便攜式太陽光譜反射儀
摘 要
建筑領(lǐng)域是我國社會耗能大戶，能源危機(jī)明顯加劇，國家對建筑節(jié)能領(lǐng)域非常重視，太陽反射比是建筑反射隔熱涂料評價中的重要參數(shù)指標(biāo)，也關(guān)系到建筑物的節(jié)能效果，因此對于建筑熱反射隔熱涂料的反射隔熱機(jī)理的研究顯得非常重要。本文以荷蘭Avantes公司的AvaSR-96便攜式太陽光譜反射儀為例，介紹在建筑反射隔熱涂料太陽反射比檢測中的應(yīng)用。
1. 引言
圖1 AvaSR-96便攜式太陽光譜反射儀 建筑反射隔熱涂料對太陽光具有高反射率，能將大部分太陽光反射，又能把建筑物表面的熱量輻射到天空中去，降低其表面溫度。從而降低太陽光及熱輻射熱造成的建筑物內(nèi)部溫度上升，節(jié)約電能，是國際上流行的建筑節(jié)能技術(shù)，廣泛地應(yīng)用于美國，歐洲及日本等發(fā)達(dá)國家，近幾年在我國的應(yīng)用也逐漸多了起來，國家出臺了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范對此類產(chǎn)品的推廣和應(yīng)用加以規(guī)范，如GB/T 25261-2010《建筑用反射隔熱涂料》，JG/T 235-2008 《建筑反射隔熱涂料》，JC/T 1040-2007《建筑外表面用熱反射隔熱涂料》和一些地方標(biāo)準(zhǔn)。其中有關(guān)節(jié)能性能的兩個指標(biāo)是太陽反射比和半球發(fā)射率，其檢測工作主要是在實驗室完成，而現(xiàn)場檢測部分則沒有涉及，建筑實際工程中使用的建筑熱反射涂料是否合格呢？問題就出現(xiàn)了，有可能存在送檢的樣品各項性能指標(biāo)較好，而實際工程中出現(xiàn)以次充好的可能性，為了杜絕這種情況的發(fā)生，規(guī)范和促進(jìn)建筑熱反射涂料市場的良性發(fā)展，太陽反射比現(xiàn)場檢測的環(huán)節(jié)就顯得尤為重要，將與實驗室結(jié)果進(jìn)行對比共同對工程質(zhì)量進(jìn)行有效監(jiān)督。 2008年6月-12月 華南理工建筑節(jié)能中心，組建《建筑熱反射涂料節(jié)能檢測標(biāo)準(zhǔn)》編制工作小組。2009年9月-2010年10月 根據(jù)由華南理工大學(xué)建筑節(jié)能研究中心主編的JGJ/T287-2013《建筑熱反射涂料節(jié)能檢測標(biāo)準(zhǔn)》，圍繞便攜式光譜反射儀現(xiàn)場測量標(biāo)準(zhǔn)展開工作，確定了《建筑熱反射涂料節(jié)能檢測標(biāo)準(zhǔn)》現(xiàn)場測量標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容。2012年6月 華南理工大學(xué)建筑節(jié)能研究中心主編 JGJ/T287-2013《建筑熱反射涂料節(jié)能檢測標(biāo)準(zhǔn)》完成送審稿。
2. 測量原理和方法 根據(jù)JGJ/T287-2013《建筑熱反射涂料節(jié)能檢測標(biāo)準(zhǔn)》，我們開發(fā)了AvaSR-96型便攜式太陽光譜反射儀，儀器主機(jī)主要包括以下幾個部分：（1） 可見光通道光譜儀：用于測試350-1100nm的反射光譜；（2） 近紅外通道光譜儀：用于測試1000-2500nm的反射光譜；（3） 光源和積分球：鹵鎢燈光源，用于照明和采集反射光譜；（4） 手柄式探頭：用于光譜信號采集；（5） 計算機(jī)：用于數(shù)據(jù)采集和儀器控制；（6） 無線通信系統(tǒng)：用于無線數(shù)據(jù)傳輸，方便遠(yuǎn)程操作；（7） 供電系統(tǒng)：大容量電池滿足戶外測量需求。
圖2 太陽反射比測試原理圖（摘自JGJ/T287-2013）
根據(jù)JGJ/T287-2013《建筑熱反射涂料節(jié)能檢測標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，太陽反射比的實驗室檢測應(yīng)采用光譜法或輻射積分法，戶外測試可采用相對光譜法。相對光譜法有2種：（1）分光光度計法；（2）光纖光譜法。 AvaSR-96型便攜式太陽光譜反射儀是采用光纖光譜技術(shù)，專門用于建筑反射隔熱涂料太陽反射比的戶外現(xiàn)場測試。
3. 儀器介紹
圖3 AvaSR-96便攜式太陽光譜反射儀
