紅外線熱像儀距離受測試驗架試體面為 4.5m，環境溫度 29.4
℃，相對溼度 77%，反射溫度 32℃，放射率 0.92(查表，並依現場 檢測溫度與實際溫度比較調整)，調整熱像儀參數如圖 4-5。
因為本次實驗場所空間較大，且有其他大型力學實驗進行，為 免互相干擾，因此，實驗進行時間選擇於下班後，並管制所有出入 口之開啟，以免擾動氣流影響溫度升降檢測結果。
第第
第第一一一一節節節節 外牆磁磚系統表面溫度檢測紀錄外牆磁磚系統表面溫度檢測紀錄外牆磁磚系統表面溫度檢測紀錄 外牆磁磚系統表面溫度檢測紀錄
所有試體溫度在環境溫度 29.4℃下，未受紅外線燈箱自走車循 環加熱前，其溫度基本一致。
溫度加熱階段，在第 1 次循環加熱 2 分鐘左右，各檢測點上升 2.6~5℃，到達 33.0~34.4℃，如圖 4-6(附錄 C IR1462)。
圖 4-6 第 1 次循環加熱後之紅外線熱影像圖
資料來源：本研究拍攝
100 次循環後各檢測點最高上升 21.7~26.8℃，到達 51.1~56.2
℃，如圖4-7(附錄 C IR1562)。
總計主動加熱階段及記錄時間為 202 分鐘，計拍攝 101 張紅外 線熱影像圖，第 3張之後，平均每 5 張取 1 張進行溫度點擷取作業，
計 23張紅外線熱影像圖。
圖 4-7 第 100 次循環加熱後之紅外線熱影像圖
資料來源：本研究拍攝
溫度下降階段，即燈箱自走車不再往復循環進行主動式加熱；
此時起，改以每 5 分鐘拍攝一張紅外線熱影像圖；下降階段第 1 張 紅外線熱影像圖(附錄 C IR1562)所擷取之溫度，即為溫度衰減階段 起始之溫度最高點。
溫度下降階段，總計記錄時間 621 分鐘，拍攝 126 張紅外線熱 影像圖，取其中 49 張紅外線熱影像圖進行溫度數據擷取。圖 4-8 即 為最後擷取溫度點之紅外線熱影像圖(附錄 C IR1655)。可以看出溫 度衰減最後階段非常緩慢，至最後階段仍然比環境溫度稍為高出 2.2~2.6℃。
總計溫度上升、下降階段，共有 72 張熱影像圖，每一熱影像圖 擷取 54 溫度點數據。因此，擷取出溫度數據共有 3,888 筆，如附錄 D 溫度數據紀錄表(其中第 73 欄為假設至第 941 分鐘時，試體溫度
圖 4-8 溫度下降階段最後擷取溫度點之紅外線熱影像圖
資料來源：本研究拍攝
此外，針對模擬磁磚脫層設置之缺陷點部位，從影像上實際觀 察，在溫度上升起始階段時比對其埋設位置，可見其顏色差異(如圖 4-9 黃色圓圈標示處)，至試體受熱至高溫階段時開始模糊，至最高 點時已不可見，溫度擷取紀錄如附錄 E；溫度下降階段各熱影像圖 中則完全未見此缺陷點位置之顏色差異。
圖 4-9 溫度上升階段紅外線熱影像之缺陷位置圖
資料來源：本研究拍攝
第第第
第二二二節二節節 節 外牆磁磚系統表面溫度特性分析外牆磁磚系統表面溫度特性分析外牆磁磚系統表面溫度特性分析外牆磁磚系統表面溫度特性分析
本年度研究模擬實際高樓建築物之外牆磁磚系統，行紅外線熱 影像儀全面、遠距、非破壞性檢測優勢，拍攝磁磚系統試體二階段 主動式加熱溫度上升，及自然溫度衰減之紅外線熱影像。並自紅外 線熱影像圖中擷取出歷時溫度紀錄，進行分析研究，以嘗試找出其 中具有統計意義之溫度特徵，做為比對外牆磁磚系統缺陷，甚至性 能變化判斷依據。受測磁磚系統試體共計 9 大塊，每塊試體分佈有 36 塊 4.7×4.7cm 小口磁磚，溫度點之擷取分布，如圖 3-9 試體磁磚 黏貼計畫圖所示。
因為從全程所拍攝的紅外線熱影像圖，發現模擬磁磚脫層設置 之缺陷點部位，從溫度上升起始階段即可見其顏色明顯差異，本研 究認為已可清楚證明紅外線熱像儀能力，且代表缺陷點位置之溫度 傳遞完全符合圖 2-1 脫層部位與健全部位間的溫度差異機制，並且 已是建築物管理維護作業的成熟檢測技術。因此，不再嘗試進行數 值化擬合。
一一
一一、、、、正常正常正常正常部位部位部位部位全程全程全程歷全程歷歷歷時時時時溫度紀錄溫度紀錄溫度紀錄溫度紀錄繪繪繪圖繪圖圖 圖
