Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7737:2023 Kính xây dựng - Xác định hệ số truyền sáng, hệ số truyền năng lượng mặt trời

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 7737:2023

ISO 9050:2003

KÍNH XÂY DỰNG - XÁC ĐỊNH HỆ SỐ TRUYỀN SÁNG, HỆ SỐ TRUYỀN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TRỰC TIẾP, HỆ SỐ TRUYỀN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TỔNG CỘNG, HỆ SỐ TRUYỀN TIA CỰC TÍM VÀ CÁC YẾU TỐ LIÊN QUAN ĐẾN KẾT CẤU KÍNH

Glass in building, Determination of light transmittance, solar direct transmittance, total solar energy transmittance, ultraviolet transmittance, and related glazing factors

Lời nói đầu

TCVN 7737:2023 thay thế TCVN 7737:2007.

TCVN 7737:2023 hoàn toàn tương đương với ISO 9050:2003;

TCVN 7737:2023 do Viện Vật liệu xây dựng biên soạn, Bộ Xây dựng đề nghị, Tổng Cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

KÍNH XÂY DỰNG - XÁC ĐỊNH HỆ SỐ TRUYỀN SÁNG, HỆ SỐ TRUYỀN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TRỰC TIẾP, HỆ SỐ TRUYỀN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TỔNG CỘNG, HỆ SỐ TRUYỀN TIA CỰC TÍM VÀ CÁC YẾU TỐ LIÊN QUAN ĐẾN KẾT CẤU KÍNH

Glass in building, Determination of light transmittance, solar direct transmittance, total solar energy transmittance, ultraviolet transmittance, and related glazing factors

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định hệ số truyền sáng và năng lượng của bức xạ mặt trời cho kính xây dựng. Những tính năng đặc trưng này có thể dùng làm cơ sở tính toán về ánh sáng, nhiệt độ, sự thông gió trong phòng và có thể cho phép so sánh giữa các loại kính khác nhau.

Tiêu chuẩn này phù hợp với các loại cấu kiện kính thông thường và kính có khả năng hấp thụ hoặc phản xạ kiểm soát năng lượng mặt trời, được sử dụng trong công trình. Các công thức tính toán đưa ra cho kính một lớp, hai lớp và ba lớp. Hơn nữa, hình thành công thức tính toán cho kính nhiều hơn ba lớp.

Tiêu chuẩn này có thể áp dụng cho tất cả các vật liệu trong suốt. Ngoại trừ đối với loại vật liệu có đặc tính dẫn truyền cao trong dải sóng từ 5 μm tới 50 μm ở nhiệt độ môi trường khi tính toán hệ số truyền nhiệt thứ cấp và năng lượng mặt trời toàn phần, như một số tấm nhựa.

CHÚ THÍCH: Với kính nhiều lớp gồm nhiều loại vật liệu có khả năng tán xạ ánh sáng, có thể sử dụng dữ liệu trong tiêu chuẩn TCVN 11857:2017 (ISO 15099), việc tính toán đối với ánh sáng ban ngày có thể tìm hiểu trong tài liệu tham khảo [1].

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau là rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi.

ISO 9845-1:1992, Solar energy - Reference solar spectral irradiance at the ground at different receiving conditions - Part 1: Direct normal and hemispherical solar irradiance for air mass 1,5 (Quang phổ bức xạ mặt trời tham chiếu ở mặt đất tại các điều kiện tiếp nhận khác nhau - Phần 1: Bức xạ mặt trời bình thường trực tiếp và bức xạ hình bán cầu cho khối khí 1,5)

ISO 10291:1994, Glass in building - Determination of steady-state u values (thermal transmittance) of multiple glazing - Guarded hot plate method (Kính xây dựng - Xác định giá trị U (truyền nhiệt) ở trạng thái ổn định của kính nhiều lớp + phương pháp đĩa nóng được bảo vệ)

ISO 10292:1994, Glass in building - Calculation of steady-state U values (thermal transmittance) of multiple glazing (Kính xây dựng - Tính toán giá trị U (truyền nhiệt) ở trạng thái ổn định của kính nhiều lớp)

ISO 10293:1997, Glass In building - Determination of steady-state U values (thermal transmittance) of multiple glazing - Heat flow meter method (Kính xây dựng - Xác định giá trị u (truyền nhiệt) ở trạng thái ổn định của kính nhiều lớp - phương pháp đo dòng nhiệt)

ISO 10526:1999/CIE S005:1998, CIE standard illuminants for colorimetry (nguồn sáng tiêu chuẩn CIE để so màu)

ISO/CIE 10527:1991, CIE Standard colorimetric observers (Thiết bị đo màu tiêu chuẩn CIE)

CIE 13.3:1995, Technical report - Method of measuring and specifying colour rendering properties of light source (Báo cáo kỹ thuật - Phương pháp đo và xác định tính chất truyền màu của nguồn sáng)

3. Xác định các thông số đặc trưng

3.1. Quy định chung

Các thông số đặc trưng được xác định đối với bức xạ tia tới gần như song song và vuông góc với mặt phẳng của vật liệu được khảo sát. Đối với các phép đo, các mẫu phải được chiếu bằng chum tia có trục ở một góc không quá 10° so với pháp tuyến của bề mặt mẫu. Góc giữa trục và các tia của chùm chiếu sáng không vượt quá 5°(Xem trong tài liệu tham khảo [2]).

Các thông số đặc trưng như sau:

- Truyền phổ τ(λ), phổ phản xạ mặt ngoài ρ₀(λ), phổ phản xạ mặt trong ρ_i(λ) ở dải sóng từ 300 nm đến 2500 nm;

- Hệ số truyền sáng τ_v, hệ số phản xạ sáng mặt ngoài ρ_v,o và hệ số phản xạ sáng mặt trong ρ_v,i với nguồn sáng D65;

- Hệ số truyền năng lượng mặt trời trực tiếp τ_e và hệ số phản xạ năng lượng mặt trời trực tiếp ρ_e;

- Hệ số truyền năng lượng mặt trời tổng cộng (hệ số mặt trời) g;

- Hệ số truyền bức xạ tử ngoại (UV) τ_UV;

- Chỉ số truyền màu chung R_a;

Nếu giá trị của một đặc trưng xác định được yêu cầu với các loại kính có chiều dày khác nhau (trong trường hợp đối với kính không phủ) hoặc đối với loại kính được phủ tương tự trên các kính nền khác nhau, có thể tìm được bằng cách tính toán (xem Phụ lục A).

