ASTM E424 วิธีทดสอบมาตรฐานสำหรับการส่งผ่านและสะท้อนแสงอาทิตย์ (ภาคพื้นดิน) ของวัสดุแผ่น

มาตรฐาน "ASTM E424 วิธีทดสอบมาตรฐานสำหรับการส่งผ่านพลังงานแสงอาทิตย์และการสะท้อนแสง (ภาคพื้นดิน) ของแผ่นวัสดุ" ที่พัฒนาโดยสมาคมการทดสอบและวัสดุแห่งอเมริกา (ASTM) อธิบายวิธีการทดสอบที่รวมถึงการวัดการส่งผ่านพลังงานแสงอาทิตย์และการสะท้อนแสง (ภาคพื้นดิน) ของแผ่นวัสดุ

ขั้นตอนการทดสอบ ASTM E424 ประกอบด้วยเทคนิคการทดสอบสองแบบสำหรับการวัดค่าการส่องผ่านและการสะท้อนแสงของพลังงานแสงอาทิตย์ในวัสดุแผ่น เทคนิคการทดสอบทั้งสองแบบให้ผลลัพธ์ที่เหมือนกันสำหรับวัสดุที่คณะทำงานร่างแบบตรวจสอบ:

• วิธี A: การวัดค่าการส่งผ่านสเปกตรัมหรือการสะท้อนแสงเทียบกับมาตรฐานแมกนีเซียมออกไซด์ทำได้โดยใช้เครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ทรงกลมอินทิเกรตติ้งในช่วงสเปกตรัม 350 ถึง 2500 นาโนเมตร โหมดการส่องสว่างและการถ่ายภาพควรเป็นแบบปกติ-กระจาย หรือแบบกระจาย-ปกติ พลังงานแสงอาทิตย์ที่ส่งผ่านหรือสะท้อนได้จากการอินทิเกรตบนเส้นโค้งการกระจายพลังงานแสงอาทิตย์มาตรฐานโดยใช้พิกัดถ่วงน้ำหนักหรือพิกัดที่เลือกไว้เพื่อให้ได้การกระจายพลังงานแสงอาทิตย์ที่เหมาะสม การกระจายที่ระดับน้ำทะเล โดยมีมวลอากาศ 2 จะถูกใช้ วิธี A ซึ่งใช้เครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ สามารถใช้ได้กับทั้งค่าการส่งผ่านสเปกตรัมและการสะท้อนแสง และเป็นวิธีอ้างอิง
• วิธีที่ B: ใช้ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งกำเนิดรังสี และใช้ไพแรนอมิเตอร์เป็นตัวตรวจวัด จากนั้นนำตัวอย่างรังสีไปวางบนฝาปิดของตู้โดยให้ระนาบตั้งฉากกับรังสีตกกระทบ การวัดค่าการส่งผ่านรังสีจะวัดจากอัตราส่วนของพลังงานที่ถูกส่งผ่านต่อพลังงานตกกระทบ เครื่องมือที่ใช้วิธีนี้ถูกนำมาใช้ในการวัดค่าการสะท้อนแสงอาทิตย์ แต่ปัจจุบันยังไม่มีประสบการณ์เพียงพอในการวัดค่ามาตรฐานของเทคนิคนี้

สำหรับวิธี A ขนาดของตัวอย่างถูกจำกัดด้วยรูปทรงของเครื่องวัดสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ ในขณะที่วิธี B ต้องใช้ตัวอย่าง 0,61 ตารางเมตร สำหรับวัสดุที่กลุ่มงานวาดตรวจสอบ วิธีทดสอบทั้งสองวิธีให้ผลลัพธ์ที่เท่าเทียมกัน

ค่าการส่งผ่านและการสะท้อนแสงอาทิตย์เป็นปัจจัยสำคัญในการถ่ายเทความร้อนผ่านหน้าต่าง โดยส่วนใหญ่ผ่านกระจกหรือพลาสติก วิธีการเหล่านี้เป็นวิธีการวัดค่าปัจจัยเหล่านี้ภายใต้สภาวะการตกกระทบและการมองอย่างต่อเนื่อง แม้ว่าข้อมูลเหล่านี้จะช่วยให้นักออกแบบสามารถเลือกและระบุวัสดุที่ใช้ทำกระจกได้ แต่ค่าการส่งผ่านและการสะท้อนแสงอาทิตย์เพียงอย่างเดียวยังไม่เพียงพอที่จะกำหนดอัตราการถ่ายเทความร้อนได้หากไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับปัจจัยสำคัญอื่นๆ วิธีการเหล่านี้พบว่าใช้งานได้จริงกับทั้งวัสดุโปร่งใสและโปร่งแสง รวมถึงวัสดุที่ค่าการส่งผ่านลดลงเนื่องจากการเคลือบสะท้อนแสงสูง วิธี B เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการวัดค่าการส่งผ่านของวัสดุที่มีลักษณะไม่สม่ำเสมอ มีลวดลาย หรือเป็นลอน เนื่องจากค่าการส่งผ่านจะถูกเฉลี่ยในพื้นที่ขนาดใหญ่

