漏气检测系统只需点击相机即可可视化建筑气流

美国能源部橡树岭国家实验室的研究人员创建了一种新的检测系统，家庭能源审计员可以借助摄像头实时查看建筑物中的空气泄漏情况。这是一项进步，可以比当前诊断工具更快地提供更准确的读数。

建筑物漏水意味着能源效率下降，房主的水电费上涨。通过窗户、门和墙壁从家中逸出的空气会造成财务消耗并影响环境。解决这个问题意味着准确定位空气逸出的位置，以便密封裂缝——这一过程可能昂贵、耗时且繁琐。

鼓风机门测试是检测泄漏的传统方法。烟雾有时与鼓风机门结合使用，在此过程中，烟雾机充满建筑物，然后鼓风机对建筑物加压，以便从外部可以看到烟雾从泄漏处排出。烟雾笔也可用于室内，审核员在房间内走动，查看烟雾传播的区域，以确定泄漏点。近年来追求的其他检测技术包括使用脉冲激光、声学、超声波技术甚至维生素。

ORNL的空气泄漏检测系统是该实验室最近在即将商业化的产品技术创新展示会上重点介绍的七项新技术之一，该系统基于背景导向的纹影摄影，这是一种用于捕获流体流动的过程。纹影摄影的历史可以追溯到1860年代，最近更广泛地用于拍摄航空物体周围的空气流动。

ORNL首席研究员PhilipBoudreaux表示，该技术利用一系列图像背景的微小变化来可视化与周围空气温度不同的泄漏空气。当在建筑物正面观看时，这种温差会产生布德罗所说的海市蜃楼。

“尽管这种海市蜃楼太小，肉眼无法看到，但可以通过相机拍摄到，”他说。“海市蜃楼看起来就像你在炎热的天气里从人行道上或在汽车排气管的热排气中看到的波浪图案一样。”

检测和测量

Boudreaux正在与一个研究团队合作，确保泄漏不仅可以可视化，而且还可以测量泄漏量。这将使业主能够更好地优先考虑最需要密封的区域。他说：“能够对最大的泄漏进行分类可以节省时间，并可以快速解决建筑物的能源减少和碳负担问题。”

美国近1.3亿栋建筑消耗了全国约40%的能源供应和75%的电力，随着美国迈向清洁能源的未来，减少能源消耗至关重要。建筑物泄漏约占美国年能源消耗的4%。对于住宅业主来说，每年浪费的钱相当于数百美元。

布德罗说：“也会对健康产生影响，因为泄漏会导致发霉，从而导致呼吸系统问题。”“泄漏会降低居住者的舒适度和住宅的耐用性。”

在带地下室的典型两层单户住宅中，空气有多种逃生通道。墙壁、窗户和门是明显的空气源，但烘干机通风口、室外水龙头、排气扇、吊顶、管道通风口、爬行空间、阁楼舱口、管道调节器以及墙壁和地板连接的区域也是空气泄漏或泄漏的来源。从外部泄漏到结构中。

相机修复

通过使用普通的数码摄像机并应用Boudreaux所说的自然背景导向纹影摄影，可以从建筑物的内部或外部轻松看到泄漏。

“它利用折射，根据背景的扭曲来可视化与周围区域折射率不同的流体，”他说。“我们还开发了定制软件，通过测量速度和流量的算法来实时可视化泄漏。”

Boudreaux和团队应用这种方法来可视化三种不同类型的包层(砖、乙烯基壁板和混凝土砌块)的泄漏。可视化实验在两种不同的光照条件下进行：晴天和阴天。

“我们有一个小的包层测试区域，中心有裂缝，陶瓷加热器通过裂缝吹热空气，作为泄漏点的替代物，”他说。“我们会在关闭加热器的情况下进行实验，并改变裂缝出口处的空气与周围空气之间的温度范围。”

Boudreaux称之为“寻找空气中的摆动”的可视化实验表明，当混凝土块和砖砌面的温差低至12°C至15°C时，就可以检测到泄漏。

“我们能够在泄漏区域周围的空气与周围空气之间获得足够的温差。通过正在进行的研究，我们打算将泄漏检测温度限制降低至5°C，”他说。

研究团队花了几年时间来开发、执行和量化迄今为止进行的实验。Boudreaux表示，基于摄像头的泄漏检测系统的最初想法诞生于2019年。

“四年后，我们知道用于可视化泄漏的背景导向纹影方法在某些温度下是可靠的，而且现在它也显示出了量化的希望，”他说。“我们将继续测量气流，但到目前为止的结果总体上是有利的。”

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