Nếu không có quy định khác, các thông số đặc trưng đưa ra phải được xác định bằng các điều kiện tiêu chuẩn được nêu trong mục 3.3 đến 3.7. Phải công bố các điều kiện tùy chọn khác được nêu trong Điều 4.

Khi tính toán các thông số đặc trưng của kính nhiều lớp, dữ liệu phổ của kính thành phần sẽ được sử dụng.

3.2. Tính năng của phép đo quang

Các phép đo quang trong truyền và phản xạ đòi hỏi có sự quan tâm đặc biệt và phải có nhiều kinh nghiệm thực nghiệm về truyền và phản xạ để đạt được độ chính xác khoảng ± 0,01.

Các máy quang phổ (có hoặc không có các quả cầu tích phân) bị ảnh hưởng bởi nhiều nguồn sai số khi sử dụng cho các phép đo phản xạ và truyền qua kính phẳng trong xây dựng.

Hiệu chuẩn bước sóng và đường tuyến tính chiết quang của máy quang phổ thương mại phải được kiểm tra định kỳ bằng các mẫu chuẩn từ các phòng thí nghiệm đo lường.

Hiệu chuẩn bước sóng được thực hiện bằng cách đo tấm kính hoặc dung dịch chuẩn có các dải hấp thụ tương đối sắc nét ở các bước sóng xác định; Tuyến tính trắc quang sẽ được kiểm tra bằng các bộ lọc màu xám với độ truyền được chứng nhận.

Đối với phép đo phản xạ, các mẫu chuẩn có phản xạ (nghĩa là: mức phản xạ và tỷ lệ phản xạ khuếch tán và phản xạ trực tiếp) tương tự với mẫu không xác định được chọn.

Các mẫu dày (Ví dụ: kính nhiều lớp hoặc kính cách nhiệt) có thể làm thay đổi đường truyền sáng so với các đường trong không khí do đó các chùm tia qua mẫu vào vùng thu tín hiệu sẽ có các giá trị khác nhau.

Một nguồn sáng sai số xảy ra trong trường hợp mẫu có góc thu lệch với chùm tia truyền qua (và phản xạ). Nên kiểm tra độ lặp lại bằng cách thực hiện lại các phép đo sau khi xoay mẫu.

Ngoài ra, trong trường hợp đo phản xạ, tấm kính tạo một lát cắt ngang của chùm tia phản xạ bởi mặt thứ hai, gây tổn thất phản xạ (thể hiện đặc biệt rõ ràng trong trường hợp mẫu dày và/hoặc nêm). Nguồn sai số này phải được đưa vào trong trường hợp đặc biệt đo phản xạ đối với các sản phẩm kính không phủ. Để xác định số lượng và sai số hệ thống chính xác, cần sử dụng mẫu phản xạ chuẩn có độ dày tương tự như mẫu chưa biết để hiệu chuẩn.

Trong trường hợp đo mẫu khuếch tán (hoặc với mẫu có độ khuếch tán không đáng kể hoặc mẫu nêm), phép đo truyền sáng và phản xạ sáng được thực hiện bằng các quả cầu tích phân có cửa thu đủ lớn đề thu thập tất cả các chùm tia truyền qua hoặc chùm tia phản xạ. Đường kính quả cầu phải đủ lớn và bề mặt bên trong được bọc đầy đủ bằng một vật liệu phản xạ khuếch tán cao, để khu vực bên trong có thể cung cấp nhiều phản xạ cần thiết. Mẫu chuẩn với các đặc tính tương tự như các mẫu chưa biết quy định trên sẽ được sử dụng.

Nếu tín hiệu truyền hoặc phản xạ được ghi bởi quang phổ có mức độ nhiễu cao đối với một số bước sóng, các giá trị được xem xét cho các bước sóng này khi các sóng nhiễu cân bằng.

Trong tiêu chuẩn này, không phải tất cả các yêu cầu đều được xử lý chi tiết. Để biết thêm thông tin, xem tham khảo [3], cung cấp thông tin toàn diện và chi tiết về cách thực hiện các phép đo quang.

3.3. Hệ số truyền sáng (τ_v)

Hệ số truyền sáng (τ_v) của kính được tính theo công thức sau:

Trong đó:

D_λ: Phân bố phổ của nguồn sáng D65 (xem ISO/CIE 10526)

τ(λ): Truyền phổ của kính

V(λ) : Hiệu suất phát phổ cho việc xác định tầm quan sát chuẩn trong phép đo sáng (xem ISO/CIE 10526).

Δλ : Khoảng bước sóng

Bảng 1 chỉ ra các giá trị D_λV(λ)Δλ đối với khoảng bước sóng là 10 nm. Bảng còn đưa ra các giá trị theo dạng ΣD_λV(λ)Δλ =1.

Trong trường hợp kính nhiều lớp, truyền phổ τ(λ) sẽ được tính toán từ các thông số đặc trưng của các lớp kính thành phần. Ngoài ra với sản phẩm không tán xạ nhiều lớp trong một môi trường đồng nhất có thể sử dụng một quả cầu tích phân. Điều này có thể đạt được sau khi giảm khoảng trống trong điều kiện cho phép thu toàn bộ chum tia truyền qua (xem mục 3.2).

Việc tính toán truyền phổ τ(λ) phải được thực hiện bằng cách sử dụng phương pháp đại số, kỹ thuật sử dụng tham khảo [4] hoặc bằng phép lặp (Ví dụ: theo tài liệu tham khảo [5]). Có thể được sử dụng bất kỹ thuật toán nào mang lại một cách thống nhất các giải pháp đúng, đều chấp nhận được.

