روش‌های تست استاندارد ASTM E424 برای عبور و مرور خورشیدی و بازتاب (زمینی) مواد ورق

استاندارد "ASTM E424 روش‌های آزمون استاندارد برای عبور و بازتاب انرژی خورشیدی (زمینی) از مواد ورقه‌ای" که توسط انجمن آمریکایی آزمایش و مواد (ASTM) تدوین شده است، روش‌های آزمونی را شرح می‌دهد که شامل اندازه‌گیری عبور و بازتاب انرژی خورشیدی (زمینی) از مواد ورقه‌ای می‌شود.

روش آزمایش ASTM E424 شامل دو تکنیک آزمایش برای اندازه‌گیری عبور و انعکاس انرژی خورشیدی در مواد ورقه‌ای است. هر دو تکنیک آزمایش اساساً نتایج یکسانی را برای مواد بررسی شده توسط گروه ویژه تهیه پیش‌نویس ارائه می‌دهند:

• روش الف: اندازه‌گیری‌های عبور طیفی یا بازتاب در برابر یک استاندارد اکسید منیزیم با استفاده از یک اسپکتروفتومتر کروی یکپارچه‌ساز در محدوده طیفی ۳۵۰ تا ۲۵۰۰ نانومتر انجام می‌شود. حالت نوردهی و تصویربرداری باید یا نرمال-پخشی یا پخشی-عادی باشد. انرژی خورشیدی عبوری یا بازتابی با انتگرال‌گیری روی یک منحنی توزیع انرژی خورشیدی استاندارد با استفاده از مختصات وزنی یا انتخاب شده برای توزیع انرژی خورشیدی مناسب به دست می‌آید. توزیع در سطح دریا، با جرم هوای ۲، استفاده می‌شود. روش الف، با استفاده از یک اسپکتروفتومتر، برای هر دو پارامتر عبور و بازتاب معتبر است و روش مرجع می‌باشد.
• روش ب: از خورشید به عنوان منبع و از یک پیرانومتر به عنوان آشکارساز استفاده می‌شود و نمونه روی درب محفظه‌ای قرار می‌گیرد که صفحه آن عمود بر تابش فرودی است. میزان عبور به صورت نسبت انرژی عبوری به انرژی فرودی اندازه‌گیری می‌شود. ابزارهایی که از این روش استفاده می‌کنند برای اندازه‌گیری بازتاب انرژی خورشیدی استفاده شده‌اند، اما در حال حاضر تجربه کافی با این تکنیک برای استانداردسازی آن وجود ندارد.

برای روش الف، اندازه نمونه‌ها توسط هندسه اسپکتروفتومتر محدود می‌شود، در حالی که برای روش ب، 0,61 متر مربع نمونه مورد نیاز است. برای موادی که توسط گروه کاری ترسیم بررسی شده‌اند، هر دو روش آزمایش اساساً نتایج مشابهی را ارائه می‌دهند.

عبور و انعکاس نور خورشید از عوامل مهم انتقال گرما از طریق پنجره‌ها، عمدتاً از طریق شیشه یا پلاستیک، هستند. این روش‌ها راهی برای اندازه‌گیری این عوامل در شرایط تابش و دید ثابت ارائه می‌دهند. در حالی که این داده‌ها می‌توانند به طراحان در انتخاب و تعیین مواد شیشه کمک کنند، عبور و انعکاس نور خورشید به تنهایی برای تعریف نرخ انتقال حرارت بدون اطلاعات در مورد سایر عوامل مهم کافی نیستند. این روش‌ها برای مواد شفاف و نیمه‌شفاف و همچنین برای موادی که عبور آنها توسط پوشش‌های بسیار بازتابنده کاهش می‌یابد، عملی تشخیص داده شده‌اند. روش ب به ویژه برای اندازه‌گیری عبور مواد غیر همگن، طرح‌دار یا موج‌دار مناسب است، زیرا عبور در یک منطقه بزرگ به طور متوسط ​​محاسبه می‌شود.

برای اهداف این استاندارد، اصطلاحات و تعاریف زیر اعمال می شود:

• ضریب جذب خورشیدی: نسبت انرژی تابشی جذب شده به انرژی تابشی فرودی است (برابر با مقداری که با کم کردن ضریب بازتاب و عبور از واحد به دست می‌آید).
• ورود حرارت خورشیدی: انتقال حرارت خورشیدی که انرژی تابشی و انتقال یافته را در نظر می‌گیرد.
• انرژی خورشیدی: برای این روش‌ها، شدت تابش مستقیم از خورشید در سطح دریا در سراسر طیف خورشیدی است. این مقدار بر حسب وات بر واحد سطح بیان می‌شود.
• بازتابش خورشیدی: درصد تابش خورشیدی منعکس شده توسط یک ماده (وات بر واحد سطح).
• طیف خورشیدی: برای اهداف این روش‌ها، این طیف خورشیدی است که از ۳۵۰ تا ۲۵۰۰ نانومتر در سطح دریا امتداد دارد.
• ضریب عبور نور خورشید: درصد تابش خورشیدی عبوری از یک ماده (وات بر واحد سطح).

