基于红外线成像技术的建筑物围护结构外表面净辐射热流量定量测量方法与流程

under controlled conditions，buildings 8(2018)46.
8.[3]r.madding，finding r-values of study frame constructed houses with ir thermography，in aa.vv.“proceedings of inframation conference”，reno，november 3-72008，nashua：infrared training center，2008，pp.89-95.
(三)

技术实现要素：

[0009]
解决的技术问题
[0010]
针对现有技术的不足，本发明提出了一种基于红外线成像技术的建筑围护结构外表面净辐射热流量定量测量方法，使其可以在不同地区、不同建筑条件下快速地对围护结构外表面净辐射热流量进行测量。
[0011]
技术方案
[0012]
1、基于红外线成像技术的建筑物围护结构外表面净辐射热流量定量测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0013]
步骤(1)：选取需要测量的建筑围护结构外表面，设置红外热成像仪发射率为1；
[0014]
步骤(2)：镜头沿目标表面内法线方向并包含整个待测表面，距离尽量近以减小大气透射率的影响，拍摄红外热成像图片；
[0015]
步骤(3)：旋转镜头沿目标表面外法线方向，使相机贴近建筑表面拍摄建筑对面的红外热成像图片；
[0016]
步骤(4)：拍摄完成后利用热图像软件对所得红外热图像进行分析处理。对建筑外表面红外热成像图片，取平均温度，得到ts。同样，对建筑对面红外热成像图片，取平均温度，得到t0；
[0017]
步骤(5)：利用步骤(4)得到的两个平均温度(ts，t0)，结合斯特藩
·
玻尔兹曼定律(mb(t)＝σt4)得到两个辐射热流量的具体数值，分别是建筑外表面向外的辐射热流量：mb(ts)和周围环境向建筑外表面的辐射热流量：mb(to)；
[0018]
步骤(6)：两辐射热流量相减，即为建筑物围护结构外表面净辐射热流量，q
rad
＝mb(ts)-mb(to)。
[0019]
有益效果
[0020]
本发明利用红外线热成像技术结合斯特藩
·
玻尔兹曼定律来计算建筑物围护结构外表面净辐射热流量，克服了原有测量方法效率低、误差大的缺陷。与传统热流计法相比，提高了测量的速度和精度；本发明能够通过红外热成像设备，结合数学算法，快速求得建筑物围护结构外表面净辐射热流量。
(四)附图说明
[0021]
图1为本发明实施方式中利用铝箔得到建筑外表面净辐射热流量原理简示图。
[0022]
图2为本发明实施方式中利用红外热成像仪测量建筑外表面净辐射热流量原理简示图。
[0023]
图3为对发明技术方案作进一步详细描述和验证的实验室测量实例图。
(五)具体实施方式
[0024]
下面结合附图和实例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0025]
图3所示为实验室测量实例图，实施方式如下：
[0026]
(1)打开热成像仪和热流计，将数据采集仪接口与热电偶连接并打开。
[0027]
(2)如图1原理所示，需要测量表面热流和温度，所以用胶带将热流传感器贴片粘在图3所示位置，注意需要完全贴合表面，将一个热电偶远离加热板悬在空气中用于测量气温to，另外两个如图3所示使用相变片粘在热流传感器上。
[0028]
(3)图1、2所示建筑表面散热用铸铝加热板代替，如图3；连接加热板电源，设置温控为80℃，开始加热；启动数据采集仪记录加热板表面及空气温度，并启动热流计记录加热板表面热流。
[0029]
(4)如图1右边所示，加热板温度到达峰值时(一段时间内温度稳定)，记录热流计热流值q，热电偶温度值t
s2
；随即如图2所示使用热成像仪，镜头沿热流传感器表面内法线方向并包含整个待测表面，距离尽量近以减小大气透射率的影响，拍摄红外热成像图片，接着旋转镜头沿热流传感器表面外法线方向，使相机贴近热流传感器表面拍摄加热板对面的红外热成像图片。
[0030]
(5)热成像图片拍摄完成后，如图1左边所示，迅速用自粘铝箔覆盖热流传感器，随即记录热流计热流值q
con1
，热电偶温度值t
s1
。
[0031]
(6)处理过程及结果：利用热成像处理软件处理热成像图片，分别取平均温度值为ts、te。
[0032]
1、如图1原理所示，通过求得准确h得到净辐射热流量：
[0033][0034]qrad1
＝q-h(t
s2-to)
[0035]
2、如图2原理所示，通过热成像仪正反拍摄求得净辐射热流量：
[0036][0037]
结果如下表：
[0038]


技术特征：
1.基于红外线成像技术的建筑围护结构外表面净辐射热流量定量测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：选取需要测量的建筑围护结构外表面，设置红外热成像仪发射率为1；步骤(2)：镜头沿目标表面内法线方向并包含整个待测表面，拍摄红外热成像图片；步骤(3)：旋转镜头沿目标表面外法线方向，拍摄建筑对面的红外热成像图片；步骤(4)：拍摄完成后利用热图像软件对所得红外热图像进行分析处理，对建筑外表面红外热成像图片，取平均温度，得到t
s
，同样对建筑对面红外热成像图片，取平均温度，得到t0；步骤(5)：利用步骤(4)得到的两个平均温度(t
s
，t0)，结合斯特藩
·
玻尔兹曼定律(m
b
(t)＝σt4)得到两个辐射热流量的具体数值，分别是建筑外表面向外的辐射热流量：m
b
(t
s
)和周围环境向建筑外表面的辐射热流量：m
b
(t
o
)；步骤(6)：两辐射热流量相减，即为建筑物围护结构外表面净辐射热流量，q
rad
＝m
b
(t
s
)-m
b
(t
o
)。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，镜头和目标的距离应在5m以内，以减小大气透射率的影响。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，相机应紧贴建筑表面拍摄，以最大限度的包含来自不同空间角的辐射。

技术总结
现有的建筑物围护结构辐射热流量测量方法存在(1)误差较大(2)测量效率低这两个问题。为了克服以上辐射热流量测量方法的缺陷，本发明提出一种基于红外线成像技术的建筑物围护结构外表面净辐射热流量定量测量方法，在斯特藩


技术研发人员：李斐 韩寿旭 张恺
受保护的技术使用者：南京工业大学
技术研发日：2021.10.21
技术公布日：2022/1/25