Việc tính toán τ(λ) cũng như để tính toán phổ phản xạ (xem mục 3.4), các ký hiệu cho truyền phổ và phổ phản xạ của từng thành phần được sử dụng gồm:

τ₁(λ) : Truyền phổ của tấm bên ngoài (thứ nhất);

τ₂(λ) : Truyền phổ của tấm thứ hai;

τ_n(λ) : Truyền phổ của tấm thứ n (bên trong) (ví dụ: cho kính 3 lớp n = 3);

ρ₁(λ) : Phổ phản xạ của tấm bên ngoài (thứ nhất) được đo theo hướng bức xạ tia tới;

ρ'₁(λ) : Phổ phản xạ của tấm bên ngoài (thứ nhất) được đo theo hướng đối diện với bức xạ tia tới;

ρ₂(λ) : Phổ phản xạ của tấm thứ hai được đo theo hướng bức xạ tia tới;

ρ'₂(λ) : Phổ phản xạ của tấm thứ hai được đo theo hướng đối diện với bức xạ tia tới;

ρ_n(λ) : Phổ phản xạ của tấm thứ n (bên trong) được đo theo hướng bức xạ tia tới;

ρ'_n(λ) : Phổ phản xạ của tấm thứ n (bên trong) được đo theo hướng đối diện với bức xạ tia tới;

Truyền phổ τ(λ) là hàm của các thông số phổ đặc trưng của từng đơn vị kính thành phần riêng biệt như sau:

a) Đối với kính hai lớp:

b) Đối với kính ba lớp:

Đối với kính có nhiều hơn ba lớp, từ mối liên hệ tương tự của công thức (2) và (3) có thể tinh được τ(λ) của kính nhiều lớp từ các thông số đặc trưng phổ của các lớp kính thành phần. Các công thức tính toán này sẽ trở nên rất phức tạp, không được đưa ra trong tiêu chuẩn này.

Ví dụ: để tính τ(λ) theo phương thức trong tiêu chuẩn này, kính gồm năm lớp kính thành phần có thể tiến hành như sau:

- Xem ba lớp kính đầu tiên là một đơn vị kính ba lớp và tính toán các thông số đặc trưng phổ của kính này;

- Tiếp theo tiến hành quá trình tương tự đối với hai lớp kính còn lại như kính hai lớp;

- Tiếp theo tính τ(λ) của kính năm lớp bằng cách xem nó như kính hai lớp bao gồm kính ba lớp và kính hai lớp đã tính trên.

3.4. Hệ số phản xạ sáng

3.4.1. Hệ số phản xạ sáng mặt ngoài của kính

Hệ số phản xạ sáng phía bên ngoài của kính ρ_v,o được tính theo công thức sau:

Trong đó ρ₀(λ) là phổ phản xạ phía bên ngoài của kính, và D_λ,V(λ), Δλ được định nghĩa trong mục 3.3. Đối với kính nhiều lớp việc tính toán phổ phản xạ phía bên ngoài ρ₀(λ) phải được thực hiện bằng các phương pháp tương tự như trong mục 3.3 để tính toán truyền phổ τ(λ).

Đối với phổ phản xạ phía bên ngoài ρ₀(λ) như là một hàm thông số của các lớp kính thành phần riêng biệt áp dụng các công thức sau:

a) Đối với kính hai lớp:

b) Đối với kính ba lớp:

Đối với kính có nhiều hơn ba lớp, từ mối liên hệ tương tự của công thức (5) và (6) có thể tính được ρ₀(λ) của kính nhiều lớp từ các thông số đặc trưng phổ của các lớp kính thành phần. Các công thức tính toán này sẽ trở nên rất phức tạp, không được đưa ra trong tiêu chuẩn này.

Ví dụ: để tính ρ₀(λ), kính gồm năm thành phần có thể được tính tương tự như mô tả trong mục 3.3.

3.4.2. Hệ số phản xạ sáng phía bên trong của kính

Hệ số phản xạ sáng phía bên trong của kính ρ_v,i được tính theo công thức sau:

Trong đó ρ_i(λ) là phổ phản xạ phía bên trong của kính, và D_λ,V(λ), Δλ được định nghĩa trong mục 3.3.

Đối với kính nhiều lớp việc tính toán phổ phản xạ bên trong ρ_i(λ) phải được thực hiện bằng các phương pháp tương tự như trong mục 3.3 để tính toán truyền phổ τ(λ).

Đối với phổ phản xạ phía bên ngoài ρ_i(λ) như là một hàm thông số của các lớp kính thành phần riêng biệt áp dụng các công thức sau:

a) Đối với kính hai lớp:

b) Đối với kính ba lớp:

Đối với kính có nhiều hơn ba lớp, từ mối liên hệ tương tự của công thức (8) và (9) có thể tính được ρ_i(λ) của kính nhiều lớp từ các thông số đặc trưng phổ của các lớp kính thành phần. Các cóng thức tính toán này sẽ trở nên rất phức tạp, không được đưa ra trong tiêu chuẩn này.

Ví dụ: để tính ρ_i(λ), kính gồm năm thành phần có thể được tính tương tự như mô tả trong mục 3.3.

3.5. Hệ số truyền năng lượng mặt trời tổng cộng (Hệ số mặt trời)

3.5.1. Quy định chung

Hệ số truyền năng lượng mặt trời tổng cộng g là tổng của truyền năng lượng mặt trời trực tiếp τ_e và hệ số truyền nhiệt thử cấp q_i về phía trong (xem 3.5.3 và 3.5.6), kết quả sau đó là do quá trình truyền nhiệt đối lưu và bức xạ hồng ngoại IR của một phần bức xạ mặt trời đã được hấp thụ bởi kính:

3.5.2. Sự phân chia dòng bức xạ mặt trời tới

Dòng bức xạ mặt trời tới trên mỗi đơn vị diện tích ϕ_e được chia thành ba phần sau (xem Hình 1):

Phần truyền, τ_eϕ_e

- Phần phản xạ, ρ_eϕ_e

- Phần hấp thụ, α_eϕ_e

Trong đó:

τ_e  là hệ số truyền năng lượng mặt trời trực tiếp (xem 3.5.3);

ρ_e  là hệ số phản xạ năng lượng mặt trời trực tiếp (xem 3.5.4);

α_e  là hệ số hấp thụ năng lượng mặt trời trực tiếp (xem 3.5.5).

