TCVN7737:2007

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7737:2007 về Kính xây dựng - Phương pháp xác định độ xuyên quang, độ phản quang, tổng năng lượng bức xạ mặt trời truyền qua và độ xuyên bức xạ tử ngoại TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 7737:2007 KÍNH XÂY DỰNG – PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ XUYÊN QUANG, ĐỘ PHẢN QUANG, TỔNG NĂNG LƯỢNG BỨC XẠ MẶT TRỜI TRUYỀN QUA VÀ ĐỘ XUYÊN BỨC XẠ TỬ NGOẠI Glass in building – Method for determination of light transmittance, light reflectance, total solar energy transmittance and ultraviolet transmittance Lời nói đầu TCVN 7737 : 2007 được xây dựng trên cơ sở ISO 9050:2003 Glass in building – Determination of light transmittance, solar direct transmittance, total solar energy transmittance, ultraviolet transmittance and related glazing factors. TCVN 7737 : 2007 do Ban Kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 160 Thủy tinh trong xây dựng hoàn thiện trên cơ sở dự thảo đề nghị của Viện Vật liệu xây dựng – Bộ Xây dựng, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố. KÍNH XÂY DỰNG – PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ XUYÊN QUANG, ĐỘ PHẢN QUANG, TỔNG NĂNG LƯỢNG BỨC XẠ MẶT TRỜI TRUYỀN QUA VÀ ĐỘ XUYÊN BỨC XẠ TỬ NGOẠI Glass in building – Method for determination of light transmittance, light reflectance, total solar energy transmittance and ultraviolet transmittance 1. Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn này qui định phương pháp xác định độ xuyên quang, độ phản quang, tổng năng lượng bức xạ mặt trời truyền qua và độ xuyên bức xạ tử ngoại đối với các loại kính phẳng và kết cấu kính phẳng trong xây dựng. Tiêu chuẩn này không áp dụng đối với các loại kính có tính khuyếch tán ánh sáng như kính hoa văn và các loại thủy tinh tương tự khác. 2. Ký hiệu Tiêu chuẩn này sử dụng ký hiệu các đại lượng đặc trưng sau: D 65 - Nguồn sáng chuẩn D 65 (standard illuminant D 65 ); UV - Bức xạ tử ngoại (ultraviolet radiation); t UV - Độ xuyên bức xạ tử ngoại (ultraviolet transmittance); t ( l ) - Phổ xuyên quang (spectral transmittance); r ( l ) - Phổ phản quang (spectral reflectance); t V - Độ xuyên quang (light transmittance); r V - Độ phản quang (light reflectance); t e - Độ xuyên bức xạ mặt trời trực tiếp (solar direct transmittance); r e - Độ phản xạ bức xạ mặt trời trực tiếp (solar direct reflectance); g - Tổng năng lượng bức xạ mặt trời truyền qua – hay hệ số nhiệt mặt trời (total solar energy transmittance of illuminant D 65 ); D l - Công suất quang phổ nguồn sáng chuẩn D 65 tại bước sóng l (relative spectral distribution of illuminant D 65 ); V( l ) - Hiệu suất phát sáng (spectral luminous efficiency); a e - Độ hấp thụ bức xạ mặt trời trực tiếp (solar direct absorbtance); F e - Nguồn năng lượng bức xạ mặt trời (incident solar radiant flux); q i - Hệ số truyền nhiệt thứ cấp theo hướng vào trong (secondary internal heat transfer factor); q 0 - Hệ số truyền nhiệt thứ cấp theo hướng ra ngoài (secondary external heat transfer factor); S l - Công suất quang phổ nguồn bức xạ mặt trời tại bước sóng l (relative spectral distribution of solar radiation); h e - Hệ số truyền nhiệt của thủy tinh