便攜式太陽(yáng)光譜反射儀

摘 要 
      建筑領(lǐng)域是我國(guó)社會(huì)耗能大戶(hù)，能源危機(jī)明顯加劇，國(guó)家對(duì)建筑節(jié)能領(lǐng)域非常重視，太陽(yáng)反射比是建筑反射隔熱涂料評(píng)價(jià)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(duì)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(yáng)光譜反射儀為例，介紹在建筑反射隔熱涂料太陽(yáng)反射比檢測(cè)中的應(yīng)用。 

1. 引言

圖1 AvaSR-96便攜式太陽(yáng)光譜反射儀        建筑反射隔熱涂料對(duì)太陽(yáng)光具有高反射率，能將大部分太陽(yáng)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(yáng)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(guó)際上流行的建筑節(jié)能技術(shù)，廣泛地應(yīng)用于美國(guó)，歐洲及日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，近幾年在我國(guó)的應(yīng)用也逐漸多了起來(lái)，國(guó)家出臺(tái)了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范對(duì)此類(lèi)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(gè)指標(biāo)是太陽(yáng)反射比和半球發(fā)射率，其檢測(cè)工作主要是在實(shí)驗(yàn)室完成，而現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)部分則沒(méi)有涉及，建筑實(shí)際工程中使用的建筑熱反射涂料是否合格呢？問(wèn)題就出現(xiàn)了，有可能存在送檢的樣品各項(xiàng)性能指標(biāo)較好，而實(shí)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(chǎng)的良性發(fā)展，太陽(yáng)反射比現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的環(huán)節(jié)就顯得尤為重要，將與實(shí)驗(yàn)室結(jié)果進(jìn)行對(duì)比共同對(duì)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(cè)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(cè)標(biāo)準(zhǔn)》，圍繞便攜式光譜反射儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)展開(kāi)工作，確定了《建筑熱反射涂料節(jié)能檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(cè)標(biāo)準(zhǔn)》完成送審稿。 
 
2. 測(cè)量原理和方法      根據(jù)JGJ/T287-2013《建筑熱反射涂料節(jié)能檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》，我們開(kāi)發(fā)了AvaSR-96型便攜式太陽(yáng)光譜反射儀，儀器主機(jī)主要包括以下幾個(gè)部分：（1）       可見(jiàn)光通道光譜儀：用于測(cè)試350-1100nm的反射光譜；（2）       近紅外通道光譜儀：用于測(cè)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(hào)采集；（5）       計(jì)算機(jī)：用于數(shù)據(jù)采集和儀器控制；（6）       無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)：用于無(wú)線(xiàn)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(mǎn)足戶(hù)外測(cè)量需求。

圖2  太陽(yáng)反射比測(cè)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(cè)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，太陽(yáng)反射比的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)應(yīng)采用光譜法或輻射積分法，戶(hù)外測(cè)試可采用相對(duì)光譜法。相對(duì)光譜法有2種：（1）分光光度計(jì)法；（2）光纖光譜法。       AvaSR-96型便攜式太陽(yáng)光譜反射儀是采用光纖光譜技術(shù)，專(zhuān)門(mén)用于建筑反射隔熱涂料太陽(yáng)反射比的戶(hù)外現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。   

3. 儀器介紹

                                                                                          圖3  AvaSR-96便攜式太陽(yáng)光譜反射儀     

AvaSR-96便攜式太陽(yáng)光譜反射儀是專(zhuān)門(mén)針對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T287《建筑熱反射涂料節(jié)能檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，波長(zhǎng)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(chǎng)太陽(yáng)反射比測(cè)量，同時(shí)也適用于涂料、油漆等材料的配方研發(fā)及生產(chǎn)測(cè)試，可以同時(shí)面向工程現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)。

AvaSR-96便攜式太陽(yáng)光譜反射儀具有性?xún)r(jià)比高，測(cè)量快速、準(zhǔn)確，操作簡(jiǎn)單，攜帶方便等特點(diǎn)，配有完善工程現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試附件，除了太陽(yáng)反射比測(cè)量，還可用于色度學(xué)測(cè)量。

性能特點(diǎn)

1.     熱反射涂料太陽(yáng)反射比測(cè)量專(zhuān)用光譜分析軟件，軟件具有計(jì)算建筑太陽(yáng)反射比、反射顏色、建筑節(jié)能效果和出具測(cè)試報(bào)告的功能，可以智能提示測(cè)試天氣和采樣個(gè)數(shù)，可實(shí)時(shí)查看原始數(shù)據(jù)點(diǎn)和96個(gè)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)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(cè)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(guó)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(shí)時(shí)測(cè)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(shí)顯示R,G,B 顏色圖像，并可計(jì)算與參考顏色的色差

4.     軟件具有自動(dòng)根據(jù)涂料太陽(yáng)反射比和半球發(fā)射率數(shù)據(jù)核算每小時(shí)、每天、每月、每年的節(jié)約電量，計(jì)算出標(biāo)煤節(jié)煤量

5.     手柄式專(zhuān)用測(cè)試探頭；實(shí)時(shí)便攜貼墻測(cè)量

6.     光譜數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)傳輸，實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)量

7.     太陽(yáng)反射比數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)顯示，可自定義太陽(yáng)反射比檢測(cè)范圍；判定合格率

8.     針對(duì)不同涂料厚度(h=2.0、1.5、1.0、0.5mm)；符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的專(zhuān)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(hù)外建筑物外墻測(cè)試

 圖5 AvaSR-96測(cè)試軟件界面 

4. 測(cè)試熱反射涂料樣品       

現(xiàn)有某客戶(hù)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(yáng)光譜反射儀，來(lái)實(shí)測(cè)一下他們的太陽(yáng)反射比。

圖6 AvaSR-96測(cè)試太陽(yáng)反射比

熱反射涂料樣品的測(cè)試結(jié)果      

經(jīng)過(guò)測(cè)試，我們發(fā)現(xiàn)，AvaSR-96便攜式太陽(yáng)光譜反射儀的測(cè)量結(jié)果與客戶(hù)提供的數(shù)據(jù)一致，這說(shuō)明AvaSR-96測(cè)量準(zhǔn)確，可以同時(shí)面向工程現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)。

結(jié)論

      荷蘭AvaSR-96便攜式太陽(yáng)光譜反射儀具有性?xún)r(jià)比高，測(cè)量快速、準(zhǔn)確，操作簡(jiǎn)單，攜帶方便等特點(diǎn)，配有完善的工程現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試附件，除了太陽(yáng)反射比測(cè)量，還可用于色度學(xué)測(cè)量，并可擴(kuò)展玻璃透過(guò)率測(cè)量。目前，AvaSR-96便攜式太陽(yáng)光譜反射儀已經(jīng)得到行業(yè)內(nèi)多家研究所和檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的認(rèn)可，并正在向全國(guó)各省市的建筑材料研究院推廣。