CHÚ DẪN

1. Tấm bên ngoài

2. Tấm thứ hai bên trong

3. Đơn vị dòng bức xạ tới

ρ_e = 0,38; q_e = 0,17

τ_e = 0,41; q_i = 0,04; vì thế g = 0,45

Hình 1 - Phân chia dòng bức xạ tới cho một đơn vị kính hai lớp

Sự tương quan giữa ba đặc trưng là

Phần hấp thụ α_eϕ_e sau đó được chia thành hai phần q_iϕ_e và q_eϕ_e, đó là năng lượng truyền vào trong và ra bên ngoài tương ứng:

Trong đó: q_i là hệ số truyền nhiệt thứ cấp hướng vào trong của kính.

q_e là hệ số truyền nhiệt thứ cấp hướng ra ngoài của kính.

3.5.3. Hệ số truyền năng lượng mặt trời trực tiếp

Hệ số truyền năng lượng mặt trời trực tiếp τ_e của kính được tính theo công thức sau:

Trong đó:

S_λ: Phân bố phổ tương đối của bức xạ mặt trời;

τ(λ): Truyền phổ của kính;

Δλ và phương thức tích hợp cũng tương tự như trong mục 3.3 ngoại trừ các điểm dữ liệu sẽ được lựa chọn ở các bước sóng được đưa ra trong Bảng 2.

Sự phân bố phổ tương đối, S_λ, được sử dụng để tính toán hệ số truyền lượng năng mặt trời trực tiếp τ_e, được lấy từ bảng giá trị bức xạ ánh sáng mặt trời toàn cầu được đưa ra trong ISO 9845 - 1:1992, Bảng 1, cột 5. Các giá trị tương ứng S(λ) Δ(λ) được đưa ra trong Bảng 2. Bảng này được lấy một cách sao cho Σ S_λΔλ = 1

Trong trường hợp kính nhiều lớp, truyền phổ τ(λ) tính theo mục 3.3.

CHÚ THÍCH: Trái ngược với các tình huống thực tế, để đơn giản hơn bức xạ mặt trời được giả định như một chùm tia tới vuông góc với bề mặt kính. Trong trường hợp tỷ lệ xuyên của bức xạ, hệ số truyền năng lượng mặt trời trực tiếp của kính và tổng hệ số truyền năng lượng mặt trời đều giảm. Và điều này khiến cho việc kiểm soát tỷ lệ xiên bức xạ mặt trời trở nên dễ dàng hơn.

3.5.4. Hệ số phản xạ năng lượng mặt trời trực tiếp

Hệ số phản xạ năng lượng mặt trời trực tiếp ρ_e của kính được tính theo công thức sau:

Trong đó:

S_λ: Là phân bố phổ tương đối của bức xạ mặt trời (Xem 3.5.3);

ρ₀(λ): Là phổ phản xạ phía bên ngoài của kính;

Δλ và phương thức tích hợp cũng tương tự như trong mục 3.3 ngoại trừ các điểm dữ liệu sẽ được lựa chọn ở các bước sóng được đưa ra trong Bảng 2.

Trong trường hợp kính nhiều lớp, phổ phản xạ bên ngoài ρ₀(λ) tính theo 3.4.1.

3.5.5. Hệ số hấp thụ năng lượng mặt trời trực tiếp

Hệ số hấp thụ năng lượng mặt trời trực tiếp ae được tính từ công thức (11).

3.5.6. Hệ số truyền nhiệt thứ cấp hướng vào trong

3.5.6.1. Điều kiện biên

Để tính toán hệ số truyền nhiệt thứ cấp hướng vào trong, q_i, hệ số truyền nhiệt của kính hướng ra ngoài, h_e, và hướng vào trong, h_i, Những giá trị này phụ thuộc vào vị trí của tấm kính, tốc độ gió, nhiệt độ bên trong và bên ngoài, nhiệt độ của hai bề mặt kính bên ngoài.

Tiêu chuẩn này là cung cấp các thông tin cơ bản về tính năng của kính. Những điều kiện cho phép được đưa ra như sau:

- Vị trí của tấm kính: Thẳng đứng;

- Bề mặt phía bên ngoài: Gió đối lưu với tốc độ 4m/s, phát xạ được điều chỉnh 0,837;

- Bề mặt phía bên trong: Đối lưu tự nhiên, phát xạ không bắt buộc;

- Khoảng trống không khí không được thông gió.

Trong điều kiện bình thường giá trị chuẩn của h_e và hi được chọn:

h_e = 23 W/(m².K)

trong đó ε_i là phát xạ được điều chỉnh của bề mặt bên trong (thủy tinh vôi sô đa có ε_i = 0,837; h_i = 8 W/(m²/K)).

Các phát xạ hiệu chỉnh được định nghĩa và đo theo tiêu chuẩn ISO 10292.

Nếu các điều kiện biên khác được sử dụng để đáp ứng yêu cầu đặc biệt thì phải được ghi trong báo cáo thử nghiệm.

Giá trị cho ε_i thấp hơn 0,837 (do lớp phủ bề mặt kính có độ phản xạ cao trong vùng hồng ngoại xa) nên chỉ đưa vào tính toán nếu sự ngưng tụ trên bề mặt lớp phủ được loại trừ.

