Métodos de teste padrão ASTM E424 para transmissão solar e reflexão (terrestre) de materiais de folha

O padrão "ASTM E424 Métodos de teste padrão para transmissão e refletância de energia solar (terrestre) de materiais em folha", desenvolvido pela Sociedade Americana de Testes e Materiais (ASTM), descreve métodos de teste que incluem a medição da transmissão e refletância de energia solar (terrestre) de materiais em folha.

O procedimento de teste ASTM E424 inclui duas técnicas de teste para medir a transmitância e a refletância da energia solar em materiais de chapa. Ambas as técnicas de teste produzem essencialmente os mesmos resultados para os materiais investigados pela força-tarefa de redação:

• Método A: Medições de transmitância ou reflectância espectral em relação a um padrão de óxido de magnésio são realizadas utilizando um espectrofotômetro de esfera integradora na faixa espectral de 350 a 2500 nm. O modo de iluminação e imagem deve ser normal-difuso ou difuso-normal. A energia solar transmitida ou refletida é obtida pela integração sobre uma curva de distribuição de energia solar padrão, utilizando ordenadas ponderadas ou selecionadas para a distribuição de energia solar apropriada. Utiliza-se a distribuição ao nível do mar, com massa de ar de 2. O Método A, utilizando um espectrofotômetro, é válido tanto para transmitância quanto para reflectância e é o método de referência.
• Método B: O Sol é usado como fonte e um piranômetro como detector, e a amostra é colocada na tampa de um invólucro com seu plano perpendicular à radiação incidente. A transmitância é medida como a razão entre a energia transmitida e a energia incidente. Instrumentos que utilizam esse método têm sido utilizados para medir a refletância da energia solar, mas atualmente não há experiência suficiente com essa técnica para padronizá-la.

Para o Método A, o tamanho das amostras é limitado pela geometria do espectrofotômetro, enquanto para o Método B, são necessários 0,61 m² de amostra. Para os materiais examinados pelo grupo de desenho, ambos os métodos de teste produzem resultados essencialmente equivalentes.

A transmitância e a refletância solares são fatores importantes na transmissão de calor através de janelas, principalmente através de vidros ou plásticos. Esses métodos fornecem uma maneira de medir esses fatores sob condições constantes de incidência e visualização. Embora esses dados possam auxiliar os projetistas na seleção e especificação de materiais de envidraçamento, a transmitância e a refletância solares por si só são insuficientes para definir as taxas de transferência de calor sem informações sobre outros fatores importantes. Esses métodos têm se mostrado práticos tanto para materiais transparentes quanto translúcidos, bem como para materiais cuja transmitância é reduzida por revestimentos altamente refletivos. O Método B é particularmente adequado para medir a transmitância de materiais não homogêneos, padronizados ou corrugados, porque a transmitância é calculada em média sobre uma grande área.

Para os fins desta norma, aplicam-se os seguintes termos e definições:

• Absorção solar: É a razão entre a energia radiante absorvida e a energia radiante incidente (igual ao valor obtido pela subtração da refletância e da transmitância à unidade).
• Admissão solar: Transferência de calor solar que leva em consideração a energia reirradiada e transportada.
• Energia solar: Para esses métodos, é a intensidade da radiação solar direta ao nível do mar em todo o espectro solar. É expressa em watts por unidade de área.
• Reflectância solar: A porcentagem de radiação solar refletida por um material (watts/unidade de área).
• Espectro solar: Para os propósitos desses métodos, este é o espectro solar que se estende de 350 a 2500 nm ao nível do mar.
• Transmitância solar: A porcentagem de radiação solar transmitida por um material (watts/unidade de área).

Em suma, a norma ASTM E424 é particularmente valiosa em áreas como arquitetura, ciência dos materiais e projetos de eficiência energética, onde a compreensão de como os materiais interagem com a radiação solar é crucial. O objetivo principal desta norma é fornecer um método consistente e repetível para medir:

• Transmitância solar: A fração da radiação solar que passa através de um material.
• Reflectância solar: A fração da radiação solar refletida pela superfície de um material.

Essas medições são feitas usando um espectrofotômetro de esfera integradora, que garante precisão ao capturar luz espalhada, algo que as ferramentas de medição tradicionais podem não perceber.

Este padrão foi criado para aplicações terrestres, o que significa que ele se aplica às condições vivenciadas na superfície da Terra, não no espaço.

As principais características desta norma são:

• Uso de uma esfera integradora: A esfera integradora é o cerne do teste. Ela fornece uma medição abrangente das propriedades ópticas de um material, coletando com precisão tanto a radiação especular quanto a espalhada.
• Faixa de comprimento de onda: O método se concentra no espectro solar, tipicamente na faixa de aproximadamente 300 a 2500 nanômetros (nm), abrangendo radiação ultravioleta (UV), visível (VIS) e infravermelho próximo (NIR). Isso é consistente com o espectro solar de referência padrão ASTM G173, que modela a radiação solar que atinge a Terra.
• Tipos de materiais: A norma ASTM E424 é aplicável a uma ampla variedade de materiais de chapa transparentes, translúcidos ou opacos, como:
  • Vidro arquitetônico
  • Chapas de policarbonato
  • Películas de controle solar
  • Superfícies revestidas usadas em aplicações de construção ou automotivas

Os resultados dos testes da norma ASTM E424 são essenciais para muitos setores:

• Construção e estrutura: Seleção de materiais que permitam a passagem da luz do dia e reduzam o ganho de calor solar.
• Automotivo: Avaliação de películas e revestimentos para janelas para melhorar o conforto térmico e a eficiência energética.
• Energia solar: Projeto de materiais para coletores solares ou sistemas fotovoltaicos.
• Certificação de construção verde: apoiando a conformidade com padrões como LEED documentando escolhas de materiais com eficiência energética.

As vantagens de estar em conformidade com a norma ASTM E424 incluem:

• Oferece precisão e confiabilidade graças à metodologia padronizada.
• Insights aprimorados sobre o desempenho do material ajudam os desenvolvedores a selecionar ou projetar produtos melhores.
• O suporte regulatório e de certificação fornece dados de teste em conformidade com os códigos internacionais de construção e energia.

Por outro lado, embora seja uma norma abrangente, esta norma também apresenta algumas limitações:

• Não leva em consideração a degradação de materiais a longo prazo ou a exposição ao intemperismo.
• Ele foi projetado principalmente para materiais de chapa plana, não para geometrias complexas ou montagens multicamadas.
• O uso adequado requer equipamento especializado e pessoal treinado.

Como resultado, a ASTM E424 é uma norma vital para avaliar como os materiais em chapa interagem com a radiação solar e tomar decisões informadas sobre desempenho energético e impacto ambiental. Seu uso em testes de materiais apoia inovações em arquitetura sustentável, design automotivo e tecnologias de energia renovável. Para os projetistas, compreender e implementar esta norma não apenas garante que os produtos tenham o desempenho esperado sob a luz solar, mas também contribui para um futuro mais sustentável e energeticamente eficiente.

Nossa organização, que há anos apoia empresas de todos os setores por meio de uma ampla gama de atividades de teste, medição, análise e avaliação, conta com uma equipe sólida de colaboradores que acompanham de perto os desenvolvimentos globais em ciência e tecnologia e estão em constante aprimoramento. Nesse contexto, também prestamos serviços de teste em conformidade com a norma ASTM E424 - Métodos de Teste para Transmitância e Refletância de Energia Solar (Terrestre) de Materiais em Chapa.