科学研究—气候参数对建筑物红外热像仪的影响

红外探测器和红外热像仪技术的发展促进了便携式和低成本红外热像仪的广泛研制。在过去的十年中，这种发展以及新旧建筑物能耗问题的日益严重，使得红外热像仪技术的应用有所增强。用于建筑物诊断的红外热像仪是研究机构和大型实验室主要使用的一种仪器，几乎全世界的每位能源顾问都足以负担得起。

图为被调查建筑物图像（左）和相应的红外热像图（右）

本研究旨在定量分析不同参数对建筑红外热像仪的影响，并结合建筑物本身的热特性和红外热像仪之前的气候历史，对这些图像的成像过程进行汇总。研究对象位于瑞士中部地区温特图尔市的一座古老且部分隔热的建筑，研究者在其两个立面的内外表面上都配备了多个温度传感器，并且这座建筑外墙的方位和隔热效果均不同。在建筑附近放置了一个小型气象站，以提供精确的风速和辐射影响值。

图为每小时平均温度记录图

严格来说，被调查对象应处于稳定状态，不受干扰影响。然而，由于建筑物围护结构暴露于持续变化的气象条件下，因此即使遇到这种情况也很少见。因此，本项目旨在确定建筑物外墙表面温度的主要影响因素，并为其得出可接受条件的标准，在该条件下仍可以进行红外热像仪。

图为每小时平均温度记录图

根据测量结果以及随后通过模拟进行的敏感性研究，给出了对各个气象因素（如太阳辐射、风速、环境红外辐射）影响的定量答案。研究表明，外壁表面的性能在很大程度上取决于组件本身，即所用材料的热性能。并且由于红外热像仪缓慢，太阳辐射和环境辐射在红外热像仪成像方面构成了最大的限制。最后，必须指出的是，现实中发生的事情可能不仅是由于本次调查中讨论的单一影响，也有可能是不同影响累计叠加效应。对于雪、雨和雾等环境因素对红外热像仪的影响，将是下一步的工作计划。

参考资料：

2013. Lehmann, K. Ghazi Wakili, Th. Frank, et al. Effects of individual climatic parameters on the infrared thermography of buildings. Applied Energy. 110:29-43, 2013.