theo hướng ra ngoài (heat transfer coefficients of the glazing towards the outside); h i - Hệ số truyền nhiệt của thủy tinh theo hướng vào trong (heat transfer coefficients of the glazing towards the inside); e l - Độ đen (hemispherical emissivity); l - Bước sóng (wavelength); D l - Hiệu số bước sóng của hai lần đo liền kề (wavelength interval); U l - Công suất quang phổ nguồn bức xạ mặt trời tại bước sóng l trong vùng tử ngoại (relative spectral distribution of UV in solar radiation). 3. Thuật ngữ và định nghĩa Các thuật ngữ sử dụng trong tiêu chuẩn này được hiểu như sau: 3.1. Độ xuyên quang (light transmittance) Tỷ số giữa cường độ ánh sáng xuyên qua kính và cường độ ánh sáng chiếu tới theo góc pháp tuyến. Độ xuyên quang được đo trong vùng ánh sáng nhìn thấy có bước sóng l từ 380 nm đến 780 nm. 3.2. Độ phản quang (light reflectance) Tỷ số giữa cường độ ánh sáng phản xạ và cường độ ánh sáng chiếu tới, đo trong vùng ánh sáng nhìn thấy có bước sóng l từ 380 nm đến 780 nm. 3.3. Độ xuyên bức xạ mặt trời trực tiếp (solar direct transmittance) Tỷ số giữa năng lượng bức xạ mặt trời xuyên qua kính và năng lượng bức xạ mặt trời chiếu tới (tính bằng 100 %), đo trong phạm vi bước sóng l từ 280 nm đến 2500 nm. 3.4. Độ xuyên bức xạ tử ngoại (ultraviolet transmittance) Độ xuyên bức xạ mặt trời trực tiếp (3.3) trong vùng tử ngoại, đo trong phạm vi bước sóng l từ 280 nm đến 380 nm. 3.5. Độ phản xạ bức xạ mặt trời trực tiếp (solar direct reflectance) Tỷ số giữa năng lượng bức xạ mặt trời phản xạ lại và năng lượng bức xạ mặt trời tới (tính bằng 100 %), đo trong phạm vi bước sóng l từ 280 nm đến 2500 nm. 3.6. Độ hấp thụ bức xạ mặt trời trực tiếp (solar direct absorbtance) Tỷ số giữa phần năng lượng bức xạ mặt trời bị hấp thụ vào kính và năng lượng bức xạ mặt trời chiếu tới, tính bằng bức xạ mặt trời tới (100 %) trừ đi tổng của độ xuyên bức xạ mặt trời trực tiếp và độ phản xạ bức xạ mặt trời trực tiếp, đo trong phạm vi bước sóng l từ 280 nm đến 2500 nm. 3.7. Tổng năng lượng bức xạ mặt trời truyền qua (total solar energy transmittance) Tổng của độ xuyên bức xạ mặt trời trực tiếp và hệ số truyền nhiệt thứ cấp q i của kính theo hướng vào bên trong phòng. 4. Phương pháp xác định 4.1. Nguyên tắc Đo phổ xuyên quang t ( l ), phổ phản quang r ( l ) tại các vùng bước sóng l quy định, từ đó tính: Độ xuyên quang t V ; độ phản quang r V ; độ xuyên bức xạ mặt trời trực tiếp t e ; độ phản xạ bức xạ mặt trời trực tiếp r e và độ xuyên bức xạ tử ngoại t UV , theo các công thức tương ứng. 4.2. Lấy mẫu Đối với kính một lớp, lấy mẫu trên chính tấm kính đó. Đối với kính hộp nhiều lớp, lấy mẫu trên từng loại kính đơn tương ứng. 4.2. Lấy mẫu Đối với kính một lớp, lấy mẫu trên chính tấm kính đó. Đối với kính hộp nhiều lớp, lấy mẫu trên từng loại kính đơn tương ứng. Kích thước mẫu phụ thuộc vào hướng dẫn chi tiết đối với thiết bị. Có thể đo trực tiếp trên kết cấu kính, nếu điều kiện thiết bị cho phép. 4.3. Thiết bị đo Máy quang phổ kế, có nguồn sáng chuẩn D 65 . Năng lượng phổ ở nguồn dây tóc bóng đèn T = 6500 0 K. Quy trình và qui tắc vận hành theo hướng dẫn cụ thể của từng thiết bị. 4.4. Tính kết quả 4.4.1. Độ xuyên quang của kính một lớp, t V Độ xuyên quang t V được tính theo công thức (1): t V (1) Trong đó: D l Là công suất quang phổ nguồn sáng chuẩn D 65 tại bước sóng l (xem Bảng A.1); t ( l ) Là phổ xuyên quang của kính đo được tại bước sóng l ; V( l ) Là hiệu suất phát sáng; D l Là hiệu số bước sóng của hai lần đo liền kề, trong phạm vi bước sóng từ 380 nm đến 780 nm có giá trị là 10. 