介紹分光光度計和紅外光譜儀在夏熱冬暖地區(qū)使用的節(jié)能建材光學(xué)性能的檢測應(yīng)用,，重點對檢測方法中的光譜圖 原理和計算規(guī)程進行詳盡分析,并進一步探討光譜檢測技術(shù)在未來新型建材檢測領(lǐng)域的應(yīng)用,。
0.引言
在節(jié)能建材光學(xué)性能檢測工作中，分光光度計和 紅外光譜儀發(fā)揮越來越重要的作用,。按照廣東省和深 圳特區(qū)有關(guān)建筑節(jié)能施工質(zhì)量驗收規(guī)范的要求,，要對不 同工程部位所使用的節(jié)能材料的相關(guān)性能進行進場復(fù) 驗，包括門窗和幕墻工程中所使用的單層和多層玻璃的 可見光透射比,、遮陽系數(shù),；節(jié)能改造工程中貼膜玻璃的 紫外線透射比；墻體節(jié)能工程中所使用的熱反射隔熱涂 料的太陽反射比和淺色瓷磚面的太陽輻射吸收系數(shù),。通 過紫外/可見/近紅外分光光度計和傅立葉紅外光譜儀的聯(lián)合使用,，對全太陽光譜透射反射進行分析，成為生產(chǎn) 和科研的有力測試手段。筆者多年來一直從事建材檢測 新技術(shù)的研發(fā)工作,，對于分光光度計和紅外光譜儀在亞 熱帶地區(qū)建筑節(jié)能材料檢測的應(yīng)用技術(shù)進行了探討,，積 累了寶貴的經(jīng)驗。
1.儀器介紹
1.1紫外/可見/近紅外分光光度計
紫外/可見分光光度計配置雙光束,、雙單色器比 率式系統(tǒng),，波長范圍為175~3 300 nm，波長精度高 0.08nm,。整個光學(xué)系統(tǒng)均采用全息刻線光柵,，切光系統(tǒng) 為四區(qū)分段的扇形信號收集的斬波器技術(shù)，黑區(qū)/樣品/黑區(qū)/參比循環(huán),。光源安裝預(yù)校準(zhǔn)并可自動切換的碘鎢 燈與氘燈,，在整個紫外/可見區(qū)配備高靈敏度的光電倍增 管。標(biāo)配150 mm積分球及成品玻璃樣片,。
1.2傅立葉紅外光譜儀
傅里葉變換紅外光譜儀與色散型紅外分光的原理 不同,，傅里葉變換紅外光譜儀是基于對干涉后的紅外 光進行傅里葉變換的原理而開發(fā)的紅外光譜儀，主要 由紅外光源,、光闌,、干涉儀（分束器、動鏡,、定鏡）,、樣 品室、檢測器以及各種紅外反射鏡,、激光器,、控制電路 板和電源組成。波數(shù)范圍為7 800-350 cm-1,，波數(shù)精 度優(yōu)于0.01 cm-1,。干涉儀從根本上消除了標(biāo)準(zhǔn)干涉儀無 法避免的動鏡傾斜和切變的影響，無動態(tài)錯誤,、無需校 正,。標(biāo)配標(biāo)準(zhǔn)反射鏡片作為參比標(biāo)準(zhǔn)。
2.節(jié)能建材光學(xué)檢測中的應(yīng)用
2.1低轄射鍍膜玻璃
低輻射鍍膜玻璃（“Low-E”玻璃）具有較高的近 紅外反射率和可見光透過率,，在保證充足陽光透射到室 內(nèi)的同時,，降低建筑能耗，提高熱舒適性,。在夏熱冬暖 地區(qū)的節(jié)能工程驗收時需對可見光透射比和遮陽系數(shù) 進行進場復(fù)驗,。
2.1.1可見光透射比和遮陽系數(shù)的測試步驟（見圖1)
2.1.2低輻射鍍膜玻璃典型光譜組圖
分析圖2~4可知，低輻射鍍膜玻璃在近紅外波段 反射率增加,，有效阻擋太陽光近紅外波長進入室內(nèi),，降升溫影響,，在遠(yuǎn)紅外波段反射率增加，輻射率減 低,，降低進入室內(nèi)的熱量,，同時低輻射鍍膜玻璃具有較 低的可見光反射，保證室內(nèi)的采光要求,。
結(jié)果計算
1)可見光透射比如式（1)所示,。
式中：D為D65標(biāo)準(zhǔn)光源的相對光譜功率分布；rU)為 玻璃透射比的光譜數(shù)據(jù),；KU)為人眼的視見函數(shù),。
2)遮陽系數(shù)SCcg如式（2)所示式中：g為玻璃的太陽光總透射比。
2.2建筑用反射隔熱涂料
建筑用反射隔熱涂料是指具有較高太陽熱反射比 和半球發(fā)射率,，可以達到明顯隔熱效果的涂料,。與普通 涂料相比，當(dāng)采用反射隔熱涂料時，增加了墻體的隔熱 保溫性能,，該增加的隔熱保溫性能依據(jù)其節(jié)能效果折算 為反射隔熱涂料等效涂料熱阻，作為計算屋頂和外墻總 熱阻的當(dāng)量熱阻附加值,。
2.2.1檢驗方法
測試條件,。試驗室環(huán)境應(yīng)清潔、整齊,，無腐蝕性 氣體,，無強磁場和電磁波干擾；溫度為15~25 V,，相對 濕度一般為20 %~60 %,，氣壓為試驗室氣壓。
