摘要 建筑外围护结构中的空气泄漏是建筑物供暖和制冷需求的很大一部分原因。因此,快速可靠地检测泄漏对于提高能源效率至关重要。本文介绍了一种从外部确定建筑外围护结构中空气泄漏的新方法,将锁定热成像和鼓风机门系统的热激发相结合。鼓风机在建筑物内产生周期性的过压,导致外表面(立面)泄漏附近的表面温度发生周期性变化。通过以已知频率激发的温度变化,以激发频率对热图像的时间序列进行傅里叶变换,可得到突出显示泄漏影响区域的幅度和相位图像。红外摄像机的周期性激发和检测称为锁定热成像,广泛用于表征半导体器件和无损检测。激发通常通过光、电或机械能量输入实现。在本研究中,在 75 Pa 压差下,以三个 40 秒的激励周期对外墙进行了测量,总测量时间仅为 2 分钟。在光照、风和云量变化很大的条件下,空气温差为 5 至 7 K 时进行了测量。与最先进的差分红外热成像测量相比,测量结果显示检测质量更高,受环境条件变化的影响更小。该方法仅在激励频率下突出显示振幅图像的变化,从而过滤掉由环境影响引起的变化。因此,低至几开尔文的温差就足够了,可以从外部检查大型外墙。该振幅图像已经比用差分热成像创建的图像更清晰。使用标量积对振幅进行相位加权,可以进一步减少图像中不需要的伪影。关键词 锁定、热成像、鼓风机门、气密性、泄漏检测、建筑围护结构、建筑节能 1 引言 不受控制的气流通过建筑围护结构,造成 30-50% 的建筑物供暖能耗 (Kalamees,2007 年;Jokisalo 等人,2009 年;Jones 等人,2015 年)。因此,气密性评估,特别是快速可靠地定位泄漏,对于减少供暖能源需求至关重要。风扇加压法或鼓风机门测试在多项国际标准 (Deutsches Institut für Normung e. V.,2018 年;ASTM,2019 年) 中有规定,用于测量建筑物的整体气密性。然而,泄漏定位很麻烦,需要
空气泄漏的视觉评估,这是过于主观的,但大多数团队都使用了。由于开发了数字胸部排水以应对术后延长的空气泄漏,因此它已经显示出提高的一致性和准确性,具有恒定,可自定义的负性胸膜压力的强度,与正常的呼吸生理学更一致(12-15)。为了实现更好的标准化,我们合并了一个数字排水系统,该系统具有可量化的空气泄漏监测和动态图形可视化(12-15),并在胸管拆卸过程中。这个案例系列描述了我们通过数字排水进行这种增强策略的最初经验。我们根据Strobe报告清单介绍以下文章(可在https://jtd.amegroups.com/article/ view/10.21037/jtd-22-22-1749/rc中找到)。
摘要 建筑外围护结构中的空气泄漏是建筑物供暖和制冷需求的很大一部分原因。因此,快速可靠地检测泄漏对于提高能源效率至关重要。本文介绍了一种从外部确定建筑外围护结构中空气泄漏的新方法,将锁定热成像和鼓风机门系统的热激发相结合。鼓风机在建筑物内产生周期性的过压,导致外表面(立面)泄漏附近的表面温度发生周期性变化。通过以已知频率激发的温度变化,以激发频率对热图像的时间序列进行傅里叶变换,可得到突出显示泄漏影响区域的幅度和相位图像。红外摄像机的周期性激发和检测称为锁定热成像,广泛用于表征半导体器件和无损检测。激发通常通过光、电或机械能量输入实现。在本研究中,在 75 Pa 压差下,以三个 40 秒的激励周期对外墙进行了测量,总测量时间仅为 2 分钟。在光照、风和云量变化很大的条件下,空气温差为 5 至 7 K 时进行了测量。与最先进的差分红外热成像测量相比,测量结果显示检测质量更高,受环境条件变化的影响更小。该方法仅在激励频率下突出显示振幅图像的变化,从而过滤掉由环境影响引起的变化。因此,低至几开尔文的温差就足够了,可以从外部检查大型外墙。该振幅图像已经比用差分热成像创建的图像更清晰。使用标量积对振幅进行相位加权,可以进一步减少图像中不需要的伪影。关键词 锁定、热成像、鼓风机门、气密性、泄漏检测、建筑围护结构、建筑节能 1 引言 不受控制的气流通过建筑围护结构,造成 30-50% 的建筑物供暖能耗 (Kalamees,2007 年;Jokisalo 等人,2009 年;Jones 等人,2015 年)。因此,气密性评估,特别是快速可靠地定位泄漏,对于减少供暖能源需求至关重要。风扇加压法或鼓风机门测试在多项国际标准 (Deutsches Institut für Normung e. V.,2018 年;ASTM,2019 年) 中有规定,用于测量建筑物的整体气密性。然而,泄漏定位很麻烦,需要
图 179. 15 英里/小时风速下泄漏路径和区域的压力差异 ............................................................................. 269 图 180. 烟囱、风和排气通风的综合影响 ............................................................................................. 271 图 181. 年度平均单元渗透:明尼阿波利斯平衡通风 ............................................................................. 274 图 182. 外部泄漏除以渗透 ............................................................................................................. 278 图 183. 从外部进入单元的气流百分比:明尼阿波利斯平衡通风 ............................................................. 280 图 184. 年度住宅单元空间供暖燃气使用量(千卡) ............................................................................. 280 图 185. 年度走廊空间供暖用电量(千瓦时) ............................................................................................. 281 图 186. 年度住宅单元制冷用电量(千瓦时) ............................................................................................. 281 图 187. 住宅单元的 EUI (kBtu/ft 2 ) ...................................................................................................... 282 图 188. 住宅单元的 EUI 与基线的差异 (kBtu/ft 2 ) ........................................................................................ 282 图 189. 整栋建筑的 EUI (kBtu/ft 2 ) ........................................................................................................ 283 图 190. 整栋建筑的 EUI 与基线的差异 (kBtu/ft 2 ) ........................................................................................ 284 图 191. 年平均单元渗透率:明尼阿波利斯连续排气通风 ............................................................................. 285 图 192. 外部泄漏除以渗透率 ............................................................................................................. 288 图 193. 从外部进入单元的气流百分比 ............................................................................................. 290 图 194. 住宅单元年度空间供暖燃气使用量 (千卡) ........................................................................................ 290 图 195. 年度走廊空间供暖电使用(kWh)................................................................................................ 291 图 196. 年度住宅单元制冷用电量(kWh)........................................................................................ 291 图 197. 住宅单元的 EUI(kBtu/ft 2 )...................................................................................................... 292 图 198. 住宅单元 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 )............................................................................................. 292 图 199. 整个建筑的 EUI(kBtu/ft 2 )............................................................................................................. 293 图 200. 整个建筑的 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 )............................................................................................. 294 图 201. 年度平均单元渗透率:明尼阿波利斯间歇性排气通风............................................................................. 294外部泄漏除以渗透量 ...................................................................................................................... 298 图 203. 从外部进入单元的气流百分比 ...................................................................................................... 300 图 204. 住宅单元年度空间供暖燃气使用量(千卡) ...................................................................................... 300 图 205. 走廊年度空间供暖用电量(千瓦时) ............................................................................................. 301 图 206. 住宅单元年度制冷用电量(千瓦时) ............................................................................................. 301 图 207. 住宅单元的 EUI(kBtu/ft 2 ) ............................................................................................................. 302 图 208. 住宅单元的 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 ) ............................................................................................. 302 图 209. 整栋建筑的 EUI(kBtu/ft 2 ) ............................................................................................................. 