به طور خلاصه، ASTM E424 به ویژه در زمینه‌هایی مانند معماری، علوم مواد و طراحی بهره‌وری انرژی، که در آن‌ها درک چگونگی تعامل مواد با تابش خورشیدی بسیار مهم است، ارزشمند است. هدف اصلی این استاندارد ارائه روشی ثابت و تکرارپذیر برای اندازه‌گیری موارد زیر است:

• ضریب عبور نور خورشید: کسری از تابش خورشیدی که از یک ماده عبور می‌کند.
• بازتابش خورشیدی: کسری از تابش خورشیدی که از سطح یک ماده منعکس می‌شود.

این اندازه‌گیری‌ها با استفاده از یک اسپکتروفتومتر کروی یکپارچه‌ساز انجام می‌شوند که با ثبت نور پراکنده، دقت را تضمین می‌کند - چیزی که ابزارهای اندازه‌گیری سنتی ممکن است از آن غافل باشند.

این استاندارد برای کاربردهای زمینی طراحی شده است، به این معنی که برای شرایطی که در سطح زمین تجربه می‌شوند، نه در فضا، کاربرد دارد.

ویژگی‌های اصلی این استاندارد عبارتند از:

• استفاده از کره‌ی یکپارچه‌ساز: کره‌ی یکپارچه‌ساز در قلب این آزمایش قرار دارد. این کره با جمع‌آوری دقیق تابش‌های آینه‌ای و پراکنده، اندازه‌گیری جامعی از خواص نوری ماده ارائه می‌دهد.
• محدوده طول موج: این روش بر طیف خورشیدی، معمولاً در محدوده تقریباً ۳۰۰ تا ۲۵۰۰ نانومتر (nm)، شامل تابش فرابنفش (UV)، مرئی (VIS) و تابش نزدیک به مادون قرمز (NIR) تمرکز دارد. این با طیف خورشیدی مرجع استاندارد ASTM G173 که تابش خورشیدی رسیده به زمین را مدل‌سازی می‌کند، سازگار است.
• انواع مواد: استاندارد ASTM E424 برای طیف گسترده‌ای از مواد ورق شفاف، نیمه‌شفاف یا مات، مانند موارد زیر قابل استفاده است:
  • شیشه معماری
  • ورق های پلی کربنات
  • فیلم‌های کنترل آفتاب
  • سطوح پوشش داده شده مورد استفاده در کاربردهای ساختمانی یا خودرو

نتایج آزمون استاندارد ASTM E424 برای بسیاری از صنایع حیاتی است:

• ساخت و ساز و سازه: انتخاب مصالحی که اجازه عبور نور روز را می‌دهند و در عین حال جذب گرمای خورشیدی را کاهش می‌دهند.
• خودرو: ارزیابی فیلم‌ها و پوشش‌های پنجره برای بهبود آسایش حرارتی و بهره‌وری انرژی
• انرژی خورشیدی: طراحی مواد برای کلکتورهای خورشیدی یا سیستم‌های فتوولتائیک
• صدور گواهینامه ساختمان سبز: حمایت از رعایت استانداردهایی مانند LEED با مستندسازی انتخاب مصالح با بهره‌وری انرژی بالا.

مزایای رعایت استاندارد ASTM E424 عبارتند از:

• به لطف روش‌شناسی استاندارد، دقت و قابلیت اطمینان را فراهم می‌کند.
• بینش‌های بهبود یافته در مورد عملکرد مواد به توسعه‌دهندگان کمک می‌کند تا محصولات بهتری را انتخاب یا طراحی کنند.
• پشتیبانی نظارتی و صدور گواهینامه، داده‌های آزمایشی مطابق با کدهای بین‌المللی ساختمان و انرژی را ارائه می‌دهد.

از سوی دیگر، اگرچه این استاندارد جامع است، اما محدودیت‌هایی نیز دارد:

• این روش، تخریب طولانی مدت مواد یا قرار گرفتن در معرض هوازدگی را در نظر نمی‌گیرد.
• این روش در درجه اول برای مواد ورق مسطح طراحی شده است، نه برای هندسه‌های پیچیده یا مجموعه‌های چند لایه.
• استفاده صحیح از آن نیاز به تجهیزات تخصصی و پرسنل آموزش دیده دارد.

در نتیجه، ASTM E424 یک استاندارد حیاتی برای ارزیابی چگونگی تعامل مواد ورق با تابش خورشیدی و تصمیم‌گیری آگاهانه در مورد عملکرد انرژی و تأثیر زیست‌محیطی است. استفاده از آن در آزمایش مواد، نوآوری‌ها در معماری پایدار، طراحی خودرو و فناوری‌های انرژی تجدیدپذیر را پشتیبانی می‌کند. برای طراحان، درک و اجرای این استاندارد نه تنها تضمین می‌کند که محصولات در زیر نور خورشید مطابق انتظار عمل می‌کنند، بلکه به آینده‌ای با بهره‌وری انرژی و پایداری بیشتر نیز کمک می‌کند.

سازمان ما که سال‌هاست از طریق طیف گسترده‌ای از فعالیت‌های آزمایش، اندازه‌گیری، تجزیه و تحلیل و ارزیابی، از کسب‌وکارها در تمام بخش‌ها پشتیبانی می‌کند، دارای تیمی قوی از کارکنان است که از نزدیک پیشرفت‌های جهانی در علم و فناوری را دنبال می‌کنند و دائماً در حال بهبود خود هستند. در این زمینه، ما همچنین خدمات آزمایش مطابق با روش‌های استاندارد آزمایش ASTM E424 برای انتقال و بازتاب انرژی خورشیدی (زمینی) از مواد ورق ارائه می‌دهیم.