正常部位(無脫層之健全部分)之全程(含主動加熱溫度上升及 溫度自然衰減)歷時溫度紀錄，係於三種黏結材料製成之 9 大塊試體 (每大塊試體又分為黏置時間快(Q)、慢(S)二部分)各擷取 6 個溫度 點(依黏置時間部位不同各擷取 3 個溫度點) 分別繪於 9 張溫度分佈 紀錄圖：圖 4-10 T01~06 全程溫度分佈及溫度衰減 3 段擬合圖、圖 4-11 T07~12 全程溫度分佈及溫度衰減 3 段擬合圖、圖 4-12 T13~18 全程溫度分佈及溫度衰減 3 段擬合圖、圖 4-13 T19~24 全程溫度分 佈及溫度衰減 3 段擬合圖、圖 4-14 T25~30 全程溫度分佈及溫度衰 減 3 段擬合圖、圖 4-15 T31~36 全程溫度分佈及溫度衰減 3 段擬合 圖、圖 4-16 T37~42 全程溫度分佈及溫度衰減 3 段擬合圖、圖 4-17 T42~48 全程溫度分佈及溫度衰減 3 段擬合圖、圖 4-18 T49~54 全程
溫度分佈及溫度衰減 3 段擬合圖(溫度衰減 3 段擬合於下一小節說 明)。
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
圖 4-19 A1 試體脫層溫度與平均溫度比較圖(A1 黏結材料：1:2 水 泥砂漿、上排；
資料來源：本研究繪製
)圖 4-20 B1 試體脫層溫度與平均溫度比較圖(B1 黏結材料：1:2 水 泥砂漿摻海菜粉、上排；
資料來源：本研究繪製
)0 50 100 150 200 250
25 30 35 40 45 50 55
時時時t(m) 溫溫
溫T(
℃)
A1 Q三三三三三三 A1 Q缺缺三三三 A1 S三三三三三三 A1 S缺缺三三三
0 50 100 150 200 250
25 30 35 40 45 50 55 60
時時時t(m) 溫溫
溫T(
℃)
B1 Q 三三三三三三
B1 Q 缺缺三三三
B1 S 三三三三三三
B1 S 缺缺三三三
圖 4-21 C1 試體脫層溫度與平均溫度比較圖(C1 黏結材料：益膠 泥、上排；
資料來源：本研究繪製
)圖 4-22 A2 試體脫層溫度與平均溫度比較圖(A2 黏結材料：1:2 水 泥砂漿、中排；
資料來源：本研究繪製
)0 50 100 150 200 250
25 30 35 40 45 50 55 60
時時時t(m) 溫溫
溫T(
℃)
C1 Q 三三三三三三
C1 Q 缺缺三三三
C1 S 三三三三三三
C1 S 缺缺三三三
0 50 100 150 200 250
25 30 35 40 45 50 55
時時時t(m) 溫溫
溫T(
℃)
A2 Q 三三三三三三
A2 Q 缺缺三三三
A2 S 三三三三三三
A2 S 缺缺三三三
圖 4-23 B2 試體脫層溫度與平均溫度比較圖(B2 黏結材料：1:2 水 泥砂漿摻海菜粉、中排；
資料來源：本研究繪製
)圖 4-24 C2 試體脫層溫度與平均溫度比較圖(C2 黏結材料：益膠 泥、中排；
資料來源：本研究繪製
)0 50 100 150 200 250
25 30 35 40 45 50 55 60
時時時t(m) 溫溫
溫T(
℃)
B2 Q 三三三三三三
B2 Q 缺缺三三三
B2 S 三三三三三三
B2 S 缺缺三三三
0 50 100 150 200 250
25 30 35 40 45 50 55 60
時時時t(m) 溫溫
溫T(
℃)
C2 Q 三三三三三三
C2 Q 缺缺三三三
C2 S 三三三三三三
C2 S 缺缺三三三
圖 4-25 A3 試體脫層溫度與平均溫度比較圖(A3 黏結材料：1:2 水 泥砂漿、下排；
資料來源：本研究繪製
)圖 4-26 B3 試體脫層溫度與平均溫度比較圖(B3 黏結材料：1:2 水 泥砂漿摻海菜粉、下排；
資料來源：本研究繪製
)0 50 100 150 200 250
25 30 35 40 45 50 55
時時時t(m) 溫溫
溫T(
℃)
A3 Q 三三三三三三
A3 Q 缺缺三三三
A3 S 三三三三三三
A3 S 缺缺三三三
0 50 100 150 200 250
25 30 35 40 45 50 55 60
時時時t(m) 溫溫
溫T(
℃)
B3 Q 三三三三三三
B3 Q 缺缺三三三
B3 S 三三三三三三
B3 S 缺缺三三三
圖 4-27 C3 試體脫層溫度與平均溫度比較圖(C3 黏結材料：益膠泥、
下排；
