建筑玻璃太阳辐射吸收系数实例计算.docx

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建筑玻璃太阳辐射吸收系数实例计算

太阳辐射吸收系数检验方法设计实例

王治强

随着人类社会的不断进步,建筑设计理念的不断提升,现代建筑在资源利用、节约能源、环境协调、有益健康等方面提出了前所未有的新要求。

根据“十一五”期间的规划，我国新建建筑将全面实行50%的节能设计标准，我们南方地区更要求达到65%的国家标准。

因此掌握玻璃的节能特性和节能检验至关重要。

下面通对建筑节能玻璃的太阳辐射吸收系数这门新的检验技术进行实例计算，此计算实例可作为建筑玻璃太阳辐射吸收系数的常规检验。

一、检验标准

GB/T2680－94JGJ/T151－2008JC/T1040－2007

二、检验前准备工作：

1、试样的选取

为了检验计算的准确性，对试样的制取进行严格筛选

（1）一般建筑玻璃和单层玻璃构件的试样，均采用同材质玻璃的切片；

（2）多层玻璃构件的试样，采用同材质单片玻璃切片的组合体。

（3）热反射隔热涂料试验所用基材为铝合金板，厚度不超过1mm，铝合金板制样表面不应有阳极氧化、着色等处理。

将涂料在容器中充分搅拌混合均匀，用涂布器或刮板分两道涂覆在铝合金板表面，涂层干膜厚度为200um-300um，要求涂层平整，无气泡、裂纹等缺陷。

涂布两道的时间间隔水性产品为6h，溶剂型产品为24h。

养护时时间168h。

最终的试样尺寸为40mm×40mm。

2、仪器设备和制剂

（1）紫外/可见/近红外分光光度计，测定光谱反射比时，配有镜面反射装置；

（2）傅立叶变换红外光谱仪；

3、固定参数的设定

根据标准GB/T2680－94各个参数的设定，此检验计算公式需要用的数值：

（1）波长范围。

紫外区:

280－380nm；可见区:

380－780nm；太阳光区:

350-1800nm；远红外区:

4.5－25μm。

（2）波长准确度。

紫外－可见区:

±1nm以内；近红外区:

±5nm以内；远红外区:

±0.2μm以内。

（3）光度测量准确度。

紫外－可见区1％以内，重复性0.5％；近红外区2％以内，重复性1％；远红外区2％以内，重复性1％。

（4）谱带半宽度。

紫外－可见区10nm以下；近红外区50nm以下；远红外区0.1μm以下。

（5）波长间隔。

紫外区:

5nm；可见区:

10nm；近红外区:

50nm或40nm；远红外区:

0.5μm。

4、照明和探测的几何条件

（1）光谱透射比测定中，照明光束的光轴与试样表面的法线的夹角不超过100，照明光束中任一光线与光轴的夹角不超过50。

采用垂直照明和探测的几何条件，表示为垂直/垂直，（缩写0/0）。

（2）光谱反射比测定中，照明光束的光轴与试样表面的法线的夹角不超过100，照明光束中任一光线与光轴的夹角不超过50。

采t0角照明和t0角探测的几何条件，表示为t0/t0，（缩写t/t）。

三、检验过程计算

目前为止暂时未有完善的太阳辐射吸收系数检验方法和直接计算方式，只能通过计算可见光透射比、可见光反射比、太阳光直接透射比、太阳光直接反射比、太阳能总透射比、紫外线反射比等检验结果间接计算出建筑玻璃太阳辐射吸收系数。