4.4.1.1. Phổ xuyên quang của kính hai lớp, t ( l ) Phổ xuyên quang t ( l ) đối với kính hai lớp, được tính theo công thức (2): (2) Trong đó: là phổ xuyên quang của các tấm kính theo thứ tự từ ngoài vào trong; r 2 ( l ) là phổ phản quang của tấm kính thứ hai theo thứ tự từ ngoài vào trong, đo trực tiếp bức xạ tới; là phổ phản quang của tấm kính lớp ngoài, đo ngược hướng bức xạ tới. Sau cùng, được thay vào công thức (1) để tính độ xuyên quang của kính hai lớp. 4.4.1.2. Phổ xuyên quang đối với kính ba lớp, Phổ xuyên quang đối với kính ba lớp, được tính theo công thức (3): (3) Trong đó: là phổ xuyên quang của các tấm kính theo thứ tự từ ngoài vào trong; r 1 ( l ), r 2 ( l ) và r 3 ( l ) là phổ phản quang của các tấm kính theo thứ tự từ ngoài vào trong; là phổ phản quang của các tấm kính theo thứ tự từ ngoài vào trong, đo ngược hướng bức xạ tới; Sau cùng, được thay vào công thức (1) để tính độ xuyên quang t v của kính ba lớp. 4.4.1.3. Phổ xuyên quang đối với kính nhiều hơn ba lớp, Đối với kính được lắp nhiều hơn ba lớp, vẫn được tính theo công thức (2) và (3). Sau đó, tính chúng là các lớp đơn và tính tiếp. Ví dụ như kính 5 lớp, ta sẽ tính như sau: a) Ba lớp đầu, tính như loại ba lớp theo công thức (3). b) Hai lớp tiếp theo, tính như loại hai lớp của công thức (2) c) t ( l ) của năm lớp được tính như hai lớp theo công thức (2) của hai phần đã tính ở mục a) và mục b). Sau cùng, t ( l ) được thay vào công thức (1) để tính độ xuyên quang t V của kính được lắp nhiều hơn ba lớp. 4.4.2. Độ phản quang, r v Độ phản quang, r v , được tính theo công thức (4): (4) Trong đó: r ( l ) Là phổ phản quang của kính, đo được tại bước sóng l ; D l Là công suất quang phổ nguồn sáng chuẩn D 65 tại bước sóng l (Xem Bảng A.1); V( l ) Là hiệu suất phát sáng theo người quan sát; D l Là hiệu số bước sóng của hai lần đo liền kề, trong phạm vi bước sóng từ 380 nm đến 780 nm có giá trị là 10. 4.4.2.1. Phổ phản quang đối với kính hai lớp, r ( l ) Phổ phản quang đối với kính hai lớp, r ( l ) được tính theo công thức (5): r ( l ) = r 1 ( l ) + (5) Trong đó: t 1 ( l ) là phổ xuyên quang của tấm kính thứ nhất; r 1 ( l ), r 2 ( l ) là phổ phản quang của các tấm kính theo thứ tự từ ngoài vào trong, đo trực tiếp bức xạ tới; r 1 l ( l ) là phổ phản quang của tấm thứ nhất, đo ngược hướng bức xạ tới. Sau cùng, thay r ( l ) vào công thức (4) để tính độ phản quang r v của kính hai lớp. 4.4.2.2. Phổ phản quang đối với kính ba lớp, r ( l ) Phổ phản quang đối với kính ba lớp, r ( l ) được tính theo công thức (6) r ( l ) = r 1 ( l )+ t 1 2 ( l ) r 2 ( l )[1 - r l 2 ( l ) r 3 ( l )] + t 2 1 ( l ) t 2 2 ( l ) r 3 ( l ) (6) [1 - r l 1 ( l ) r 2 ( l )] x [1 - r l 2 ( l ) r 3 ( l )] - t 2 2 ( l ) r l 1 ( l ) r 3 ( l ) Trong đó: t 1 ( l ), t 2 ( l ) và t 3 ( l ) là phổ xuyên quang của các tấm kính theo thứ tự từ ngoài vào