3.5.6.2. Kính đơn

Hệ số truyền nhiệt thứ cấp hướng vào trong, q_i, của kính đơn được tính theo công thức:

Trong đó:

α_e: Hệ số hấp thụ năng lượng mặt trời trực tiếp theo 3.5.2;

h_e, h_i: Hệ số truyền nhiệt hướng ra ngoài và vào trong tương ứng, phù hợp với 3.5.6.1.

3.5.6.3. Kính hai lớp

Hệ số truyền nhiệt thứ cấp hướng vào trong, q_i, của kính hai lớp được tính theo công thức:

Trong đó:

α_e1: Hệ số hấp thụ năng lượng mặt trời trực tiếp của tấm (thứ nhất) bên ngoài đối với kính hai lớp;

α_e2: Hệ số hấp thụ năng lượng mặt trời trực tiếp của tấm thứ hai đối với kính hai lớp;

Λ: Độ dẫn nhiệt giữa bề mặt ngoài và bề mặt trong của kính hai lớp (xem Hình 2), W/(m².K);

h_e, h_i: Hệ số truyền nhiệt hướng ra ngoài và vào trong tương ứng phù, hợp với 3.5.6.1.

CHÚ DẪN

1. Tấm 1

2. Tấm 2

3. Bên ngoài

4. Bên trong

Hình 2 - Minh họa về ý nghĩa của độ dẫn nhiệt Λ

Đặc trưng α_e1 và α_e2 được tính toán theo công thức sau:

Trong đó:

τ₁(λ),τ₂(λ), ρ₁(λ), ρ₁(λ), ρ₂(λ) được định nghĩa trong mục 3.3

α₁(λ) hấp thụ phổ trực tiếp của tấm ngoài, được đo theo hướng bức xạ tới, được đưa ra bởi mối quan hệ

α'₁(λ) Hấp thụ phổ trực tiếp của tấm ngoài, được đo theo hướng đối diện với bức xạ tới, được đưa ra bởi mối quan hệ

α₂(λ) Hấp thụ phổ trực tiếp của tấm thứ hai, được đo theo hướng bức xạ tới, được đưa ra bởi mối quan hệ

Δλ và các qui trình tích hợp tương tự như trong mục 3.3 ngoại trừ các bước sóng được đưa ra trong Bảng 2.

Độ dẫn nhiệt Λ được xác định cho mỗi khoảng nhiệt độ ΔT = 15°C qua mẫu và nhiệt độ trung bình của mẫu là 10°C theo phương pháp tính toán được đưa ra trong tiêu chuẩn ISO 10292, hoặc bằng các phương pháp đo sử dụng đĩa nóng được bảo vệ theo ISO 10291, hoặc các phương pháp đo lưu lượng nhiệt theo ISO 10293. Quy trình đề nghị chính là quy trình tính toán.

Nếu một khoảng nhiệt độ chênh lệch ΔT khác và/hoặc nhiệt độ trung bình của mẫu được sử dụng để xác định độ dẫn nhiệt Λ theo các yêu cầu đặc biệt, điều này phải được nêu trong báo cáo thử nghiệm (xem Điều 4).

3.5.6.4. Kính nhiều lớp với n > 2 thành phần

Hệ số truyền nhiệt thứ cấp hướng vào trong, q_i, của kính nhiều lớp (nhiều hơn hai thành phần) được tính theo công thức sau:

Trong đó:

α_e1 Hệ số hấp thụ năng lượng mặt trời trực tiếp của tấm (thứ nhất) bên ngoài của kính n lớp;

α_e2 Hệ số hấp thụ năng lượng mặt trời trực tiếp của tấm thứ 2 của kính n lớp;

α_en Hấp thụ trực tiếp ánh sáng mặt trời của tấm thứ n (bên trong) của kính n lớp;

h_e, h_i Hệ số truyền nhiệt hướng ra bên ngoài và hướng vào bên trong tương ứng theo 3.5.6.1;

Λ₁₂ Độ dẫn nhiệt giữa bề mặt ngoài của tấm (thứ nhất) bên ngoài tới tâm của tấm thứ 2 (xem Hình 3);

Λ₂₃ Độ dẫn nhiệt giữa tâm của tấm kính thứ hai và tâm của tấm thứ 3 (xem Hình 3);

Λ_(n-1)n Độ dẫn nhiệt giữa tấm thứ n-1 và bề mặt ngoài của tấm thứ n (bên trong) (xem Hình 3).

CHÚ DẪN

Hình 3: Minh họa ý nghĩa của độ dẫn nhiệt  Λ₁₂, Λ₂₃,..., Λ_(n-1)n

Các độ dẫn nhiệt Λ₁₂, Λ₂₃,..., Λ_(n-1)n được xác định bằng cách lặp lại các bước tính toán theo Điều 7 của ISO 10292:1994

Việc tính toán hệ số hấp thụ năng lượng mặt trời trực tiếp α_e1, α_e2,...., α_en phải được thực hiện bằng phương pháp đưa ra trong 3.5.6.3.

Ví dụ: việc tính toán hệ số hấp thụ năng lượng mặt trời trực tiếp đối với kính n lớp qua (n-1) thực hiện như sau:

a) Bước 1: Tính toán đặc trưng phổ đối với đơn vị gồm (n-1) thành phần bao gồm: 2, 3,.......,n theo các bước quy định trong mục 3.3 và 3.4.1. Sau đó kết hợp đơn vị gồm (n-1) thành phần này với tấm ngoài cùng tạo thành một đơn vị kính hai thành phần. α_e1 thu được theo công thức (17).

b) Bước 2: Tính toán đặc trưng phổ đối với đơn vị gồm (n-2) thành phần bao gồm: 3,4,.....n và một đơn vị kính 2 thành phần gồm tấm 1 và tấm 2. Những đơn vị kính này sau đó sẽ được kết hợp lại thành loại kính 2 thành phần. Tổng α_e1 + α_e2 thu được cho kính kép này qua công thức (17). Nghĩa là: Nếu biết giá trị của α_e1 qua bước thứ 1 thì ta hoàn toàn có thể tính được đối với α_e2. Quá trình này được thực hiện lặp lại tới (n-1) bước.

c) Bước (n-1): Kết hợp (n-1) tấm 1,2,3....,n-1 và xác định các đặc tính phổ của đơn vị này. Đơn vị này gồm (n-1) tấm sau đó sẽ kết hợp với tấm thứ n (bên trong) tạo thành kính hai lớp. Từ công thức (17) tổng α_e1 + α_e2 + .... + α_e(n-1) sẽ được tính. Nghĩa là: Với các giá trị α_e1, α_e2,..., α_e(n-2) đã xác định được từ các bước trên ta hoàn toàn có thể xác định được giá trị α_e(n-1) và α_en được tính toán theo công thức (18).