303 图 210. 整栋建筑的 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 ) .......................................................................................... 304 图 211. 年度平均单元渗透率:西雅图平衡通风 ........................................................................................ 305 图 212. 外部泄漏除以渗透率 ........................................................................................................ 309 图 213. 从外部进入单元的气流百分比:西雅图平衡通风 ...................................................................... 311 图 214. 年度住宅单元空间供暖燃气使用量(千英热单位) ............................................................................. 311 图 215. 年度走廊空间供暖用电量(千瓦时) ............................................................................................. 312 图 216. 年度住宅单元制冷用电量(千瓦时) ............................................................................................. 312 图 217. 住宅单元的 EUI (kBtu/ft 2 ) ............................................................................................................. 313 图 218. 住宅单元 EUI 与基线的差异 (kBtu/ft 2 ) ................................................................................ 313 图 219. 整栋建筑的 EUI(kBtu/ft 2 )........................................................................................................ 314 图 220. 整栋建筑的 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 )...................................................................................... 315 图 221. 年平均单位渗透率:西雅图连续排气通风 ............................................................................................. 316 图 222. 外部泄漏除以渗透率 ............................................................................................................. 319 图 223. 从外部进入单位的气流百分比 ............................................................................................................. 321图 204. 住宅单元年度空间供暖燃气使用量(千卡) .............................................................................. 300 图 205. 走廊空间供暖年度用电量(千瓦时) ........................................................................................ 301 图 206. 住宅单元年度制冷用电量(千瓦时) ............................................................................................. 301 图 207. 住宅单元的 EUI(kBtu/ft 2 ) ............................................................................................. 302 图 208. 住宅单元的 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 ) ............................................................................. 302 图 209. 整栋建筑的 EUI(kBtu/ft 2 ) ............................................................................................. 303 图 210. 整栋建筑的 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 ) ............................................................................. 304 图 211. 年度平均单元渗透率:西雅图平衡通风 ................................................................ 305 图 212. 外部泄漏除以渗透 .......................................................................................................... 309 图 213. 从外部流入单元的气流百分比:西雅图平衡通风 ........................................................ 311 图 214. 年度住宅单元空间供暖燃气使用量(千卡) ............................................................................. 311 图 215. 年度走廊空间供暖用电量(千瓦时) ............................................................................................. 312 图 216. 年度住宅单元制冷用电量(千瓦时) ............................................................................................. 312 图 217. 住宅单元的 EUI(kBtu/ft 2 ) ............................................................................................. 313 图 218. 住宅单元 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 ) ............................................................................................. 313 图 219. 整栋建筑的 EUI(kBtu/ft 2 ) ............................................................................................. 314 图220. 整栋建筑的 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 )...................................................................... 315 图 221. 年平均单元渗透率:西雅图连续排气通风 ........................................................................ 316 图 222. 外部泄漏除以渗透率 ............................................................................................................. 319 图 223. 从外部进入单元的气流百分比 ............................................................................................. 321图 204. 住宅单元年度空间供暖燃气使用量(千卡) .............................................................................. 300 图 205. 走廊空间供暖年度用电量(千瓦时) ........................................................................................ 301 图 206. 住宅单元年度制冷用电量(千瓦时) ............................................................................................. 301 图 207. 住宅单元的 EUI(kBtu/ft 2 ) ............................................................................................. 302 图 208. 住宅单元的 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 ) ............................................................................. 302 图 209. 整栋建筑的 EUI(kBtu/ft 2 ) ............................................................................................. 303 图 210. 整栋建筑的 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 ) ............................................................................. 304 图 211. 年度平均单元渗透率:西雅图平衡通风 ................................................................ 305 图 212. 外部泄漏除以渗透 .......................................................................................................... 309 图 213. 从外部流入单元的气流百分比:西雅图平衡通风 ........................................................ 311 图 214. 年度住宅单元空间供暖燃气使用量(千卡) ............................................................................. 311 图 215. 年度走廊空间供暖用电量(千瓦时) ............................................................................................. 312 图 216. 年度住宅单元制冷用电量(千瓦时) ............................................................................................. 