trong; r 1 ( l ), r 2 ( l ) và r 3 ( l ) là phổ phản quang của các tấm kính theo thứ tự từ ngoài vào trong; r l 1 ( l ), r l 2 ( l ) là phổ phản quang của các tấm kính theo thứ tự từ ngoài vào trong, đo ngược hướng bức xạ tới. Sau cùng, thay r ( l ) vào công thức (4) để tính độ phản quang r v của kính ba lớp. 4.4.2.3. Phổ phản quang đối với kính lắp nhiều hơn ba lớp, r ( l ) Tương tự như quá trình tính độ xuyên quang của kính nhiều hơn ba lớp, ở đây sử dụng công thức để tính là (5) và (6). Sau cùng, thay r ( l ) vào công thức (4) để tính độ phản quang r v của kính nhiều hơn ba lớp. 4.4.3. Tổng năng lượng bức xạ mặt trời truyền qua, g Tổng năng lượng bức xạ mặt trời truyền qua, g, được tính theo công thức (7): G = t e + q i Trong đó: t e được tính theo công thức (10) và q i được tính theo công thức (12). 4.4.3.1. Sự phân chia bức xạ mặt trời tới Bức xạ mặt trời tới được phân chia thành ba phần (xem Hình 1) - Phần xuyên quang, t e f e - Phần phản quang, r e f e - Phần hấp thụ, a e f e Trong đó: t e , r e , a e được nêu trong các điều 3.3; 3.4; 3.5. Sự tương quan giữa ba đại lượng được biểu thị bằng công thức (8): t e + r e + a e = 1 (8) Kích thước tính bằng milimét Hình 1 – Thí dụ về phân chia bức xạ tới 4.4.3.2. Độ hấp thụ bức xạ mặt trời trực tiếp, a e Phần hấp thụ sau đó tách ra thành hai phần, q i f e và q o f e với năng lượng truyền vào trong và ra bên ngoài: a e = q i + q o (9) Trong đó: q i và q o là hệ số truyền nhiệt theo hướng vào trong và ra ngoài của kính. Độ hấp thụ bức xạ mặt trời trực tiếp a e được tính theo công thức (8). 4.4.3.3. Độ xuyên bức xạ mặt trời trực tiếp, t e Độ xuyên bức xạ mặt trời trực tiếp được tính theo công thức (10): (10) Trong đó: S l Là công suất quang phổ của bức xạ mặt trời tại bước sóng l (Xem Bảng A.2 và Bảng A.3); t ( l ) Là phổ xuyên quang của kính, có thể tính như theo công thức (2) hoặc (3) cho các loại hai hoặc ba lớp tương ứng. Là hiệu số bước sóng của hai lần đo liền kề. = 40 tại Bảng A.2 trong trường hợp đối với hệ số trọng lượng không khí tầng 1; và = 50 tại Bảng A.3 trong trường hợp đối với hệ số trọng lượng không khí tầng 2. 4.4.3.4. Độ phản xạ bức xạ mặt trời trực tiếp, r e Độ phản xạ bức xạ trời trực tiếp được tính theo công thức (11): (11) Trong đó: r ( l ) Là phổ phản quang của kính, có thể tính theo công thức (5) và (6) cho các loại kính 2 và 3 lớp hoặc hơn; S l Là công suất quang phổ của bức xạ mặt trời tại bước sóng l (Xem Bảng A.2 và Bảng A.3); Là hiệu số bước sóng của hai lần đo liền kề. = 40 tại Bảng A.2 trong trường hợp đối với hệ số trọng lượng không khí tầng 1; và = 50 tại Bảng A.3 trong trường hợp đối với hệ số trọng lượng không khí tầng 2. 4.4.3.5. Hệ số truyền nhiệt thứ cấp theo hướng vào trong Điều kiện giới hạn trong việc tính q i . Thông số truyền nhiệt của kính về phía bên ngoài h e và về bên trong h i phụ thuộc vào vận tốc gió, được chọn khoảng 4 m/s, độ đen e 1 = 0,83 cho thủy tinh thường. Vậy: h i = 8 (W/m 2 K) và h e = 23 (W/m 2 K). Giá trị q i với kính lắp đơn được tính theo công thức (12): q i = a e x (12) Giá trị q i với kính hai lớp được tính theo công thức (13) (13) Trong đó: là độ dẫn nhiệt giữa các lớp. Độ hấp thụ bức xạ mặt trời trực