เพื่อวัตถุประสงค์ของมาตรฐานนี้ ให้ใช้ข้อกำหนดและคำจำกัดความต่อไปนี้:

• ค่าการดูดกลืนแสงอาทิตย์: คือ อัตราส่วนของพลังงานรังสีที่ดูดซับต่อพลังงานรังสีตกกระทบ (เท่ากับค่าที่ได้จากการลบค่าการสะท้อนแสงและการส่งผ่านแสงออกเป็น 1)
• การดูดซับแสงอาทิตย์: การถ่ายเทความร้อนจากแสงอาทิตย์โดยคำนึงถึงพลังงานที่แผ่ซ้ำและขนส่ง
• พลังงานแสงอาทิตย์: สำหรับวิธีการเหล่านี้ คือความเข้มของรังสีโดยตรงจากดวงอาทิตย์ที่ระดับน้ำทะเลตลอดช่วงสเปกตรัมของดวงอาทิตย์ คิดเป็นวัตต์ต่อหน่วยพื้นที่
• การสะท้อนแสงจากดวงอาทิตย์: เปอร์เซ็นต์ของรังสีดวงอาทิตย์ที่สะท้อนจากวัสดุ (วัตต์ต่อหน่วยพื้นที่)
• สเปกตรัมพลังงานแสงอาทิตย์: สำหรับวัตถุประสงค์ของวิธีการเหล่านี้ นี่คือสเปกตรัมพลังงานแสงอาทิตย์ที่ขยายจาก 350 ถึง 2500 นาโนเมตรที่ระดับน้ำทะเล
• การส่งผ่านแสงอาทิตย์: เปอร์เซ็นต์ของรังสีดวงอาทิตย์ที่ส่งผ่านโดยวัสดุ (วัตต์ต่อหน่วยพื้นที่)

กล่าวโดยสรุป ASTM E424 มีคุณค่าอย่างยิ่งในสาขาต่างๆ เช่น สถาปัตยกรรม วิทยาศาสตร์วัสดุ และการออกแบบประสิทธิภาพพลังงาน ซึ่งความเข้าใจถึงปฏิสัมพันธ์ระหว่างวัสดุกับรังสีดวงอาทิตย์เป็นสิ่งสำคัญยิ่ง เป้าหมายหลักของมาตรฐานนี้คือการจัดหาวิธีการวัดที่สม่ำเสมอและทำซ้ำได้:

• การส่งผ่านแสงอาทิตย์: เศษส่วนของรังสีดวงอาทิตย์ที่ผ่านวัสดุ
• การสะท้อนแสงจากดวงอาทิตย์: เศษส่วนของรังสีดวงอาทิตย์ที่สะท้อนจากพื้นผิวของวัสดุ

การวัดเหล่านี้ทำโดยใช้เครื่องวัดสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ทรงกลมบูรณาการ ซึ่งรับรองความแม่นยำด้วยการจับแสงที่กระจัดกระจาย ซึ่งเป็นสิ่งที่เครื่องมือวัดแบบดั้งเดิมอาจพลาดไป

มาตรฐานนี้ได้รับการออกแบบมาสำหรับการใช้งานภาคพื้นดิน หมายความว่ามาตรฐานนี้ใช้กับสภาพแวดล้อมที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวโลก ไม่ใช่ในอวกาศ

คุณสมบัติหลักของมาตรฐานนี้มีดังนี้:

• การใช้ทรงกลมอินทิเกรต: ทรงกลมอินทิเกรตคือหัวใจสำคัญของการทดสอบ ทรงกลมอินทิเกรตให้การวัดคุณสมบัติทางแสงของวัสดุอย่างครอบคลุม โดยสามารถเก็บทั้งรังสีแบบกระจายและแบบสะท้อนแสงได้อย่างแม่นยำ
• ช่วงความยาวคลื่น: วิธีการนี้มุ่งเน้นไปที่สเปกตรัมของดวงอาทิตย์ โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วงประมาณ 300 ถึง 2500 นาโนเมตร (nm) ครอบคลุมรังสีอัลตราไวโอเลต (UV) รังสีที่มองเห็นได้ (VIS) และรังสีอินฟราเรดใกล้ (NIR) ซึ่งสอดคล้องกับสเปกตรัมอ้างอิงมาตรฐาน ASTM G173 ซึ่งเป็นแบบจำลองของรังสีดวงอาทิตย์ที่ส่องถึงโลก
• ประเภทวัสดุ: มาตรฐาน ASTM E424 สามารถนำไปใช้ได้กับวัสดุแผ่นโปร่งใส โปร่งแสง หรือทึบแสงหลากหลายประเภท เช่น:
  • กระจกสถาปัตยกรรม
  • แผ่นโพลีคาร์บอเนต
  • ฟิล์มควบคุมแสงแดด
  • พื้นผิวเคลือบที่ใช้ในอาคารหรือการใช้งานยานยนต์