AvaSR-96便攜式太陽光譜反射儀是專門針對國家標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T287《建筑熱反射涂料節(jié)能檢測標(biāo)準(zhǔn)》開發(fā)的產(chǎn)品，波長范圍350-2500 nm，主要用于建筑節(jié)能領(lǐng)域外墻熱反射涂料、節(jié)能玻璃、油漆、金屬等材料的現(xiàn)場太陽反射比測量，同時也適用于涂料、油漆等材料的配方研發(fā)及生產(chǎn)測試，可以同時面向工程現(xiàn)場檢測和實驗室檢測。
AvaSR-96便攜式太陽光譜反射儀具有性價比高，測量快速、準(zhǔn)確，操作簡單，攜帶方便等特點(diǎn)，配有完善工程現(xiàn)場測試附件，除了太陽反射比測量，還可用于色度學(xué)測量。
性能特點(diǎn)
1. 熱反射涂料太陽反射比測量專用光譜分析軟件，軟件具有計算建筑太陽反射比、反射顏色、建筑節(jié)能效果和出具測試報告的功能，可以智能提示測試天氣和采樣個數(shù)，可實時查看原始數(shù)據(jù)點(diǎn)和96個標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)點(diǎn)，獨(dú)有管理員功能可確保數(shù)據(jù)安全
2. 支持國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)，如：GBT 25261-2010《建筑用反射隔熱涂料》；JGJ/T287-2012《建筑熱反射涂料檢測標(biāo)準(zhǔn)》；JG/T235-2014《建筑反射隔熱涂料》；JC/T1040-2007《建筑外表面用熱反射隔熱涂料》；美國ASTM C1549-2009；以及廣東省 DBJ15-75-2010、海南省DBJ/46-023-2012、上海市DGTJ 08-2200-2016、安徽省DB34/T1505-2011、重慶市DBJ/T50-076-2008、廣西DBJ/T45-001-2013、江蘇省JG/T026-2009、江西省DB36/J009-2012/T、四川省DBJ51/T021-2013等地方應(yīng)用技術(shù)規(guī)程及標(biāo)準(zhǔn)。
3. 可以實時測量CIE1931和CIE1964顏色參數(shù)；X, Y, Z, x, y, z, L, a*, b*, H, C, u, v;可以同時顯示R,G,B 顏色圖像，并可計算與參考顏色的色差
4. 軟件具有自動根據(jù)涂料太陽反射比和半球發(fā)射率數(shù)據(jù)核算每小時、每天、每月、每年的節(jié)約電量，計算出標(biāo)煤節(jié)煤量
5. 手柄式專用測試探頭；實時便攜貼墻測量
6. 光譜數(shù)據(jù)無線傳輸，實現(xiàn)無線遠(yuǎn)程測量
7. 太陽反射比數(shù)據(jù)實現(xiàn)顯示，可自定義太陽反射比檢測范圍；判定合格率
8. 針對不同涂料厚度(h=2.0、1.5、1.0、0.5mm)；符合國家標(biāo)準(zhǔn)的專用積分球定位片
9. 主機(jī)防塵防水，安全可靠；
10. 耐沖擊儀器箱（拉桿式），攜帶方便。
圖4 AvaSR-96用于戶外建筑物外墻測試
圖5 AvaSR-96測試軟件界面
4. 測試熱反射涂料樣品
現(xiàn)有某客戶提供的反射隔熱涂料樣板，其中A#和B#樣品為高反射比樣品，C#樣品為低反射比樣品，現(xiàn)在我們用AvaSR-96便攜式太陽光譜反射儀，來實測一下他們的太陽反射比。
圖6 AvaSR-96測試太陽反射比
熱反射涂料樣品的測試結(jié)果
經(jīng)過測試，我們發(fā)現(xiàn)，AvaSR-96便攜式太陽光譜反射儀的測量結(jié)果與客戶提供的數(shù)據(jù)一致，這說明AvaSR-96測量準(zhǔn)確，可以同時面向工程現(xiàn)場檢測和實驗室檢測。
結(jié)論
荷蘭AvaSR-96便攜式太陽光譜反射儀具有性價比高，測量快速、準(zhǔn)確，操作簡單，攜帶方便等特點(diǎn)，配有完善的工程現(xiàn)場測試附件，除了太陽反射比測量，還可用于色度學(xué)測量，并可擴(kuò)展玻璃透過率測量。目前，AvaSR-96便攜式太陽光譜反射儀已經(jīng)得到行業(yè)內(nèi)多家研究所和檢驗機(jī)構(gòu)的認(rèn)可，并正在向全國各省市的建筑材料研究院推廣。