京航空航天大学, 2006.

[9]DGJ32/TJ 81-2009 建筑工程红外热成像法检测技术规程[S].

Numerical Simulation of Infrared Thermographic Inspection of the Lack of Thermal Insulation in Exterior Wall of Building

JIANG Ji-tong, XU Hua-feng, WU Jing-fu

(College of Engineering, Ocean University of China Engineering Institute, Qingdao 266100, China)

The principle of detecting the lack of external thermal insulation of exterior wall by Infrared thermography was introduced, and the basic steps for ANSYS finite element numerical simulation was discussed. Three dimension heat transfer model of exterior wall which contained the lack of thermal insulation was established. The feasibility of the model was verified by infrared thermographic experiments. Considering the actual situation of the lack of thermal insulation, the optimal testing time of infrared detection in different conditions combined with defect parameters, orientation of wall and seasons was analyzed by numerical simulation, providing suggestions of detecting thermal irregularities for the quality control agencies.

Infrared thermography; Numerical simulation;The lack of external thermal insulation; The optimal testing time

2015-01-26

蒋济同(1966-),男,教授,博士，副院长,主要从事建筑物无损检测和结构工程等研究工作。

10.11973/wsjc201510010

TG115.28

A

1000-6656(2015)10-0039-08