試件制備[21,。將涂料在容器中充分?jǐn)嚢杌旌暇?勻,，用線棒涂布器或刮板分兩道涂覆在1 mm厚的鋁合 金板表面，涂層干膜厚度為200~300 fim,，要求涂層平 整,，無氣泡、裂紋等缺陷,。涂布兩道的時間間隔水性產(chǎn) 品為6 h,，溶劑性產(chǎn)品為24 h，養(yǎng)護時間為168 h,，終的 試件尺寸為40 mmX40 mm,。
試驗步驟。①測試前準(zhǔn)備：接通設(shè)備電源,，預(yù)熱 約20 min,；把標(biāo)準(zhǔn)白板安裝在積分球試件孔處。②測 試：確認(rèn)儀器處于正常狀態(tài)；設(shè)定儀器工作參數(shù),，在儀器 規(guī)定的波長范圍內(nèi)進行基線掃描,；將試件安裝在積分球 試樣孔處；在同波長范圍內(nèi)進行相對于標(biāo)準(zhǔn)白板的試樣 光譜反射比掃描,，得出試件相對于標(biāo)準(zhǔn)白板的光譜反射 比曲線,。
2.2.2反射隔熱涂料反射典型光譜圖（見圖5)
圖5是試驗室任選一種薄層隔熱反射涂料的反射 光譜圖。由光譜曲線可見涂料能對400 ~ 2 500 nm范圍的太 陽紅外線和紫外線進行高反射,，不讓太陽的熱量在物體表 面進行累積升溫,，又能自動進行熱量輻射散熱降溫。
試驗結(jié)果計算
應(yīng)用儀器的數(shù)據(jù)處理功能對數(shù)據(jù)進行處理和修 正,，得到反射比的值,，如式（3)所示。
式中：為試件的太陽反射比,，至0.01;凡,.為波長 為1時試件的光譜反射比,；Es (X,)為在波長1處太陽輻 射照度的光譜密集度，W/m2 • nm,； AX,為波長間隔A人•= (XM-X,_)) /2,，nm； n為波長 200 ~2 600 nm 范圍內(nèi)測試 點數(shù)目,，一般應(yīng)不少于50點,。
2.3建筑外表面材料
建筑外表面材料主要指淺色外表面光滑飾面，例 如瓷磚,、聚碳酸酯（PC)中空板等,。參照夏熱冬暖地區(qū) 居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，墻體,、屋面外表面的太陽輻射 吸收系數(shù)的低限值應(yīng)取0.7,。當(dāng)建筑屋頂和外墻采用 反射隔熱飾面（p<0.6)時，其計算用的太陽輻射吸收系 數(shù)應(yīng)取修正值,，且不得重復(fù)計算其當(dāng)量附加熱阻,。
2.3.1 檢驗方法
本方法是一種光譜反射比的測試法。任取1塊 試樣,，利用瓷磚切割機將外墻面磚切割成100 mmX 100 mm的正方形試件,。將試件安裝在積分球試樣孔處， 在同波長范圍內(nèi)進行相對于標(biāo)準(zhǔn)白板的試樣光譜反射比 掃描,，得出試件相對于標(biāo)準(zhǔn)白板的光譜反射比曲線,。
2.3.2淺色面瓷磚反射典型光譜圖（見圖6)
由圖6可知淺色面瓷磚同樣具有較高的太陽反射 比，因而得出較低的太陽吸收比,，符合圍護結(jié)構(gòu)飾面的節(jié)能設(shè)計要求,。
試驗結(jié)果計算
應(yīng)用儀器的數(shù)據(jù)處理功能對數(shù)據(jù)進行處理和修 正,，得到反射比的值。按公式（4)計算試件太陽反
射比,。
^ pi,Es(Ai)AA!
P' = ^ (4)
兒)A 兒.
/=1
式中：Ps為試件的太陽反射比,；pu為波長為時試件的 光譜反射比；EsU)為在波長人處太陽輻射照度的光譜 密集度,，W/m2 • nm,；隊為波長間隔H) /2， nm,； n為波長200~2 600 nm范圍內(nèi)測試點數(shù)目,，一般 應(yīng)不少于50點。
外墻磚為不透明試件,，太陽吸收比按公式（5) 計算,。
as=1-Ps (5)
式中：as為試件的太陽吸收比，至0.01,。
3.結(jié)論
對分光光度計測得可見光波長范圍和紅外光譜儀
測得遠(yuǎn)紅外波長范圍的光譜圖聯(lián)立分析,，通過定積分計 算測定全太陽光譜范圍內(nèi)的可見光透射比、太陽光直接 透射比,、太陽能總透射比,、紫外線透射比以及有關(guān)光學(xué) 參數(shù),，這一光譜測試技術(shù)規(guī)程在冬暖夏熱地區(qū)節(jié)能型建 筑材料工程驗收檢驗中發(fā)揮著重要作用,。
分光光度計及紅外光譜儀除了應(yīng)用在節(jié)能建材的 光學(xué)檢測外，在建材領(lǐng)域的化學(xué)分析,、測色方面也有新 的應(yīng)用項目,，例如室內(nèi)裝修材料中有害物質(zhì)含量的檢 測、陶瓷色差分析等,，相信隨著科學(xué)技術(shù)的進步和對儀 器檢測技術(shù)的不斷探索,，分光光度計及紅外光譜儀在建 筑材料檢測方面的用途會更加廣泛。
(空格分隔,最多3個,單個標(biāo)簽最多10個字符)
14
立即詢價
您提交后,，專屬客服將第一時間為您服務(wù)