Štandardné testovacie metódy ASTM E424 pre solárnu priepustnosť a odraz (pozemné) plošných materiálov

Norma „ASTM E424 Štandardné skúšobné metódy pre priepustnosť a odrazivosť slnečnej energie (pozemská) plošných materiálov“ vyvinutá Americkou spoločnosťou pre testovanie a materiály (ASTM) opisuje skúšobné metódy, ktoré zahŕňajú meranie priepustnosti a odrazivosti slnečnej energie (pozemská) plošných materiálov.

Skúšobný postup ASTM E424 zahŕňa dve testovacie techniky na meranie priepustnosti a odrazivosti slnečnej energie v doskových materiáloch. Obe testovacie techniky prinášajú v podstate rovnaké výsledky pre materiály skúmané pracovnou skupinou pre vypracovanie návrhu:

• Metóda A: Merania spektrálnej priepustnosti alebo odrazivosti oproti štandardu oxidu horečnatého sa vykonávajú pomocou integračného guľového spektrofotometra v spektrálnom rozsahu 350 až 2500 nm. Režim osvetlenia a zobrazovania by mal byť buď normálny-difúzny, alebo difúzne-normálny. Prepustená alebo odrazená slnečná energia sa získa integráciou cez štandardnú krivku rozloženia slnečnej energie s použitím vážených alebo vybraných ordinát pre príslušné rozloženie slnečnej energie. Používa sa rozloženie na hladine mora s hmotnosťou vzduchu 2. Metóda A, používajúca spektrofotometr, je platná pre priepustnosť aj odrazivosť a je referenčnou metódou.
• Metóda B: Slnko sa používa ako zdroj a pyranometer ako detektor a vzorka sa umiestni na veko krytu s rovinou kolmou na dopadajúce žiarenie. Transmitancia sa meria ako pomer prepustenej energie k dopadajúcej energii. Prístroje používajúce túto metódu sa používajú na meranie odrazivosti slnečnej energie, ale v súčasnosti s touto technikou nie sú dostatočné skúsenosti na jej štandardizáciu.

Pri metóde A je veľkosť vzoriek obmedzená geometriou spektrofotometra, zatiaľ čo pri metóde B je potrebných 0,61 m2 vzorky. Pri materiáloch skúmaných skupinou pre kreslenie obe testovacie metódy poskytujú v podstate rovnaké výsledky.

Priepustnosť a odrazivosť slnečného žiarenia sú dôležitými faktormi pri prenose tepla cez okná, väčšinou cez sklo alebo plasty. Tieto metódy poskytujú spôsob merania týchto faktorov za konštantných podmienok dopadu a pozorovania. Hoci tieto údaje môžu pomôcť projektantom pri výbere a špecifikácii zasklievacích materiálov, samotná priepustnosť a odrazivosť slnečného žiarenia nestačia na definovanie rýchlosti prestupu tepla bez informácií o ďalších dôležitých faktoroch. Ukázalo sa, že tieto metódy sú praktické pre priehľadné aj priesvitné materiály, ako aj pre materiály, ktorých priepustnosť je znížená vysoko reflexnými nátermi. Metóda B je obzvlášť vhodná na meranie priepustnosti nehomogénnych, vzorovaných alebo vlnitých materiálov, pretože priepustnosť sa spriemeruje na veľkej ploche.

Na účely tohto štandardu platia nasledujúce pojmy a definície:

• Solárna absorpcia: Je to pomer absorbovanej žiarivej energie k dopadajúcej žiarivej energii (rovná sa hodnote získanej odčítaním odrazivosti a priepustnosti svetla k jednej).
• Solárna admitancia: Prenos slnečného tepla, ktorý zohľadňuje opätovne vyžarovanú a prenesenú energiu.
• Solárna energia: Pri týchto metódach ide o intenzitu priameho žiarenia zo slnka na úrovni hladiny mora v celom slnečnom spektre. Vyjadruje sa vo wattoch na jednotku plochy.
• Slnečná odrazivosť: Percento slnečného žiarenia odrazeného materiálom (watty/jednotku plochy).
• Slnečné spektrum: Na účely týchto metód sa jedná o slnečné spektrum siahajúce od 350 do 2500 nm na hladine mora.
• Priepustnosť slnečného žiarenia: Percento slnečného žiarenia prepusteného materiálom (watty/jednotku plochy).