Trong trường hợp kính ba lớp hệ số hấp thụ năng lượng mặt trời α_e1, α_e2 và α_e3 theo chức năng của các đặc tính phổ, các bộ phận riêng biệt, các đơn vị được tính theo công thức sau:

Trong đó:

τ₁(λ), τ₂(λ), τ₃(λ), ρ₁(λ), ρ'₁(λ), ρ₂(λ), ρ'₂(λ), ρ₃(λ) được định nghĩa trong mục 3.3

α₁(λ), α'₁(λ) và α₂(λ) được định nghĩa trong 3.5.6.3.

α'₂(λ) : Là hấp thụ phổ trực tiếp của tấm thứ 2 được đo theo hướng đối diện với bức xạ tới, xác định bằng mối liên hệ

α₃(λ) : Là hấp thụ phổ trực tiếp của tấm thứ 3 được đo theo hướng bức xạ tới, xác định bằng mối liên hệ

Δλ và các qui trình tích hợp là tương tự như trong mục 3.3 ngoại trừ các dữ liệu lựa chọn bước sóng đưa ra trong Bảng 2. Với kính có nhiều hơn ba thành phần công thức tính đối với hấp thụ năng lượng mặt trời α_e1, α_e2,..., α_en là hàm của các đơn vị thành phần riêng biệt rất phức tạp do đó không được thể hiện ở đây.

3.5.7. Hệ số truyền năng lượng mặt trời tổng cộng

Tổng hệ số truyền năng lượng mặt trời vào trong phòng trên đơn vị diện tích kính ϕ_ei được tính theo công thức sau:

Trong đó:

ϕ_e: Bức xạ mặt trời tới trên đơn vị diện tích;

g: Hệ số truyền năng lượng mặt trời tổng cộng của kính;

ϕ_e: Giá trị có thể thu được từ bảng lịch sử khí hậu của từng vùng.

3.5.8. Truyền nhiệt bổ sung

Nếu nhiệt độ trong phòng là T_i khác với nhiệt độ ngoài trời là T₀, một sự truyền nhiệt bổ sung xuất hiện, ϕ_ei truyền nhiệt bổ sung q_z được tính như sau:

U là giá trị truyền nhiệt của kính được xác định theo ISO 10291, ISO 10292 hoặc ISO 10293.

3.6. Hệ số truyền tia cực tím (UV)

Tia UV là một phần của bức xạ mặt trời truyền tới kính, trong phạm vi từ 300 nm đến 380 nm (UV-B từ 300 nm đến 315 nm và UV-A nằm trong khoảng từ 315 nm đến 380 nm). Sự phân bố phổ tương đối, SAl được sử dụng để tính toán truyền UV, có nguồn gốc từ bức xạ mặt trời được đưa ra trong ISO 9845-1:1992, Bảng 1, cột 5; Nghĩa là : tương ứng với bức xạ quy định để tính hệ số truyền năng lượng mặt trời trực tiếp (xem 3.5.3). Bảng 3 cho các giá trị của S_λΔλ với các khoảng bước sóng là 5 nm trong dải UV. Bảng này đã được soạn thảo với các giá trị tương đối trong trường hợp mà Σ S_λ Δλ = 1 cho phạm vi tổng số UV.

Truyền tia UV, τ_UV được tính như sau :

Trong đó :

S_λ Phân bố phổ của bức xạ tia UV ;

τ(λ) Truyền phổ của kính (xem mục 3.3);

Δ(λ) và các qui trình tích hợp tương tự như trong mục 3.3 ngoại trừ các dữ liệu lựa chọn thông số theo bước sóng được đưa ra trong Bảng 3.

Mức trung bình này cho phép mở rộng hơn việc xác định phần tia UV trong phổ mặt trời. Điều này có thể không liên quan tới các tác hại của bức xạ mặt trời đối với các loại vật liệu và da.

3.7. Hệ số tổn hại CIE

Hệ số tổn hại τ_df (xem tham khảo [6]) được tính theo công thức sau:

Trong đó:

S_λ Phân bố phổ của bức xạ mặt trời;

τ(λ) Truyền phổ của kính (xem mục 3.3);

Δ(λ) và các qui trình tích hợp tương tự như trong mục 3.3 ngoại trừ các dữ liệu lựa chọn thông số theo bước sóng được đưa ra trong Bảng 4.

Bảng 4 đưa ra giá trị của C_λS_λΔλ với Σ C_λS_λΔλ = 1 trong dải sóng 300 nm - 600 nm

Mức trung bình này kéo dài trên tia UV và một phần nhìn thấy của phổ mặt trời, có thể góp phần cùng với bức xạ mặt trời làm tổn hại vật liệu.

3.8. Hệ số tổn hại da

Hệ số tổn hại da F_sd (xem tham khảo [7]) được tính theo công thức sau:

Trong đó:

S_λ Phân bố phổ của bức xạ mặt trời.

E_λ Phổ hiệu quả erythemal CIE;

τ(λ) Truyền phổ của kính (xem mục 3.3);

Δ(λ) và các qui trình tích hợp tương tự như trong mục 3.3 ngoại trừ các dữ liệu lựa chọn thông số theo bước sóng được đưa ra trong Bảng 5.