1、可见光透射比

可见光透射比用式计算：

τv≈

公式1

λ，nm

Dλ∙V（λ）∙∆λ

λ，nm

Dλ∙V（λ）∙∆λ

380

0.0000

590

8.3306

390

0.0005

600

5.3542

400

0.0030

610

4.8491

410

0.0103

620

3.1502

420

0.0352

630

2.0812

430

0.0948

640

1.3810

440

0.2274

650

0.8070

450

0.4192

660

0.4612

460

0.6663

670

0.2485

470

0.9850

680

0.1255

480

1.5189

690

0.0536

490

2.1336

700

0.0276

500

3.3491

710

0.0146

510

6.1393

720

0.0057

520

7.0523

730

0.0035

530

8.7990

740

0.0021

540

9.4427

750

0.0008

550

9.8077

760

0.0001

560

9.4306

770

0.0000

570

8.6891

780

0.0000

580

7.8994

-

-

表1标准照明体D65的相对光谱功率分布Dλ与明视觉光谱光视

表1中各个因素之间的关系为：

（1）当检验试样为单片玻璃或单层窗玻璃构件时，τ（λ）是实测可见光光谱透射比。

（2）当检验试样为双层窗玻璃构件时，τ（λ）用下式计算：

公式2

2、可见光反射比

可见光反射比，用下式计算：

ρv≈

公式3

（1）当检验试验为单片玻璃或单层窗玻璃构件，ρ（λ）是实测可见光反射比。

（2）当检验试样为双层窗玻璃构件，ρ（λ）用下式计算:

公式4

3、入射太阳光的分布

太阳光是指近紫外线、可见光和近红外线组成的辐射光，波长范围为300－2500nm。

太阳光透过大气层直接照射到受光物体上，而不包括地面、建筑物的反射、散射光。

太阳辐射光照射到窗玻璃上，入射部分为ψe，ψe又分成三部分：

透射部分――τeψe；

反射部分――ρeψe；

吸收部分――αeψe。

三者关系如下：

τe＋ρe＋αe＝1公式5

窗玻璃吸收部分αeψe以热对流方式通过窗玻璃向室外侧传递部分为q0τe,向室内侧

传递部分为qiτe,其中：

αe＝q0＋qi公式6

4、太阳光直接透射比

太阳光直接透射比用下式计算：

τv≈

公式7

λ，nm

Sλ，∆λ

λ，nm

Sλ，∆λ

350

0.026

700

0.046

380

0.032

740

0.041

420

0.050

780

0.037

460

0.065

900

0.139

500

0.063

1100

0.097

540

0.058

1300

0.058

580

0.054

1500

0.039

620

0.055

1700

0.026

660

0.049

1800

0.022

表2大气质量为1时，太阳光球辐射相对光谱分布Sλ和波长

表2中各个因素之间的关系为：

布Sλ乘以波长间隔∆λ

λ，nm

Sλ，∆λ

λ，nm

Sλ，∆λ

350

0.026

700

0.046

380

0.032

740

0.041

420

0.050

780

0.037

460

0.065

900

0.139

500

0.063

1100

0.097

540

0.058

1300

0.058

580

0.054

1500

0.039

620

0.055

1700

0.026

660

0.049

1800

0.022

表3P•Moon大气质量为2时，太阳光球辐射相对光谱分

表3中各个因素之间的关系为：

5、太阳光直接反射比

太阳光直接反射比用下式计算：

ρe≈

公式8

6、太阳光直接吸收比

（1）当检验试样为单片玻璃或单层窗玻璃构件时，单片玻璃或单层窗玻璃构件的太

阳光直接吸收比，必须首先测定出它们的太阳光直接透射比和太阳光直接反射比，用

式（7）计算。

（2）双层窗玻璃构件第一、第二片玻璃的太阳光直接吸收比双层窗玻璃构件第一片玻璃的太阳光直接吸收比用式（11）、式（12）、式（13）、式（14）计算：

αe1

（2）≈

公式9

α012（λ）＝α1（λ）＋

公式10

α1（λ）＝1－

公式11

α’1（λ）＝1－

公式12

α120（λ）＝

公式13

α2（λ）＝1－

公式14

7、半球辐射率

半球辐射率等于垂直辐射率乘以下面相应玻璃表面的系数：

未涂膜的平板玻璃表面，0.94；涂金属氧化物膜的玻璃表面，0.94；

涂金属膜或含有金属膜的多层涂膜的玻璃，1.0。

常见玻璃的半球辐射率见表4。

玻璃品种

半球辐射率εi

可见光透射比≤15％

可见光透射比>15％

普通透明玻璃

0.83

真空磁控阴极

0.45

0.70

溅射镀膜玻璃

0.45

0.70

离子镀膜玻璃

0.45

0.70

电浮法玻璃

-

0.83

表4半球辐射率εi

8、垂直辐射率

对于垂直入射的热辐射，其热辐射吸收率αh定为垂直辐射率，按下式计算：

αh＝1－

≈1－ρh公式15

ρh≈

公式16

波长，μm

Gλ

波长，μm

Gλ

4.5

0.0053

15.0

0.0281

5.0

0.0094

15.5

0.0266

5.5

0.0143

16.0

0.0252

6.0

0.0191

16.5

0.0238

6.5

0.0244

17.0

0.0225

7.0

0.0290

17.5

0.0212

7.5

0.0328

18.0

0.0200

8.0

0.0358

18.5

0.0189

8.5

0.0379

19.0

0.0179

9.0

0.0393

19.5

0.0168

9.5

0.0401

20.0

0.159

10.0

0.0402

20.5

0.0150

10.5

0.0399

21.0

0.0142

11.0

0.0392

21.5

0.0134

11.5

0.0382

22.0

0.0126

12.0

0.0370

22.5

0.0119

12.5

0.0356

23.0

0.0113

13.0

0.0342

23.5

0.0107

13.5

0.0327

24.0

0.0101

14.0

0.0311

24.5

0.0096

14.5

0.0296

25.0

0.0091

表5293K热辐射相对光谱分布G

9、太阳能总透射比

太阳能总透射比用下式计算：

g＝τe＋qi公式17

（1）当检验试样为单片玻璃或单层窗玻璃构件时，τe为单片玻璃或单层窗玻璃构

件的太阳光直接透射比，其qi用下式计算：

qi=

公式18

hi=3.6+

公式19

（1）当检验试样为双层玻璃构件时，τe双层玻璃构件的太阳光直接透射比，