312 图 217. 住宅单元的 EUI(kBtu/ft 2 ) ............................................................................................. 313 图 218. 住宅单元 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 ) ............................................................................................. 313 图 219. 整栋建筑的 EUI(kBtu/ft 2 ) ............................................................................................. 314 图220. 整栋建筑的 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 )...................................................................... 315 图 221. 年平均单元渗透率:西雅图连续排气通风 ........................................................................ 316 图 222. 外部泄漏除以渗透率 ............................................................................................................. 319 图 223. 从外部进入单元的气流百分比 ............................................................................................. 321走廊空间年度供暖用电量(千瓦时) ...................................................................................................... 301 图 206. 住宅单元年度制冷用电量(千瓦时) ...................................................................................................... 301 图 207. 住宅单元的 EUI(kBtu/ft 2 ) ...................................................................................................... 302 图 208. 住宅单元的 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 ) ............................................................................................. 302 图 209. 整栋建筑的 EUI(kBtu/ft 2 ) ............................................................................................................. 303 图 210. 整栋建筑的 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 ) ............................................................................................. 304 图 211. 年度平均单元渗透:西雅图平衡通风 ............................................................................................. 305 图 212. 外部泄漏除以渗透 ............................................................................................................................. 309 图 213. 来自外部的气流百分比单位:西雅图平衡通风 ...................................................................................................................... 311 图 214. 年度住宅单元空间供暖燃气使用量(千卡) .............................................................................................. 311 图 215. 年度走廊空间供暖电力使用量(千瓦时) ...................................................................................................... 312 图 216. 年度住宅单元制冷电力使用量(千瓦时) ...................................................................................................... 312 图 217. 住宅单元的 EUI(kBtu/ft 2 ) ............................................................................................................. 313 图 218. 住宅单元的 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 ) ............................................................................................. 313 图 219. 整个建筑的 EUI(kBtu/ft 2 ) ............................................................................................................. 314 图 220. 整个建筑的 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 ) ............................................................................................. 315 图 221. 年度平均单元渗透率:西雅图连续排气通风........................... 316 图 222. 外部泄漏量除以渗透量 ...................................................................................................... 319 图 223. 从外部进入装置的气流百分比 .............................................................................................. 321走廊空间年度供暖用电量(千瓦时) ...................................................................................................... 301 图 206. 住宅单元年度制冷用电量(千瓦时) ...................................................................................................... 301 图 207. 住宅单元的 EUI(kBtu/ft 2 ) ...................................................................................................... 302 图 208. 住宅单元的 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 ) ............................................................................................. 302 图 209. 整栋建筑的 EUI(kBtu/ft 2 ) ............................................................................................................. 303 图 210. 整栋建筑的 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 ) ............................................................................................. 304 图 211. 年度平均单元渗透:西雅图平衡通风 ............................................................................................. 305 图 212. 外部泄漏除以渗透 ............................................................................................................................. 309 图 213. 来自外部的气流百分比单位:西雅图平衡通风 ...................................................................................................................... 311 图 214. 年度住宅单元空间供暖燃气使用量(千卡) .............................................................................................. 311 图 215. 年度走廊空间供暖电力使用量(千瓦时) ...................................................................................................... 312 图 216. 年度住宅单元制冷电力使用量(千瓦时) ...................................................................................................... 312 图 217. 住宅单元的 EUI(kBtu/ft 2 ) ............................................................................................................. 313 图 218. 住宅单元的 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 ) ............................................................................................. 313 图 219. 整个建筑的 EUI(kBtu/ft 2 ) ............................................................................................................. 314 图 220. 整个建筑的 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 ) ............................................................................................. 315 图 221. 年度平均单元渗透率:西雅图连续排气通风........................... 