ASTM E424 Стандартни методи за изпитване за слънчева пропускливост и отразяване (наземно) на листови материали

Стандартът „ASTM E424 Стандартни методи за изпитване на пропускливост и отражение на слънчева енергия (наземно) на листови материали“, разработен от Американското дружество за изпитване и материали (ASTM), описва методи за изпитване, които включват измерване на пропускливостта и отражението на слънчевата енергия (наземно) на листови материали.

Процедурата за изпитване ASTM E424 включва две техники за измерване на пропускливостта и отражението на слънчевата енергия в листови материали. И двете техники за изпитване дават по същество едни и същи резултати за материалите, изследвани от работната група по изготвянето на проекта:

• Метод А: Измерванията на спектралната пропускливост или отражение спрямо стандартен магнезиев оксид се извършват с помощта на интегриращ сферичен спектрофотометър в спектралния диапазон от 350 до 2500 nm. Режимът на осветяване и изобразяване трябва да бъде или нормален-дифузен, или дифузно-нормален. Пропуснатата или отразената слънчева енергия се получава чрез интегриране по стандартна крива на разпределение на слънчевата енергия, като се използват претеглени или избрани ординати за съответното разпределение на слънчевата енергия. Използва се разпределението на морското равнище, с въздушна маса 2. Метод А, използващ спектрофотометър, е валиден както за пропускливост, така и за отражение и е референтният метод.
• Метод Б: Слънцето се използва като източник, а пиранометърът като детектор, а пробата се поставя върху капака на корпус, като равнината му е перпендикулярна на падащото лъчение. Пропускливостта се измерва като съотношението на пропуснатата енергия към падащата енергия. Инструменти, използващи този метод, са били използвани за измерване на отражението на слънчевата енергия, но понастоящем няма достатъчно опит с тази техника, за да се стандартизира тя.

За метод А размерът на пробите е ограничен от геометрията на спектрофотометъра, докато за метод Б е необходима проба от 0,61 м2. За материалите, изследвани от групата за рисуване, и двата метода на изпитване дават по същество еквивалентни резултати.

Слънчевата пропускливост и отражение са важни фактори за топлопреминаване през прозорци, най-вече през стъкло или пластмаси. Тези методи предоставят начин за измерване на тези фактори при постоянни условия на падане и наблюдение. Макар че тези данни могат да помогнат на проектантите при избора и определянето на материали за остъкляване, слънчевата пропускливост и отражение сами по себе си не са достатъчни, за да се определят скоростите на топлопреминаване без информация за други важни фактори. Установено е, че тези методи са практични както за прозрачни, така и за полупрозрачни материали, както и за материали, чиято пропускливост е намалена от силно отразяващи покрития. Метод Б е особено подходящ за измерване на пропускливостта на нехомогенни, шарени или гофрирани материали, тъй като пропускливостта се осреднява върху голяма площ.

За целите на този стандарт се прилагат следните термини и определения:

• Слънчева абсорбционна способност: Това е съотношението на абсорбираната лъчиста енергия към падащата лъчиста енергия (равно на стойността, получена чрез изваждане на отражателната способност и пропускливостта до единица).
• Слънчева адмитанс: Слънчев топлопренос, който отчита повторно излъчената и транспортирана енергия.
• Слънчева енергия: За тези методи това е интензитетът на пряката радиация от слънцето на морското равнище в целия слънчев спектър. Изразява се във ватове на единица площ.
• Слънчево отражение: Процентът на слънчевата радиация, отразена от даден материал (ватове/единица площ).
• Слънчев спектър: За целите на тези методи това е слънчевият спектър, простиращ се от 350 до 2500 nm на морското равнище.
• Слънчева пропускливост: Процентът на слънчевата радиация, пропускана от даден материал (ватове/единица площ).

