便攜式太陽光譜反射儀

摘 要 
      建筑領域是我國社會耗能大戶，能源危機明顯加劇，國家對建筑節能領域非常重視，太陽反射比是建筑反射隔熱涂料評價中的重要參數指標，也關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便攜式太陽光譜反射儀為例，介紹在建筑反射隔熱涂料太陽反射比檢測中的應用。 

1. 引言

圖1 AvaSR-96便攜式太陽光譜反射儀        建筑反射隔熱涂料對太陽光具有高反射率，能將大部分太陽光反射，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，廣泛地應用于美國，歐洲及日本等發達國家，近幾年在我國的應用也逐漸多了起來，國家出臺了相關的標準和規范對此類產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。其中有關節能性能的兩個指標是太陽反射比和半球發射率，其檢測工作主要是在實驗室完成，而現場檢測部分則沒有涉及，建筑實際工程中使用的建筑熱反射涂料是否合格呢？問題就出現了，有可能存在送檢的樣品各項性能指標較好，而實際工程中出現以次充好的可能性，為了杜絕這種情況的發生，規范和促進建筑熱反射涂料市場的良性發展，太陽反射比現場檢測的環節就顯得尤為重要，將與實驗室結果進行對比共同對工程質量進行有效監督。                                                                                                                  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測量標準展開工作，確定了《建筑熱反射涂料節能檢測標準》現場測量標準內容。2012年6月 華南理工大學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》，我們開發了AvaSR-96型便攜式太陽光譜反射儀，儀器主機主要包括以下幾個部分：（1）       可見光通道光譜儀：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）       無線通信系統：用于無線數據傳輸，方便遠程操作；（7）       供電系統：大容量電池滿足戶外測量需求。

圖2  太陽反射比測試原理圖（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，太陽反射比的實驗室檢測應采用光譜法或輻射積分法，戶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型便攜式太陽光譜反射儀是采用光纖光譜技術，專門用于建筑反射隔熱涂料太陽反射比的戶外現場測試。   

3. 儀器介紹

                                                                                          圖3  AvaSR-96便攜式太陽光譜反射儀     

AvaSR-96便攜式太陽光譜反射儀是專門針對國家標準JGJ/T287《建筑熱反射涂料節能檢測標準》開發的產品，波長范圍350-2500 nm，主要用于建筑節能領域外墻熱反射涂料、節能玻璃、油漆、金屬等材料的現場太陽反射比測量，同時也適用于涂料、油漆等材料的配方研發及生產測試，可以同時面向工程現場檢測和實驗室檢測。

AvaSR-96便攜式太陽光譜反射儀具有性價比高，測量快速、準確，操作簡單，攜帶方便等特點，配有完善工程現場測試附件，除了太陽反射比測量，還可用于色度學測量。

性能特點

1.     熱反射涂料太陽反射比測量專用光譜分析軟件，軟件具有計算建筑太陽反射比、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數，可實時查看原始數據點和96個標準數據點，獨有管理員功能可確保數據安全

2.     支持國家標準、行業標準和國際標準，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等地方應用技術規程及標準。

3.     可以實時測量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.     軟件具有自動根據涂料太陽反射比和半球發射率數據核算每小時、每天、每月、每年的節約電量，計算出標煤節煤量

5.     手柄式專用測試探頭；實時便攜貼墻測量

6.     光譜數據無線傳輸，實現無線遠程測量

7.     太陽反射比數據實現顯示，可自定義太陽反射比檢測范圍；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便攜式太陽光譜反射儀，來實測一下他們的太陽反射比。

圖6 AvaSR-96測試太陽反射比

熱反射涂料樣品的測試結果      

經過測試，我們發現，AvaSR-96便攜式太陽光譜反射儀的測量結果與客戶提供的數據一致，這說明AvaSR-96測量準確，可以同時面向工程現場檢測和實驗室檢測。

結論

      荷蘭AvaSR-96便攜式太陽光譜反射儀具有性價比高，測量快速、準確，操作簡單，攜帶方便等特點，配有完善的工程現場測試附件，除了太陽反射比測量，還可用于色度學測量，并可擴展玻璃透過率測量。目前，AvaSR-96便攜式太陽光譜反射儀已經得到行業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。