Stručne povedané, norma ASTM E424 je obzvlášť cenná v oblastiach ako architektúra, materiálová veda a energeticky úsporný dizajn, kde je pochopenie toho, ako materiály interagujú so slnečným žiarením, kľúčové. Hlavným cieľom tejto normy je poskytnúť konzistentnú a opakovateľnú metódu merania:

• Priepustnosť slnečného žiarenia: Podiel slnečného žiarenia, ktorý prechádza cez materiál.
• Slnečná odrazivosť: Podiel slnečného žiarenia odrazeného od povrchu materiálu.

Tieto merania sa vykonávajú pomocou integračného guľového spektrofotometra, ktorý zaisťuje presnosť zachytením rozptýleného svetla – čo tradičné meracie nástroje môžu prehliadnuť.

Táto norma je určená pre pozemné aplikácie, čo znamená, že sa vzťahuje na podmienky na zemskom povrchu, nie vo vesmíre.

Hlavné vlastnosti tejto normy sú:

• Použitie integračnej gule: Integračná guľa je jadrom testu. Poskytuje komplexné meranie optických vlastností materiálu presným zhromažďovaním zrkadlového aj rozptýleného žiarenia.
• Rozsah vlnových dĺžok: Metóda sa zameriava na slnečné spektrum, typicky v rozsahu približne 300 až 2 500 nanometrov (nm), ktoré zahŕňa ultrafialové (UV), viditeľné (VIS) a blízke infračervené (NIR) žiarenie. To je v súlade s referenčným slnečným spektrom podľa normy ASTM G173, ktoré modeluje slnečné žiarenie dopadajúce na Zem.
• Typy materiálov: Norma ASTM E424 je použiteľná pre širokú škálu priehľadných, priesvitných alebo nepriehľadných plošných materiálov, ako napríklad:
  • Architektonické sklo
  • Polykarbonátové dosky
  • Fólie na ochranu pred slnkom
  • Povrchová úprava používaná v stavebníctve alebo automobilovom priemysle

Výsledky testov podľa normy ASTM E424 sú kľúčové pre mnohé odvetvia:

• Konštrukcia a štruktúra: Výber materiálov, ktoré umožňujú prechod denného svetla a zároveň znižujú zisky slnečného tepla.
• Automobilový priemysel: Hodnotenie okenných fólií a náterov na zlepšenie tepelného komfortu a energetickej účinnosti.
• Solárna energia: Materiálový dizajn pre solárne kolektory alebo fotovoltaické systémy.
• Certifikácia zelených budov: Podpora súladu s normami, ako je LEED, dokumentovaním výberu energeticky úsporných materiálov.

Medzi výhody súladu s normou ASTM E424 patria:

• Poskytuje presnosť a spoľahlivosť vďaka štandardizovanej metodike.
• Vylepšené poznatky o výkonnosti materiálov pomáhajú vývojárom vybrať alebo navrhnúť lepšie produkty.
• Podpora v oblasti regulácie a certifikácie poskytuje testovacie údaje v súlade s medzinárodnými stavebnými a energetickými predpismi.

Na druhej strane, hoci ide o komplexnú normu, má aj určité obmedzenia:

• Nezohľadňuje dlhodobú degradáciu materiálov ani vystavenie poveternostným vplyvom.
• Je určený predovšetkým pre ploché plechy, nie pre zložité geometrie alebo viacvrstvové zostavy.
• Správne použitie si vyžaduje špecializované vybavenie a vyškolený personál.

V dôsledku toho je norma ASTM E424 dôležitou normou na hodnotenie interakcie doskových materiálov so slnečným žiarením a na prijímanie informovaných rozhodnutí o energetickej účinnosti a vplyve na životné prostredie. Jej použitie pri testovaní materiálov podporuje inovácie v oblasti udržateľnej architektúry, automobilového dizajnu a technológií obnoviteľných zdrojov energie. Pre dizajnérov pochopenie a implementácia tejto normy nielen zabezpečuje, že výrobky budú fungovať podľa očakávaní aj na slnečnom svetle, ale tiež prispieva k energeticky efektívnejšej a udržateľnejšej budúcnosti.

Naša organizácia, ktorá už roky podporuje podniky vo všetkých sektoroch prostredníctvom širokej škály testovacích, meracích, analytických a hodnotiacich aktivít, sa môže pochváliť silným tímom zamestnancov, ktorí pozorne sledujú globálny vývoj vo vede a technike a neustále sa zlepšujú. V tejto súvislosti poskytujeme aj testovacie služby v súlade so štandardnými testovacími metódami ASTM E424 pre priepustnosť a odrazivosť slnečnej energie (pozemská) doskových materiálov.