tiếp a e1 của lớp kính ngoài được tính theo công thức (14): (14) Độ hấp thụ bức xạ mặt trời trực tiếp a e2 của lớp kính thứ hai được tính theo công thức (15): (15) Trong đó: S l Là công suất quang phổ của bức xạ mặt trời tại bước sóng l (Xem Bảng A.2 và Bảng A.3); D l Là hiệu số bước sóng của hai lần đo liền kề, D l = 40 tại Bảng A.2 trong trường hợp đối với hệ số trọng lượng không khí tầng 1; và D l = 50 tại Bảng A.3 trong trường hợp đối với hệ số trọng lượng không khí tầng 2; r 1 ( l ), r 2 ( l ) là phổ phản quang của các tấm kính theo thứ tự từ ngoài vào trong, đo trực tiếp bức xạ tới; t 1 ( l ), t 2 ( l ) là phổ xuyên quang của các tấm kính theo thứ tự từ ngoài vào trong; a l 1 ( l ) = 1 - t 1 ( l ) - r l 1 ( l ) 4.4.4. Độ xuyên bức xạ tử ngoại, t uv Trong phạm vi vùng tử ngoại, bức xạ toàn phần của mặt trời bao gồm hai phần: - Vùng UVB phạm vi bước sóng từ 280 nm đến 315 nm; - Vùng UVA phạm vi bước sóng từ 315 nm đến 380 nm. Giá trị U l D l với khoảng D l bằng 5 nm trong vùng UVB và UVA cho trong Bảng A.4. Độ xuyên bức xạ tử ngoại được tính theo công thức (16): (16) 4.5. Báo cáo thử nghiệm Báo cáo kết quả thử nghiệm bao gồm các thông tin chính sau: - thông tin về mẫu thử (loại kính, xuất xứ nếu có); - các kết quả đo và tính toán được theo 4.4; - nơi, ngày và người thử nghiệm. PHỤ LỤC A (Quy định) Bảng A1 – Tương quan giữa bước sóng l (nm) và tích số D l V( l ) D l l nm D l V( l ) D l l nm D l V( l ) D l 380 0,0000 580 7,8994 390 0,0005 590 6,3306 400 0,0030 600 5,3542 410 0,0103 610 4,2491 420 0,0352 620 3,1502 430 0,0948 630 2,0812 440 0,2274 640 1,3810 450 0,4192 650 0,8070 460 0,6663 660 0,4612 470 0,9850 670 0,2485 480 1,5189 680 0,1255 490 2,1336 690 0,0536 500 3,3491 700 0,0276 510 5,1393 710 0,0146 520 7,0523 720 0,0057 530 8,7990 730 0,0035 540 9,4427 740 0,0021 550 9,8077 750 0,0008 560 9,4308 760 0,0001 570 8,6891 770 0,0000 780 0,0000 Bảng A.2 – Tương quan giữa bước sóng l (nm) với tích số S l (nm) với tích số S l D l (Đối với hệ số trọng lượng không khí tầng 1) l nm S l D l l nm S l D l 300 0,005 700 0,046 340 0,024 740 0,041 380 0,032 780 0,037 420 0,050 900 0,139 460 0,065 1100 0,097 500 0,063 1300 0,058 540 0,058 1500 0,039 580 0,054 1700 0,026 620 0,055 1900 0,018 660 0,049 2500 0,044 Bảng A.3 – Tương quan giữa bước sóng l (nm) với tích số S l D l (Đối với hệ số trọng lượng không khí tầng 2) l nm S l D l l nm S l D l 350 0,0128 1250 0,0247 400 0,0353 1300 0,0185 450 0,0665 1350 0,0026 500 0,0813 1400 0,0001 550 0,0802 1450 0,0016 600 0,0788 1500 0,0103 650 0,0791 1550 0,0148 700 0,0694 1600 0,0136 750 0,0595 1650 0,0118 800 0,0566 1700 0,0089 850 0,0564 1750 0,0051 900 0,0303 1800 0,0003 950 0,0291 1850 0,0000 1000 0,0426 1900 0,0000 1050 0,0377 1950 0,0013 1100 0,0199 2000 0,0013 1150 0,0145 2050 0,0038 1200 0,0256 2100 0,0058 Bảng A.4 – Tương quan giữa bước sóng l (nm) với tích số U l D l l nm U l D l l nm U l D l 282,5 0,00000 332,5 0,07062 287,5 0,00000 337,5 0,07258 292,5 0,00000 342,5 0,07454 297,5 0,00082 347,5 0,07601 302,5 0,00461 352,5 0,07700 307,5 0,01373 357,5 0,07896 312,5 0,02746 362,5 0,08043 317,5 0,04120 367,5 0,08337 322,5 0,05591 372,5 0,08631 327,5 0,06572 377,5 0,09073