資料來源：本研究繪製
)從以上 9 張溫度分佈趨勢圖可以看出，脫層位置溫度於加熱全 程都比健全部位的平均溫度高；檢測試體置於上排位置者，脫層位 置溫度及健全位置溫度的上升，以黏置時間慢(S)者上升速度較快，
加熱結束時之溫度高於黏置時間快(Q)者。
檢測試體置於中、下排位置者，脫層位置溫度及健全位置溫度 的上升，以黏置時間快(Q)者上升速度較快，加熱結束時之溫度高於 黏置時間慢(S)者，其中又以下排試體之黏置時間快(Q)者過黏置時 間慢(S)者之溫度差較大。
三 三
三三、、、、溫度溫度溫度溫度自然衰減自然衰減自然衰減自然衰減分段擬合分段擬合分段擬合分段擬合
觀察以上各圖健全位置 54 點溫度歷程並對照紅外線熱影像 圖，黏結材料、黏置時間以及檢測佈設位置等所選擇實驗測試因素，
似乎都有一致性的溫度歷時高低趨勢。因此，先以本研究前期[46]
0 50 100 150 200 250
25 30 35 40 45 50 55 60
時時時t(m) 溫溫
溫T(
℃)
C3 Q 三三三三三三
C3 Q 缺缺三三三
C3 S 三三三三三三
C3 S 缺缺三三三
(
∞)
=k T -T dt
dT
( ) t = Ae + T ∞ T m*t
所推導的自然溫度衰減與時間關係之微分程式，經過積分後所得自 然指數方程式，最能代表溫度衰減公式。
由於本案實驗量測溫度資料與時間相關，因此由微分方程式可 得：
TT
TT∞∞∞∞:::試體最:試體最試體最試體最終終終終溫度溫度溫度(溫度(((理論上應理論上應理論上應理論上應降為常降為常降為常降為常溫溫溫溫)))) m
m
mm::::為不同為不同為不同為不同試體之試體之試體之試體之降降降降溫溫溫溫特徵值特徵值特徵值特徵值
經同時積分及常數化後，得溫度衰減公式 ln(T- T∞)=m∙t+C →
A、m :依不同試體實測所得最初、中間、最終之溫度可求得，
其中 A 為試體初始溫度與常溫之差，則 m 可視為不同試體之降溫 特徵值。
惟前期研究係針對不同水泥砂漿配比之單一薄片試體，而本研 究對象為模擬外牆磁磚系統之多層材質不同厚度黏結成厚度超過 10 公分的試體。外牆磁磚系統試體於主動式加熱後，各組試體一起接 受紅外線熱像儀之熱影像檢測，所得磁磚表面歷時溫度。除了觀察 到記錄結束時之最終衰減溫度比環境溫度仍然高出約 2.2~2.6℃，
必須予以修正；同時，發現擬合曲線除頭尾吻合外，衰減中間階段 曲線與實際溫度分佈差異頗大，必須有不同擬合方式。
經多次嘗試擬合失敗後，決定調整最終溫度衰減差異，經參考 熱傳遞學中混合邊界條件之統體系統，如圖 4-28 混合邊界條件圖 所示。
( ) = ∞ + + T ∞ h
) q e
-(1 )e
T -(T t
T
0 m*t -m*t 0圖 4-28 混合邊界條件示意圖
資料來源：李祥編著， 《熱傳學分析》p50-20
上圖將外牆表面磁磚及黏結材料視為一體為平板部分，溫度 T(t) 為時間函數，黏結材料背後(圖左)之相對較大混凝土體積蓄熱較 大，視為一均勻穩定的熱通量(q0)來源，右側則考慮空氣自然熱對 流到環境溫度(T∞)的流場中。
依熱傳遞學原理推導的統御方程式[59]，即上述溫度衰減方程 式可改寫為：
T(t)：為溫度隨時間變化之函數
T0：起始溫度(即本研究每健全溫度點之最高溫) T∞：環境溫度
t：時間(以分鐘 m 為單位) m：方程式特徵值
q0：熱通量
h：空氣對流係數
( ) ∞ = + T ∞ h
T q
0上述方程式為熱傳遞學中所稱平板的瞬間溫度方程式，可以無 因次方式運算獲得特徵值 m 後，代回原方程式所得仍為溫度之時間 函數。
雖然本研究並未量測試體左側之熱通量值及對流係數，但以邊 界條件 t→∞時，可化簡得
從本案研究實驗所擷取之溫度紀錄表(附錄 D)中，T(∞)即為 54 點健全部位溫度擷取點之歷時第 72 點數據，而 T∞即為環境溫度 29.4
℃。所以 q0/h =T(∞)-T∞
經撰寫 MATLABT 程式，計算每點溫度之三段擬合方程式特徵值 (得 m1、m2、m3)，並代回擬合方程式及繪圖，程式碼如下：
經撰寫 MATLABT 程式，計算每點溫度之三段擬合方程式特徵值 (得 m1、m2、m3)，並代回擬合方程式及繪圖，程式碼如下：