ผลการทดสอบมาตรฐาน ASTM E424 มีความสำคัญต่ออุตสาหกรรมต่างๆ มากมาย:

• การก่อสร้างและโครงสร้าง: การเลือกวัสดุที่ให้แสงธรรมชาติผ่านเข้ามาได้พร้อมทั้งลดความร้อนจากแสงอาทิตย์
• ยานยนต์: การประเมินฟิล์มและสารเคลือบกระจกเพื่อปรับปรุงความสบายทางความร้อนและประสิทธิภาพด้านพลังงาน
• พลังงานแสงอาทิตย์: การออกแบบวัสดุสำหรับเครื่องเก็บพลังงานแสงอาทิตย์หรือระบบโฟโตวอลตาอิคส์
• การรับรองอาคารสีเขียว: สนับสนุนการปฏิบัติตามมาตรฐาน เช่น LEED โดยการบันทึกการเลือกใช้วัสดุที่มีประสิทธิภาพด้านพลังงาน

ข้อดีของการปฏิบัติตามมาตรฐาน ASTM E424 ได้แก่:

• ให้ความแม่นยำและความน่าเชื่อถือด้วยวิธีการมาตรฐาน
• ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับประสิทธิภาพของวัสดุที่ได้รับการปรับปรุงช่วยให้นักพัฒนาสามารถเลือกหรือออกแบบผลิตภัณฑ์ได้ดีขึ้น
• การสนับสนุนด้านกฎระเบียบและการรับรองให้ข้อมูลการทดสอบที่สอดคล้องกับรหัสอาคารและพลังงานระดับสากล

ในทางกลับกัน แม้ว่าจะเป็นมาตรฐานที่ครอบคลุม แต่มาตรฐานนี้ยังมีข้อจำกัดบางประการ:

• ไม่คำนึงถึงการเสื่อมสภาพของวัสดุในระยะยาวหรือการสัมผัสกับสภาพอากาศ
• ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับวัสดุแผ่นแบน ไม่ใช่สำหรับรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนหรือการประกอบหลายชั้น
• การใช้งานอย่างถูกต้องต้องอาศัยอุปกรณ์เฉพาะทางและบุคลากรที่ได้รับการฝึกอบรม

ด้วยเหตุนี้ ASTM E424 จึงเป็นมาตรฐานสำคัญสำหรับการประเมินปฏิกิริยาระหว่างวัสดุแผ่นกับรังสีดวงอาทิตย์ และการตัดสินใจอย่างรอบรู้เกี่ยวกับประสิทธิภาพการใช้พลังงานและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม การนำไปใช้ในการทดสอบวัสดุช่วยสนับสนุนนวัตกรรมด้านสถาปัตยกรรมที่ยั่งยืน การออกแบบยานยนต์ และเทคโนโลยีพลังงานหมุนเวียน สำหรับนักออกแบบ การทำความเข้าใจและการนำมาตรฐานนี้ไปใช้ไม่เพียงแต่ช่วยให้มั่นใจได้ว่าผลิตภัณฑ์จะทำงานได้ตามที่คาดหวังภายใต้แสงแดดเท่านั้น แต่ยังช่วยส่งเสริมอนาคตที่ประหยัดพลังงานและยั่งยืนยิ่งขึ้นอีกด้วย

องค์กรของเราให้การสนับสนุนธุรกิจในทุกภาคส่วนมายาวนาน ผ่านกิจกรรมการทดสอบ การวัด การวิเคราะห์ และการประเมินที่หลากหลาย ด้วยทีมงานที่แข็งแกร่งซึ่งติดตามความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีระดับโลกอย่างใกล้ชิด และมุ่งมั่นพัฒนาตนเองอย่างต่อเนื่อง ในส่วนนี้ เรายังให้บริการทดสอบตามมาตรฐาน ASTM E424 สำหรับวิธีทดสอบการส่องผ่านและการสะท้อนแสงอาทิตย์ (ภาคพื้นดิน) ของวัสดุแผ่น