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分光光度计在夏热冬暖地区 节能建材光学性能检测中的应用
发布时间:2018-11-24 点击次数:289次

介绍分光光度计和红外光谱仪在夏热冬暖地区使用的节能建材光学性能的检测应用,重点对检测方法中的光谱图 原理和计算规程进行详尽分析,并进一步探讨光谱检测技术在未来新型建材检测领域的应用。

在节能建材光学性能检测工作中,分光光度计和 红外光谱仪发挥越来越重要的作用。按照广东省和深 圳特区有关建筑节能施工质量验收规范的要求,要对不 同工程部位所使用的节能材料的相关性能进行进场复 验,包括门窗和幕墙工程中所使用的单层和多层玻璃的 可见光透射比、遮阳系数;节能改造工程中贴膜玻璃的 紫外线透射比;墙体节能工程中所使用的热反射隔热涂 料的太阳反射比和浅色瓷砖面的太阳辐射吸收系数。通 过紫外/可见/近红外分光光度计和傅立叶红外光谱仪的联合使用,对全太阳光谱透射反射进行分析,成为生产 和科研的有力测试手段。笔者多年来一直从事建材检测 新技术的研发工作,对于分光光度计和红外光谱仪在亚 热带地区建筑节能材料检测的应用技术进行了探讨,积 累了宝贵的经验。

1 仪器介绍

1.1 紫外/可见/近红外分光光度计 紫外/可见分光光度计配置双光束、双单色器比 率式系统,波长范围为 175~3 300 nm,波长精度最高 0.08 nm。整个光学系统均采用全息刻线光栅,切光系统 为四区分段的扇形信号收集的斩波器技术,黑区/样品/黑区/参比循环。光源安装预校准并可自动切换的碘钨 灯与氘灯,在整个紫外/可见区配备高灵敏度的光电倍增 管。标配 150 mm 积分球及成品玻璃样片。 1.2 傅立叶红外光谱仪 傅里叶变换红外光谱仪与色散型红外分光的原理 不同,傅里叶变换红外光谱仪是基于对干涉后的红外 光进行傅里叶变换的原理而开发的红外光谱仪,主要 由红外光源、光阑、干涉仪(分束器、动镜、定镜)、样 品室、检测器以及各种红外反射镜、激光器、控制电路 板和电源组成。波数范围为 7 800~350 cm-1 ,波数精 度优于 0.01 cm-1 。干涉仪从根本上消除了标准干涉仪无 法避免的动镜倾斜和切变的影响,无动态错误、无需校 正。标配标准反射镜片作为参比标准。 2 节能建材光学检测中的应用 2.1 低辐射镀膜玻璃 低辐射镀膜玻璃(“Low-E”玻璃)具有较高的近 红外反射率和可见光透过率,在保证充足阳光透射到室 内的同时,降低建筑能耗,提高热舒适性。在夏热冬暖 地区的节能工程验收时需对可见光透射比和遮阳系数 进行进场复验。

2.1.2 低辐射镀膜玻璃典型光谱组图 分析图 2~4 可知,低辐射镀膜玻璃在近红外波段 反射率增加,有效阻挡太阳光近红外波长进入室内,降 低其升温影响,在远红外波段反射率增加,辐射率减 低,降低进入室内的热量,同时低辐射镀膜玻璃具有较 低的可见光反射,保证室内的采光要求。

2.1.2 低辐射镀膜玻璃典型光谱组图 分析图 2~4 可知,低辐射镀膜玻璃在近红外波段 反射率增加,有效阻挡太阳光近红外波长进入室内,降 低其升温影响,在远红外波段反射率增加,辐射率减 低,降低进入室内的热量,同时低辐射镀膜玻璃具有较 低的可见光反射,保证室内的采光要求。

试验室任选一种薄层隔热反射涂料的反射 光谱图。由光谱曲线可见涂料能对 400~2 500 nm 范围的太 阳红外线和紫外线进行高反射,不让太阳的热量在物体表 面进行累积升温,又能自动进行热量辐射散热降温。 2.2.3 试验结果计算 应用仪器的数据处理功能对数据进行处理和修 正,得到反射比的值,如式(3)所示。 (3) 式中:ρs为 试件的太阳反射比,至0.01;ρλi 为 波长 为λi时试件的光谱反射比;Es(λi )为在波长λi处太阳辐 射照度的光谱密集度,W/m2 • nm;Δλi为波长间隔Δλi = (λi+1-λi-1 )/2,nm;n 为 波长 200~2 600 nm 范围内测试 点数目,一般应不少于 50 点。 2.3 建筑外表面材料 建筑外表面材料主要指浅色外表面光滑饰面,例 如瓷砖、聚碳酸酯(PC)中空板等。参照夏热冬暖地区 居住建筑节能设计标准,墙体、屋面外表面的太阳辐射 吸收系数的最低限值应取 0.7。当建筑屋顶和外墙采用 反射隔热饰面(ρ<0.6)时,其计算用的太阳辐射吸收系 数应取修正值,且不得重复计算其当量附加热阻。 2.3.1 检验方法[3] 本方法是一种光谱反射比的测试法。任取 1 块 试样,利用瓷砖切割机将外墙面砖切割成 100 mm× 100 mm 的正方形试件。将试件安装在积分球试样孔处, 在同波长范围内进行相对于标准白板的试样光谱反射比 扫描,得出试件相对于标准白板的光谱反射比曲线。 

 


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