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热成像诊断——猪场的实用工具

热成像仪可以测量一幅图像中所有点的温度,其分辨率可达到19200个红外线测温仪同时测量的结果。

星期五 18 10月 2013 (之前 4 年 7 月 4 天)

温度高于0K即-273.15℃(绝对零度)的机体都可以放射红外线。红外线处于电磁波谱0.78至100µm的波段 ,不在人眼可见范围内(0.38-0.78 µm)。热成像仪无需与物体直接接触,就可实现温度的远程测量,并可将红外线强度转化成人眼可见的图片。

热成像仪是如何工作?
温度记录照相机是如何工作的?

红外线测温仪也可远程测量物体温度,但只可测量一个点的温度。温度记录照相机可以测量一幅图像中所有点的温度,其分辨率可达到19200个红外线测温仪同时测量的结果。

温度记录照相机可测量一幅图像中所有点的温度,其分辨率可达到19200个红外线测温仪同时测量的结果。

“这个工具的主要目的就是提高动物的舒适度和能源的高效利用”

1. 1. 检查舍内隔温效果:

采取隔温措施的目的是阻碍内部与外部之间的热量传递,从而阻止寒冷季节热量的散失及炎热季节热量的增加。采取适当的隔温措施可以降低能耗,增加动物的舒适度,减少露水的产生,使猪舍处于良好的状态,并有利于正确规划供暖、制冷系统的覆盖面积。不仅如此,我们还可以更好地控制舍内温度及气流。

隔温设备的设计标准: 隔温材料必须“包裹”整个建筑,必须是连续覆盖无缝隙,且厚度均一。

图1 显示畜舍墙面隔温不良(蓝色),舍顶隔温效果尚可。从图可见隔温设备不连续覆盖畜舍,导致约10℃的表面温差,增加了露水产生的风险,并加剧了温度和气流控制的困难。图2表明,除了面积较小的热桥(蓝色)外,舍顶和墙面的隔温效果良好。

图1:冬季保育舍墙面和舍顶的热成像图(温标仅显示部分温度) 图2:冬季保育舍墙面和舍顶的热成像图(温标仅显示部分温度)

冬季保育舍墙面和舍顶的温度记录图(温标仅显示部分温度)

外部环境温度为4ºC ;内部环境温度为19ºC

冬季保育舍墙面和舍顶的温度记录图(温标仅显示部分温度)

外部环境温度为4ºC ;内部环境温度为27ºC

预防性维护: 早期检测可降低成本

图 3:冬季妊娠舍舍顶的热成像图,我们可以看到隔温不良的小区域。 选定区域的柱状图,矩形区域(H)隔热效果良好,平均温度为25.2 ºC。

冬季妊娠舍舍顶的温度记录图,我们可以看到隔温不良的小区域

剖面线:决定图像上某条线的温度剖面。畜舍受损区域(P线)的温度平均为21.2 ºC

剖面线

如果我们可以定期进行预防性维护,及早检测出如图3中所示的问题,可降低维修成本。

2. 确定有无露水形成的风险和潮湿及霉菌的传播

当墙壁表面的温度比环境的露点温度低时,会导致水汽凝结,湿度增加。通过测量湿度、环境温度和表面温度,我们可以了解每一测量点露水形成的风险。利用温度记录照相机,我们可以观察到风险最大的区域呈红色(>80%),风险最低的呈绿色(<65%),其它颜色(黄色-橙色)表示风险处于中等(65-80%)。

监控: 检测可能威胁动物健康的区域或受损的建筑结构

4:热成像图和数码图像的叠加图,表明形成露水的可能性很大 图 5: 热成像图和数码图像的叠加图,表明露水形成的可能性很小

温度记录图和数字图像的叠加图,表明形成露水的可能性

图4显示形成露水的可能性较高,我们必须找到问题的原因,例如,隔热设施、有无热桥、通风情况、饲养密度、供暖设备等因素,图5显示露水形成的可能性较低,这可能是由于各方面设施采取得当。

3. 检查有无热桥的存在

热桥是指在建筑的外围结构中出现明显的保温性能的不均一性,可能是由于围护结构的厚度不同、所用的材料不同、导热性不同等因素造成的。热桥的所在位置也是寒冷季节露水的形成部位。

监控: 检查新建畜舍(建筑质量)和已投入使用的畜舍(预防维护) 的外围结构温度不均一的区域

图6:热成像图和数码图像的叠加图,用于分析冬季畜舍表面温度差。我们可以看到畜舍顶梁、墙面和舍顶接合处的温度降低及观察到墙体的裂缝。 图7:热成像图和数字图像的叠加图,表明结露的可能性很高。结露的风险由图像颜色(红色表示严重,绿色表示不严重)决定。

温度记录图和数字图像的叠加图,用于分析冬季畜舍表面温差。我们可以看到畜舍顶梁、墙面和舍顶接合处的温度降低及观察到墙体的裂缝。

热桥可造成温度不均(图6),提高了露水形成的风险(图7)。可通过实行预防性措施、质量控制或定期维修等方式来解决,如果在早期及时发现可降低成本。

4. 检查是否有漏风的风险

漏风是指空气从窗户、门、坑、墙洞中渗入舍内。漏风会影响房间的节能效果和动物的舒适度。因此,需要找到畜舍内漏风出现的位置。目前,利用“压力检测”可以定量评价外围结构中存在的漏风问题,温度记录仪可以定性检测漏风问题。

预防性维护: 检测并采取措施阻止多余的空气进入。

图8:热成像图(温标仅显示部分温度)显示从门框渗入的空气(保育舍,冬季)。 图9:热成像图(温标仅显示部分温度)显示因缺少隔热措施而导致空气从墙体渗入(保育舍,冬季)。

温度图像(数值范围有限)显示出从门框渗入的空气(保育室,冬季)。

我们必须确保畜舍的密封措施得当,并进行定期的检查。大部分情况下,找到漏风所在位置比解决漏风这个问题更加困难。图8和图9就是漏风问题的两个经典的例子。

5. 2. 控制供暖降温系统:

隔热、密封等被动性措施可以有效减少供暖和降温等主动性措施的能耗,在排查了隔热、密封等措施存在的问题后,我们需要利用温度记录法查找供暖、降温等措施是否运行正常。

供暖系统:

利用简单的翅片管可以实现对流采暖。若水温>70 ºC,可为每米管道提供150W。图10 显示出两条管道都很短,特别是下方管道。解决方案不是增加管道长度,而是提高水温。

温度记录图和数字图像的叠加图,用以评价冬季保育舍对流采暖设备的运行情况。上部管道(红色)的温度在53.5ºC和65.5 ºC之间,下部管道(黄色)的温度在38.5ºC和53.4 ºC之间。

图10 热成像图和数码图像的叠加图,用以评价夏季妊娠舍中冷却板的运行情况。 图十温度记录图和数字图像的叠加图,用以评价冬季保育舍对流采暖设备的运行情况。上部管道(红色)的温度在53.5ºC和65.5 ºC之间,下部管道(黄色)的温度在38.5ºC和53.4 ºC之间

降温系统:
蒸发降温系统如果运行正常可有效减少热应激。图11表明,表面温度(红色和黄色)无法降低到满足内部降温过程的需求。“干燥区域”(红色)可以降低动物舒适度。不仅如此,在黄色区域,由于冷却板上水垢的存在,风扇运行受到阻力,从而增加能耗,因此需要维修甚至更换冷却板。

温度记录图和数字图像的叠加图,用以评价夏季妊娠舍中冷却板的运行情况。

图11 热成像图和数码图像的叠加图,用以评价夏季妊娠舍中冷却板的运行情况。

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