Valentin Juhasz 是一名电子工程师,在建筑保护领域工作了十多年。

他的公司Core Conservation最近一直处于历史建筑潮湿调查和修复的前沿。

他对该行业缺乏对砖砌体水分性质的科学认识的不满推动了他最近的学术工作。

现在正在斯特拉斯克莱德大学攻读博士学位,他解释了这个困境,“在处理 1930 年代前建筑的潮湿问题时,许多传统建议都是以轶事证据为指导的,而且行业层面存在明显的混乱。 这个问题部分与准确测量和监测砖石含水量的困难有关 - 解决这个问题已成为我研究的关键部分。”

测量建筑砖块湿度的挑战

Valentin 对实用且准确的湿度测量方法的探索始于使用 “air pocket” 相对湿度传感器。这些微型 (3mm × 3mm) 微芯片传感器可测量空气湿度值,并且可以轻松嵌入砖砌体中。

“air pocket”微芯片传感器

一般假设是,air pocket 相对湿度传感器的湿度值(通常在 50% 到 100% 之间变化)与由小芯确定的墙壁实际(重量)含水量之间存在直接且可识别的相关性砖块样品,其变化范围为 2%(空气干燥)到 15%(潮湿)或更多。

“但事情很少如此简单,经过几个月的研究,我们发现了一个主要问题。” Valentin 说。

问题是,即使墙壁的含水量很低,嵌入砖石中的 air pocket 传感器也会迅速饱和到接近 100% RH,并无限期地停留在该水平。

“多项实验证明了这种行为”,Valentin 说道,“而且很明显,当砖块的重量含水量超过 0.5% 时,相对湿度传感器就会饱和,此后不再显示任何湿度变化。”

这意味着在现实条件下,干砖的含水量很少低于 1-2%,air pocket传感器不是一个可行的解决方案,不能用于表面下湿度测量。

寻找有效的方法

鉴于这些结果,必须找到一种新的有效的湿度测量方法,这促使 Valentin 探索各种土壤湿度传感器解决方案作为潜在的替代方案。

“尽管土壤和砖石之间存在明显的纹理差异,但也存在一些显着的相似之处,”他说,“因此我决定尽可能学习有关土壤水分测量技术的知识,以期有可能使用它。”

Valentin 阅读了一些比较多种土壤水分测量技术和制造商的研究,(在广泛测试了各种土壤传感器之后)随后选择了 SM150T 土壤水分温度传感器。

SM150T 土壤水分温度传感器和 GP2 数据采集器

“SM150T 的几个重要特性使其成为该应用的首选传感器”他说,

“首先,它的尺寸紧凑——许多替代品都很大而且笨拙,因此难以轻松有效地安装到墙壁上。

其次,简单的两针设计——比三针或四针设计更容易安装,在三针或四针设计中,精确定位钻孔是一项棘手且容易出错的活动。

第三,也是最重要的一点, 效果非常好。这在我们最初的(非常低湿度环境)试验中很快就变得明显,其中传感器能够检测和跟踪砖砌体中由于周围蒸汽含量变化而产生的极小的湿度变化。我对这款传感器的高灵敏度感到由衷的惊讶和兴奋。”

来自 Valentin 研究的 SM150T 传感器砖块湿度数据

极端条件下的性能

另一个令 Valentin 印象深刻的功能是,传感器在极端高湿度和高盐度条件下也能很好地工作。

“盐度是测量历史砖砌体湿度的关键因素,因为蒸发的水分通常会在砖石结构内留下明显的盐沉积物,”他说。

“SM150T 传感器使我能够创建补偿模型(在随附的 GP2 数据采集器内),该模型可以有效纠正高盐含量可能对湿度读数准确性产生的任何异常现象。

这是可能的,因为 SM150T 在非常高的湿度和盐度水平下仍能保持功能(并提供输出读数),例如在完全饱和的沙子中以及许多盐度不断增加的溶液中。这使我能够获得创建有效校正模型所需的数据。

SM150T 传感器在饱和砂土中

我试用的其他土壤水分传感器即使在中等水平的盐度和饱和度下也无法运行——基本上呈扁平状态,并且无法提供连续的测量数据。”

除了能够补偿高盐度影响的湿度读数外,Valentin 还发现 GP2 数据采集器对他的研究体系还有其他好处,指出其坚固性、防风雨性和防止数据丢失的非易失性存储器对他的现场监测实验研究具有真正的价值。

“这是一套非常合适、一劳永逸的组合”他说。

结论

现在,Valentin 已经找到了一种有效的湿度测量解决方案,他正在将其用作进一步开发创新技术的工具,以优化建筑墙壁(历史和现代)的健康状况。

三个 SM150T 测量砖块湿度-数据由 GP2 数据记录仪记录

“我目前正在尝试一些非常令人兴奋的新方法来控制砖砌体的湿度水平。”他解释说,

“这些非侵入性技术的核心是影响墙壁周围电磁场的变化。随后对墙壁表面电荷的操纵可以从砖石内部释放低水平的水分,使潮湿的墙壁变得干燥。

值得注意的是,除了许多其他好处外,消除潮湿还可以提高建筑物的隔热性能。干燥的建筑物热损失较少。

鉴于当前的能源危机,这是一个重要的研究领域 - 事实证明,Delta-T Devices 设备是我正在进行的调查中的一个非常重要的元素,持续的(售前和售后)技术支持、技术质量也是如此。这是非常出色的。

我当然会鼓励科学界研究建筑材料的湿度,无论是表面水还是湿气进入,使用这种传感器技术——因为它有效并且可以针对土壤以外的其他类型的材料进行校准。”