316 图 222. 外部泄漏量除以渗透量 ...................................................................................................... 319 图 223. 从外部进入装置的气流百分比 .............................................................................................. 321整个建筑的 EUI(kBtu/ft 2 )......................................................................................................... 303 图 210. 整个建筑的 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 )......................................................................................... 304 图 211. 年度平均单元渗透率:西雅图平衡通风 ......................................................................................... 305 图 212. 外部泄漏除以渗透率 ............................................................................................................. 309 图 213. 从外部进入单元的气流百分比:西雅图平衡通风 ......................................................................... 311 图 214. 年度住宅单元空间供暖燃气使用量(千英热单位) ............................................................................. 311 图 215. 年度走廊空间供暖用电量(千瓦时) ............................................................................................. 312 图 216. 年度住宅单元制冷用电量(千瓦时) ............................................................................................. 312 图 217. 住宅单元的 EUI(kBtu/ft 2 ) ........................................................................................... 313 图 218. 住宅单元的 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 ) .............................................................................. 313 图 219. 整栋建筑的 EUI(kBtu/ft 2 ) ............................................................................................. 314 图 220. 整栋建筑的 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 ) ............................................................................. 315 图 221. 年平均单元渗透率:西雅图连续排气通风 ............................................................................. 316 图 222. 外部泄漏除以渗透率 ......................................................................................................... 319 图 223. 从外部进入单元的气流百分比 ............................................................................................. 321整个建筑的 EUI(kBtu/ft 2 )......................................................................................................... 303 图 210. 整个建筑的 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 )......................................................................................... 304 图 211. 年度平均单元渗透率:西雅图平衡通风 ......................................................................................... 305 图 212. 外部泄漏除以渗透率 ............................................................................................................. 309 图 213. 从外部进入单元的气流百分比:西雅图平衡通风 ......................................................................... 311 图 214. 年度住宅单元空间供暖燃气使用量(千英热单位) ............................................................................. 311 图 215. 年度走廊空间供暖用电量(千瓦时) ............................................................................................. 312 图 216. 年度住宅单元制冷用电量(千瓦时) ............................................................................................. 312 图 217. 住宅单元的 EUI(kBtu/ft 2 ) ........................................................................................... 313 图 218. 住宅单元的 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 ) .............................................................................. 313 图 219. 整栋建筑的 EUI(kBtu/ft 2 ) ............................................................................................. 314 图 220. 整栋建筑的 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 ) ............................................................................. 315 图 221. 年平均单元渗透率:西雅图连续排气通风 ............................................................................. 316 图 222. 外部泄漏除以渗透率 ......................................................................................................... 319 图 223. 从外部进入单元的气流百分比 ............................................................................................. 321........................................................................................... 313 图 218. 住宅单元的 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 ) .............................................................................. 313 图 219. 整栋建筑的 EUI(kBtu/ft 2 ) ................................................................................................ 314 图 220. 整栋建筑的 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 ) ............................................................................. 315 图 221. 年平均单元渗透率:西雅图连续排气通风 ............................................................................. 316 图 222. 外部泄漏除以渗透率 ............................................................................................................. 319 图 223. 从外部进入单元的气流百分比 ............................................................................................. 321........................................................................................... 313 图 218. 住宅单元的 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 ) .............................................................................. 313 图 219. 整栋建筑的 EUI(kBtu/ft 2 ) ................................................................................................ 314 图 220. 整栋建筑的 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 ) ............................................................................. 315 图 221. 年平均单元渗透率:西雅图连续排气通风 ............................................................................. 316 图 222. 外部泄漏除以渗透率 ............................................................................................................. 319 图 223. 从外部进入单元的气流百分比 ............................................................................................. 321