Bảng 5 đưa ra giá trị của E_λS_λΔλ với Σ E_λS_λΔλ = 1 cho khoảng từ 300 nm - 400 nm

Mức trung bình này kéo dài trên tia UV và một phần nhìn thấy của phổ mặt trời, có thể góp phần vào bức xạ mặt trời làm tồn hại da.

3.9. Truyền màu

Đặc tính màu của quá trình truyền sáng được đưa ra bởi chỉ số truyền màu chung Ra. Ra được tính theo phương pháp kiểm tra màu đã được Ủy ban Chiếu Sáng Quốc Tế (CIE) thiết lập làm phương pháp để xác định các thuộc tính hiển thị màu của các nguồn sáng, và cũng có thể được sử dụng để chỉ ra các điều chỉnh về ánh sáng ban ngày (xem CIE 13.3).

Để xác định chỉ số truyền màu chung của kính trong truyền R_a, nguồn sáng D65 sẽ được sử dụng làm nguồn sáng tham chiếu và phân bố phổ D_λτ(λ) tương ứng với nguồn sáng có chỉ số truyền màu chung Ra được xác định.

Trong đó:

D_λ Phân bố cường độ phổ của nguồn sáng D65, (theo ISO/CIE 10526)

τ(λ) Truyền phổ của kính (xem mục 3.3)

Nguồn sáng tham chiếu D65 sẽ được ghi trong ngoặc sau giá trị xác định [ví dụ: R_a = 90 (D65)]

R_a có thể đặt giá trị lớn nhất là 100. Giá trị này đạt được với kính mà truyền phổ hoàn toàn không đổi trong rải phổ nhìn thấy. Trong kỹ thuật chiếu sáng, chỉ số truyền màu chung R_a > 90 đặc tính rất tốt và các giá trị R_a > 80 truyền màu tốt.

4. Các giá trị tham chiếu

Các đặc tính của tiêu chuẩn này được xác định theo các thông số kỹ thuật định nghĩa trong 3.5.6.1 Các thông số này đại diện cho điều kiện biên trung bình được xác định. Bằng cách này, thu được các thông tin cơ bản về tính năng của kính và có thể so sánh thích hợp các sản phẩm khác nhau qua các thông tin kỹ thuật thu được.

Để đáp ứng các yêu cầu đặc biệt của khu vực và các sản phẩm, đặc tính của tiêu chuẩn này cũng có thể xác định các điều kiện biên khác nhau:

- Các giá trị được chuẩn hóa cho hệ số truyền nhiệt bên ngoài và bên trong (xem 3.5.6.1) có thể được thay bằng các giá trị khác.

- Để xác định độ dẫn nhiệt Λ (xem 3.5.6.3 và 3.5.6.4) các giá trị được chuẩn hóa (Nghĩa là: Nhiệt độ trung bình mẫu 10°C và chênh lệch nhiệt độ ΔT = 15 °C trên mẫu) có thể được thay thế bằng các giá trị khác.

Nếu các điều kiện tiêu chuẩn quy định tại 3.5.6.1 khác nhau như cho phép ở trên, báo cáo thử nghiệm phải đề cập đến những điều kiện tiêu chuẩn đã được thay đổi và quy định chi tiết sự thay đổi.

5. Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo kết quả thử nghiệm bao gồm các thông tin chính sau:

- Kết quả cho các đặc tính yêu cầu;

- Số lượng và chiều dày của các lớp dán trong kính;

- Loại và vị trí của các lớp dán (trong trường hợp kính nhiều lớp), cách sắp xếp so với tấm ngoài (thứ nhất), tấm thứ 2...;

- Vị trí các lớp phủ (trong trường hợp kính nhiều lớp) chỉ các mặt của các lớp dán 1,2,3..., bắt đầu từ mặt ngoài của tấm ngoài (thứ nhất);

- Loại dụng cụ dùng để đo quang (nêu cụ thể, nếu được sử dụng, vật liệu phản xạ hoặc tích hợp quả cầu và mẫu chuẩn để phản xạ);

- Ghi rõ điều kiện biên nếu khác với giá trị được chuẩn hóa (xem Điều 4).

Chỉ số truyền màu chung R_a sẽ đưa ra hai tham số quan trọng, tất cả các thông số đặc trưng khác đều được lấy chính xác đến sau hai chữ số thập phân.

Bảng 1 - Phân bố phổ tương đối chuẩn hóa D_λV(λ)Δλ

Bảng 2 - Phân bố phổ tương đối chuẩn hóa của bức xạ mặt trời toàn cầu

Bảng 3 - Phân bố phổ tương đối chuẩn hóa của phần tia UV của bức xạ mặt trời toàn cầu

Bảng 4 - Phân bố phổ tương đối chuẩn hóa để tính toán các hệ số gây hại CIE

Bảng 5: Phân bố phổ tương đối chuẩn hóa cho việc tính toán hệ số gây hại cho da

Phụ lục A

(Quy định)

Quy trình tính toán

A.1  Tính toán truyền phổ và phổ phản xạ của kính không phủ với độ dày y từ phép đo truyền phổ của lớp kính có chiều dày x

Nếu truyền phổ τ_X(λ) của tấm kính có chiều dày x đã biết, và chỉ số khúc xạ của kính η(λ) (đối với kinh thủy tinh vôi sô đa được xem tham khảo [8]) thì truyền phổ có chiều dày y được tính theo công thức sau:

ở đây:

ρ_s(λ) xác định phản xạ tại mặt phân cách giữa kính và không khí được tính theo công thức:

Và

τ_i,y xác định truyền qua tấm kính có chiều dày y được tính theo công thức sau:

τ_i,y(λ) xác định truyền qua tấm kính có chiều dày X được xác định từ việc đo truyền phổ tính theo công thức sau:

Tương tự phổ phản xạ tính cho chiều dày y được xác định theo công thức sau:

Ví dụ: Tấm kính màu xanh có chiều dày 3 mm, ở bước sóng 550 nm hệ số truyền phổ đo được là 0,83 và chỉ số bức xạ là 1,525. Tính toán truyền qua của mẫu kính tương tự có chiều dày 5 mm.

