外墻外保溫缺陷紅外檢測數(shù)值模擬方法研究.pdf

1、在建筑工程質(zhì)量缺陷檢測領域，紅外熱像法已經(jīng)成為普遍使用的檢測方法，紅外熱像檢測技術也日趨成熟，相關協(xié)會和地方質(zhì)量檢測部門都制定了相應標準和檢測技術規(guī)程。對紅外熱像技術的研究也由定性分析向定量分析趨勢發(fā)展。目前紅外熱像技術對建筑工程質(zhì)量的檢測按對象不同主要分為三類:建筑缺陷檢測、建筑節(jié)能檢測、受潮與滲漏檢測。從定量分析方法上又可以分為數(shù)值模擬、圖像后處理和紅外熱診斷法三個方向。本文的主要工作是數(shù)值模擬分析有EPS板薄抹灰外保溫缺失缺陷和粘

2、結(jié)缺陷的外墻傳熱過程，從而為紅外熱像法現(xiàn)場檢測提供理論依據(jù)和建議。
　　本文以居住建筑節(jié)能檢測標準中對紅外熱像技術檢測外圍護結(jié)構熱工缺陷的要求和紅外熱像法檢測建筑外墻飾面層粘結(jié)缺陷技術規(guī)程為依據(jù)，采用ANSYS有限元熱分析軟件分別對這兩種類型缺陷的外墻建立了自然條件下的傳熱模型，數(shù)值模擬不同缺陷參數(shù)、墻體朝向、季節(jié)等多種組合情況下外墻的動態(tài)傳熱過程，分析了以上各種參數(shù)對外墻外表面溫度分布的影響，結(jié)合實際紅外熱像檢測條件，得出了紅外

3、熱像儀對不同參數(shù)缺陷的檢測能力以及不同季節(jié)下東、南、西、北墻的最佳檢測時段，為現(xiàn)場檢測保溫缺失缺陷和粘結(jié)缺陷提供建議和依據(jù)。
　　主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　(1)介紹紅外熱像技術的基礎理論與分析外墻的傳熱過程，從而引出紅外檢測外墻外保溫兩種缺陷的檢測原理，其中給出了重要參數(shù)（太陽輻射強度、日氣溫、綜合溫度）的計算式，為后續(xù)數(shù)值模擬中參數(shù)的計算做好準備。
　　(2)分析了有限元的基本原理和ANSYS瞬態(tài)熱分析的

4、基本步驟，然后按照基本步驟，分別建立了自然條件下EPS板薄抹灰外保溫缺失缺陷外墻模型和粘結(jié)空鼓缺陷外墻模型，并數(shù)值模擬了兩模型的傳熱過程。在外保溫缺失缺陷外墻模型傳熱過程熱分析中，先研究了檢測日前溫度變化對檢測日當天計算結(jié)果的影響，再分析了檢測日外表面溫度分布特征，提出了對檢測日前溫度變化的要求，得出了檢測日當天的外墻外表面溫度差值變化規(guī)律。在外保溫粘結(jié)空鼓缺陷外墻模型傳熱過程熱分析中，先對比分析了室外綜合溫度與正常區(qū)域外表面平均值，然

5、后對正常區(qū)域外表面溫度平均值與缺陷中心點對應外表面溫度進行了對比研究，得出了檢測日當天的外墻外表面溫度差值變化規(guī)律。最后通過將兩種模型的計算結(jié)果進行對比分析，理論分析溫度差峰值的差別因缺陷面積、厚度不同所致。
　　(3)用紅外熱像檢測外保溫缺失缺陷實驗驗證了此缺陷模型的可行性以及相應結(jié)論的正確性，通過實測數(shù)據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果與實驗結(jié)果對比，證明了缺陷面積、厚度對外表面溫度差峰值影響的結(jié)論，并分析了實驗結(jié)果和模擬結(jié)果誤差的主要影響因素。

6、通過數(shù)值模擬分析粘結(jié)空鼓缺陷尺寸對外表面溫度差峰值的影響，得出與黃文浩論文中的紅外熱像法檢測外飾面層粘結(jié)空鼓缺陷實驗結(jié)果一致的結(jié)論，證明了粘結(jié)空鼓缺陷模型的可行性。
　　(4)為了進一步分析缺陷參數(shù)（深度、厚度、面積）、墻體朝向、季節(jié)對保溫缺失外墻外表面的溫度分布的影響，在上述傳熱模型基礎上，分別對缺陷參數(shù)（深度、厚度、面積）、墻體朝向、季節(jié)等多種組合情況下進行數(shù)值模擬，提取可檢測缺陷區(qū)域面積，確定在四季典型日中東、南、西、北墻的