便攜式太陽(yáng)光譜反射儀

摘 要 
      建筑領(lǐng)域是我國社會(huì )耗能大戶(hù)，能源危機明顯加劇，國家對建筑節能領(lǐng)域非常重視，太陽(yáng)反射比是建筑反射隔熱涂料評價(jià)中的重要參數指標，也關(guān)系到建筑物的節能效果，因此對于建筑熱反射隔熱涂料的反射隔熱機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)反射比檢測中的應用。 

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部溫度上升，節約電能，是國際上流行的建筑節能技術(shù)，廣泛地應用于美國，歐洲及日本等發(fā)達國家，近幾年在我國的應用也逐漸多了起來(lái)，國家出臺了相關(guān)的標準和規范對此類(lèi)產(chǎn)品的推廣和應用加以規范，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》和一些地方標準。其中有關(guān)節能性能的兩個(gè)指標是太陽(yáng)反射比和半球發(fā)射率，其檢測工作主要是在實(shí)驗室完成，而現場(chǎng)檢測部分則沒(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)題就出現了，有可能存在送檢的樣品各項性能指標較好，而實(shí)際工程中出現以次充好的可能性，為了杜絕這種情況的發(fā)生，規范和促進(jìn)建筑熱反射涂料市場(chǎng)的良性發(fā)展，太陽(yáng)反射比現場(chǎng)檢測的環(huán)節就顯得尤為重要，將與實(shí)驗室結果進(jìn)行對比共同對工程質(zhì)量進(jìn)行有效監督。                                                                                                                  2008年6月-12月 華南理工建筑節能中心，組建《建筑熱反射涂料節能檢測標準》編制工作小組。2009年9月-2010年10月 根據由華南理工大學(xué)建筑節能研究中心主編的JGJ/T287-2013《建筑熱反射涂料節能檢測標準》，圍繞便攜式光譜反射儀現場(chǎng)測量標準展開(kāi)工作，確定了《建筑熱反射涂料節能檢測標準》現場(chǎng)測量標準內容。2012年6月 華南理工大學(xué)建筑節能研究中心主編 JGJ/T287-2013《建筑熱反射涂料節能檢測標準》完成送審稿。 
 
2. 測量原理和方法      根據JGJ/T287-2013《建筑熱反射涂料節能檢測標準》，我們開(kāi)發(fā)了AvaSR-96型便攜式太陽(yáng)光譜反射儀，儀器主機主要包括以下幾個(gè)部分：（1）       可見(jiàn)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：用于數據采集和儀器控制；（6）       無(wú)線(xiàn)通信系統：用于無(wú)線(xiàn)數據傳輸，方便遠程操作；（7）       供電系統：大容量電池滿(mǎn)足戶(hù)外測量需求。

圖2  太陽(yáng)反射比測試原理圖（摘自JGJ/T287-2013）

      根據JGJ/T287-2013《建筑熱反射涂料節能檢測標準》的規定，太陽(yáng)反射比的實(shí)驗室檢測應采用光譜法或輻射積分法，戶(hù)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(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)外現場(chǎng)測試。   

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)針對國家標準JGJ/T287《建筑熱反射涂料節能檢測標準》開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，波長(cháng)范圍350-2500 nm，主要用于建筑節能領(lǐng)域外墻熱反射涂料、節能玻璃、油漆、金屬等材料的現場(chǎng)太陽(yáng)反射比測量，同時(shí)也適用于涂料、油漆等材料的配方研發(fā)及生產(chǎn)測試，可以同時(shí)面向工程現場(chǎng)檢測和實(shí)驗室檢測。

AvaSR-96便攜式太陽(yáng)光譜反射儀具有性?xún)r(jià)比高，測量快速、準確，操作簡(jiǎn)單，攜帶方便等特點(diǎn)，配有完善工程現場(chǎng)測試附件，除了太陽(yáng)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(yáng)反射比測量專(zhuān)用光譜分析軟件，軟件具有計算建筑太陽(yáng)反射比、反射顏色、建筑節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(gè)數，可實(shí)時(shí)查看原始數據點(diǎn)和96個(gè)標準數據點(diǎn)，獨有管理員功能可確保數據安全

2.     支持國家標準、行業(yè)標準和國際標準，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準》；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等地方應用技術(shù)規程及標準。

3.     可以實(shí)時(shí)測量CIE1931和CIE1964顏色參數；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，并可計算與參考顏色的色差

4.     軟件具有自動(dòng)根據涂料太陽(yáng)反射比和半球發(fā)射率數據核算每小時(shí)、每天、每月、每年的節約電量，計算出標煤節煤量

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

6.     光譜數據無(wú)線(xiàn)傳輸，實(shí)現無(wú)線(xiàn)遠程測量

7.     太陽(yáng)反射比數據實(shí)現顯示，可自定義太陽(yáng)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)；符合國家標準的專(zhuān)用積分球定位片

9.     主機防塵防水，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)外建筑物外墻測試

 圖5 AvaSR-96測試軟件界面 

4. 測試熱反射涂料樣品       

現有某客戶(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，現在我們用AvaSR-96便攜式太陽(yáng)光譜反射儀，來(lái)實(shí)測一下他們的太陽(yáng)反射比。

圖6 AvaSR-96測試太陽(yáng)反射比

熱反射涂料樣品的測試結果      

經(jīng)過(guò)測試，我們發(fā)現，AvaSR-96便攜式太陽(yáng)光譜反射儀的測量結果與客戶(hù)提供的數據一致，這說(shuō)明AvaSR-96測量準確，可以同時(shí)面向工程現場(chǎng)檢測和實(shí)驗室檢測。

結論

      荷蘭AvaSR-96便攜式太陽(yáng)光譜反射儀具有性?xún)r(jià)比高，測量快速、準確，操作簡(jiǎn)單，攜帶方便等特點(diǎn)，配有完善的工程現場(chǎng)測試附件，除了太陽(yáng)反射比測量，還可用于色度學(xué)測量，并可擴展玻璃透過(guò)率測量。目前，AvaSR-96便攜式太陽(yáng)光譜反射儀已經(jīng)得到行業(yè)內多家研究所和檢驗機構的認可，并正在向全國各省市的建筑材料研究院推廣。