Lời giải:

x = 3,00 mm

τ_x = 0,83

η = 1,525

y = 5,00 mm

A.2  Tính toán hệ số truyền phổ và phản xạ của tấm kính phủ có chiều dày y từ truyền phổ và phản xạ của tấm kính khác có chiều dày x mà trên cùng lớp phủ có chiều dày như nhau

A.2.1  Trong các phương trình được báo cáo dưới đây, nó thuận tiện cho sử dụng các ký hiệu sau để xác định các đặc tính trắc nội tại của lớp phủ trong hệ không khí - lớp phủ - kính (xem Hình A.1).

r₁(λ) : Phổ phản xạ của lớp phủ đối với ánh sáng tới từ không khí về phía lớp phủ.

r₂(λ) : Phổ phản xạ của lớp phủ đối với ánh sáng tới từ kính về phía lớp phủ.

t_c(λ) : Truyền phổ của hệ không khí - lớp phủ - lớp nền

Giá trị của các đặc tính này được tính toán từ các đặc tính phổ đo được [ρ_s(λ), τ_i(λ)] của mẫu kính đặc trưng trước đây mà trên đó đã được phủ và các đặc tính đo sau đây:

ρ₁(λ) : Phổ phản xạ của kính phủ đo theo hướng từ không khí - lớp phủ - kính

ρ₂(λ) : Phổ phản xạ của kính phủ đo theo hướng từ không khí - kính - lớp phủ

τ(λ) : Truyền phổ của kính phủ

CHÚ DẪN

1. Lớp phủ

2. Tấm kính

3. Hướng không khí - lớp phủ

4. Không khí

5. Hướng kính - lớp phủ - không khí

Hình A.1: Minh họa ý nghĩa giá trị của r₁, r₂ và t_c

Các phương trình sau đây được áp dụng:

Trong đó

ρ_s(λ) và τ_i(λ) đặc tính của kính ban đầu như quy định tại A.1

A.2.2  Từ các đặc tính bên trong của hệ không khí - lớp phủ - kính, đặc tính phổ của lớp phủ kính trên loại kính khác nhau, giả sử có cùng chỉ số khúc xạ có thể tính toán (xem tham khảo [8]).

Các phương trình sau đây là hợp lệ:

Trong đó:

τ_i(λ), ρ_s(λ): Tương ứng với truyền vào bên trong và phản xạ của lớp không khí - kính đối với các loại kính phủ khác nhau.

Ví dụ: Một lớp phủ phản xạ được phủ lên bề mặt tấm kính trắng có chiều dày 6 mm. Ở bước sóng 550 nm các đặc tính quang của kính phủ như sau:

- Hệ số truyền: τ = 0,377

- Phản xạ đo ở phía bề mặt đã phủ: ρ₁ = 0,345

Phản xạ đo ở phía bề mặt không phủ: ρ₂ = 0,283

Tìm giá trị những đặc tính của kinh phủ có cùng lớp phủ trên kính màu xanh lục có chiều dày là 4mm?

Giả định kính trắng và kính xanh lục có cùng chỉ số khúc xạ. Nghĩa là: η = 1,525

Lời giải:

Trước tiên áp dụng các công thức (A.6) và (A.9) cần tính truyền qua bên trong, τ_i, của kính trắng có chiều dày 6 mm.

Biết rằng kính trắng có chiều dày 6 mm có hệ số truyền τ_x = 0,894, áp dụng công thức (A.2) và (A.4) thu được các giá trị sau:

Kính trắng có chiều dày 6 mm ta có τ_i = 0,9749

Thay vào phương trình (A.9) cho D = 0,9258;

Thay vào phương trình (A.6) cho r₁ = 0,3384;

Thay vào phương trình (A.7) cho r₂ = 0,2725;

Thay vào phương trình (A.8) ta có: t_c = 0,3997.

Việc áp dụng các phương trình từ (A.10) đến (A.13) để tính cần biết truyền bên trong của kính dày 4 mm màu xanh lục.

Ví dụ: được mô tả trong A.1 cho ta giá trị bằng cách áp dụng phương trình (A.3):

τ₁ = : (0,9053)^4\3 = 0,8758;

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] CIE No. 16 (E-3.2):1970, Daylight

[2] CIE No. 38:1977, Radiometric and photometric characteristics of materials and their measurements

[3] CIE No. 130:1998, Practical methods for the measurement of reflectance and transmittance

[4] EDWARDS D.K. Solar Energy, 19, 1977, pp. 401-402

[5] RUBIN M., von ROTTKAY K. and POWLES R. Window Optics. Solar Energy, 62,1998, pp. 149-161

[6] CIE No 89/3:1990, On the Deterioration of Exhibited Museum Objects by Optical Radiation

[7] MCKINLAY A.F. and DIFFEY B.L. A Reference Action Spectrum for Ultraviolet Induced Erythema in Fluman Skin. CIE Journal. 6,1987, pp. 17-22

[8] RUBIN M. Optical properties of soda lime silicate glasses. Solar Energy Materials, 12, 1985, pp. 275-288

[9] TCVN 11857:2017 Đặc trưng nhiệt của cửa sổ, cửa đi và kết cấu che nắng - Tính toán chi tiết. (ISO 15099, Thermal performance of windows, doors and shading devices - Detailed calculations)

Mục lục

1 Phạm vi áp dụng

2 Tài liệu viện dẫn

3. Xác định các thông số đặc trưng

3.1. Quy định chung

3.2. Tính năng của phép đo quang

3.3. Hệ số truyền sáng (τ_v)

3.4. Hệ số phản xạ sáng

3.5. Hệ số truyền năng lượng mặt trời tổng cộng (Hệ số mặt trời)

3.6. Hệ số truyền tia cực tím (UV)

3.7. Hệ số tổn hại CIE

3.8. Hệ số tổn hại da

3.9. Truyền màu

4. Các giá trị tham chiếu

5. Báo cáo thử nghiệm

Phụ lục A Quy trình tính toán