Накратко, ASTM E424 е особено ценен в области като архитектура, материалознание и енергийно ефективен дизайн, където разбирането как материалите взаимодействат със слънчевата радиация е от решаващо значение. Основната цел на този стандарт е да осигури последователен и повтаряем метод за измерване на:

• Слънчева пропускливост: Делът на слънчевата радиация, която преминава през даден материал.
• Слънчево отражение: Делът на слънчевата радиация, отразена от повърхността на материала.

Тези измервания се извършват с помощта на интегриращ сферичен спектрофотометър, който осигурява точност чрез улавяне на разсеяна светлина – нещо, което традиционните инструменти за измерване биха могли да пропуснат.

Този стандарт е предназначен за наземни приложения, което означава, че се отнася за условия, наблюдавани на земната повърхност, а не в космоса.

Основните характеристики на този стандарт са:

• Използване на интегрираща сфера: Интегриращата сфера е в основата на теста. Тя осигурява цялостно измерване на оптичните свойства на материала чрез точно събиране както на огледално, така и на разсеяно лъчение.
• Диапазон на дължината на вълната: Методът се фокусира върху слънчевия спектър, обикновено в диапазона от приблизително 300 до 2500 нанометра (nm), обхващащ ултравиолетово (UV), видимо (VIS) и близко инфрачервено (NIR) лъчение. Това е в съответствие със стандартния референтен слънчев спектър ASTM G173, който моделира слънчевата радиация, достигаща до Земята.
• Видове материали: Стандартът ASTM E424 е приложим за голямо разнообразие от прозрачни, полупрозрачни или непрозрачни листови материали, като например:
  • Архитектурно стъкло
  • Поликарбонатни листове
  • Слънцезащитни фолиа
  • Покрити повърхности, използвани в строителството или автомобилните приложения

Резултатите от тестовете по стандарт ASTM E424 са от решаващо значение за много индустрии:

• Конструкция и структура: Избор на материали, които позволяват преминаването на дневна светлина, като същевременно намаляват натрупването на слънчева топлина.
• Автомобилна индустрия: Оценка на фолиа и покрития за прозорци за подобряване на топлинния комфорт и енергийната ефективност.
• Слънчева енергия: Дизайн на материалите за слънчеви колектори или фотоволтаични системи.
• Сертифициране на зелени сгради: Подкрепа за спазване на стандарти като LEED чрез документиране на избора на енергийно ефективни материали.

Предимствата на спазването на стандарта ASTM E424 включват:

• Осигурява прецизност и надеждност благодарение на стандартизирана методология.
• Подобрените анализи за производителността на материалите помагат на разработчиците да избират или проектират по-добри продукти.
• Регулаторната и сертификационна поддръжка предоставя тестови данни, съответстващи на международните строителни и енергийни норми.

От друга страна, въпреки че е всеобхватен стандарт, този стандарт има и някои ограничения:

• Не се взема предвид дългосрочното разграждане на материалите или излагането на атмосферни влияния.
• Той е предназначен предимно за плоски листови материали, а не за сложни геометрии или многослойни сглобки.
• Правилната употреба изисква специализирано оборудване и обучен персонал.

В резултат на това, ASTM E424 е жизненоважен стандарт за оценка на взаимодействието на листовите материали със слънчевата радиация и за вземане на информирани решения относно енергийните характеристики и въздействието върху околната среда. Използването му в тестването на материали подкрепя иновациите в устойчивата архитектура, автомобилния дизайн и технологиите за възобновяема енергия. За дизайнерите, разбирането и прилагането на този стандарт не само гарантира, че продуктите работят според очакванията при слънчева светлина, но и допринася за по-енергийно ефективно и устойчиво бъдеще.

Нашата организация, която от години подкрепя бизнеса във всички сектори чрез широк спектър от дейности по тестване, измерване, анализ и оценка, се гордее със силен екип от служители, които следят отблизо световните развития в науката и технологиите и непрекъснато се усъвършенстват. В този контекст, ние също така предоставяме услуги за тестване в съответствие със стандартните методи за тестване на пропускливост и отражение на слънчева енергия (наземно) на листови материали ASTM E424.