其qi用下式计算：

qi=

公式20

10、遮蔽系数。

各种窗玻璃构件对太阳辐射热的遮蔽系数用下式计算：

Se=

公式21

11、紫外线透射比

紫外线透射比用下式计算：

τuv≈

公式22

λ，nm

Uλ•∆λ

λ，nm

Uλ•∆λ

297.5

0.00082

342.5

0.07454

302.5

0.00461

347.5

0.07601

307.5

0.01373

352.5

0.07700

312.5

0.02746

357.5

0.07896

317.5

0.04120

362.5

0.08043

322.5

0.05591

367.5

0.08337

327.5

0.06572

372.5

0.08631

332.5

0.07062

377.5

0.09073

337.5

0.07258

表6紫外线辐射相对光谱分布Uλ乘以波长间隔∆λ

表6中各个因素之间的关系为：

12、紫外线反射比。

紫外线反射比用下式计算：

ρuv≈

公式23

四、检验结果评定

因现在没有相应的国家检验标准来直接计算出太阳辐射系数系数，经过本站专家

多方研究讨论，太阳光直接反射比也可以认同为玻璃的前反射吸收系数，太阳辐射吸

收系数等同于玻璃的后反射吸收系数，所以一致认为用“1-太阳光直接放射比”计算

得出太阳辐射吸收系数。

根据《深圳市建设局民用建筑工程建筑节能专项验收行政许可实施办法》［深建字（2007）号］附表规定：

屋顶外表面太阳辐射吸收系数ρ≤0.7；外墙外表面太阳辐射吸收系数ρ≤0.7。

备注：

上述公式中，各个字母及符号所表示的含义：

τv--试样的可见光透射比，%；

-试样的可见光光谱透射比，%；

―标准照明体D65的相对光谱功率分布，见表1；

―明视觉光谱光视效率；

―波长间隔，为10nm。

τ（λ）―双层窗玻璃构件的可见光光谱透射比，％；

τ1（λ）―第一片（室外侧）玻璃构件的可见光光谱透射比，％；

τ2（λ）―第二片（室内侧）玻璃构件的可见光光谱透射比，％；

ρ1‘（λ）―第一片玻璃，在光由室内侧射向室外侧条件下，所测定的可见光光谱反射比，％；

ρ2（λ）―第二片玻璃，在光由室外侧射入室内侧条件下，所测定的可见光光谱反射比，％。

ρv―试样的可见光反射比，％；

ρ（λ）―试样的可见光光谱反射比，％。

ρ（λ）―双层窗玻璃构件的可见光光谱反射比，％；

ρ1（λ）―第一片（室外侧）玻璃，在光由室外侧射入室内侧条件下，所测定可见光光谱反射比，％；

τe―太阳光直接透射比；

ρe―太阳光直接反射比；

αe―太阳光直接吸收比。

q0―窗玻璃向室外侧的二次热传递系数，％；

qi―窗玻璃向室内侧的二次热传递系数，％。

Sλ―太阳光辐射相对光谱分布，见表2或表3；

∆λ―波长间隔，nm；

τ（λ）―试样的太阳光光谱透射比，％，其测定和计算方法同单片玻璃或单层玻璃构件的实测可见

光光谱透射比，仅波长范围不同。

ρe―试样的太阳光直接反射比，％；

ρ（λ）―试样太阳光光谱反射比，其测定和计算方法同可见光反射比ρ（λ），仅波长范围不同，％；

αe1

（2）―双层窗玻璃构件第一、第二片玻璃的太阳光直接吸收比，％；

α012（λ）―双层窗玻璃构件第一片玻璃的太阳光光谱吸收比，％；

α120（λ）―双层窗玻璃构件第二片玻璃的太阳光光谱吸收比，％；

α1（λ）―第一片玻璃，光由室外侧射入室内侧条件下，测定太阳光光谱吸收比，％；

α’1（λ）―第一片玻璃，光由室内侧射向室外侧条件下，测定太阳光光谱吸收比，％；

α2（λ）―第二片玻璃，在光由室外侧射入室内侧条件下，测定的太阳光光谱吸收比，％；

τ1（λ）―第一片玻璃的太阳光光谱透射比，％；

ρ1（λ）―第一片玻璃，在光由室外侧射入室内侧条件下，测定的太阳光光谱反射比，％；

τ2（λ）―第二片玻璃的太阳光光谱透射比，％；

ρ’1（λ）―第一片玻璃，在光由室内侧射入室外侧条件下，测定的太阳光光谱反射比，％；

ρ2（λ）―第二片玻璃，在光由室外侧射入室内侧条件下，测定的太阳光光谱反射比，％；

αh――试样的热辐射吸收率，即垂直辐射率，％；

ρh――试样的热辐射反射率，％；

g――试样的太阳能总透射比，％；

τe――试样的太阳光直接透射比，％；

qi――试样向室内侧的二次热传递系数，％。

qi――单片玻璃或单层窗玻璃构件向室内侧的二次热传递系数，％；

hi――试样构件内侧表面的热传递系数，W/m2•K；

he――试样构件外侧表面的热传递系数，he＝23W/m2•K；

εi――半球辐射率，参照表4。

qi――双层玻璃构件，向室内侧的二次热传递系数，％；

G――双层窗两片玻璃之间的热导，W/m2•K；G＝1/R，R为热阻；

Se――试样的遮蔽系数；

g――试样的太阳能总透射比，％；

τs――3mm厚的普通透明平板玻璃的太阳能总透射比，其理论值取88.9％。

τuv――试样的紫外线透射比，％；

Uλ――紫外线辐射相对光谱分布，见表6；

∆λ――波长间隔，∆λ＝5nm；

τ（λ）――试样的紫外线光谱透射比（测定及计算方法同可见光透射比中τ（λ），仅波长范围不同），％。

ρuv――试样的紫外线反射比，％；

ρ（λ）――试样的紫外线反射比（其测定和计算方法同可见光反射比中（λ），仅波

长范围不同），％；