陽光透射率/陽光反射率測量

全球暖化在這段期間成為重大議題，減輕環境衝擊的生活方式逐漸受到重視。例如多種領域中持續推動提升能源效率的研究，典型的例子是太陽能電池和油電混合車。也正在研擬提升建築物內加熱和冷卻效率的措施。這些包括嵌裝玻璃和不透明薄膜，讓可見光通過但阻斷紅外線穿透。也正在研發屋頂上反射紅外線的鋪面或漆料。JIS 標準已明定評估這些措施效能的測量方法和計算方法，已揭露的 JIS R3106 和平面玻璃相關、JIS A5759 和營建中用於嵌裝玻璃的薄膜相關，而 JIS K5602 和漆料薄膜相關。以下簡介符合 JIS R3106 的多種平面玻璃測量方法。

IS R3106「平面玻璃透射率、反射率和發射率的測試方法，以及太陽能熱增益係數的評估」

IS R3106 明定測量和計算可見光透射率、可見光反射率、陽光透射率、陽光反射率以及垂直放射率的方法，做為表示平面玻璃性質的指標。
「陽光」在此情境中意指 300 至 2500 nm 波長範圍，穿透大氣層後可直接到達地表的近紫外線、可見光和近紅外線。「可見光」意指波長範圍 380 至 780 nm，能夠通過視覺器官並造成視覺感知的輻射。

可見光透射率和可見光反射率

可見光透射率 (τv) 和可見光反射率 (ρv) 意指玻璃表面上垂直入射的可見光束，對入射透射光束或反射光束的比率。這些數值可由下方的方程式 (1) 和 (2)，分別使用由配有積分球的 UV-VIS 分光光譜儀，在 380 至 780 nm 波長範圍內，進行透射率測量和反射率測量所取得的分光透射率 (τ(λ)) 和分光反射率 (ρ(λ)) 計算。在方程式中，Dλ·Vλ 為 JIS R3106 指定用於計算可見光透射率和可見光反射率的加權係數。

陽光透射率和陽光反射率

陽光透射率 (τe) 和陽光反射率 (ρe) 意指玻璃表面上垂直入射的陽光能量輻射通量，對透射輻射通量或反射輻射通量的比率。這些數值可由下方的方程式 (3) 和 (4)，分別使用由配有積分球的 UV-VIS-NIR 分光光譜儀，在 300 至 2500 nm 波長範圍內，進行透射率測量和反射率測量所取得的分光透射率 (τ(λ)) 和分光反射率 (ρ(λ)) 計算。在方程式中，Eλ·Δλ 為 JIS R3106 指定用於指示陽光能量標準光譜分佈之加權係數。

垂直放射率 (IR 測量)

為了決定正向發射率，使用配備鏡面反射率測量附件的 IR 分光光譜儀，在 2000 至 400 cm-1 的紅外線範圍內，進行鏡面反射率 (ρn(λ)) 測量。反射率 ρn 是使用測得數值中的 30 個指定波長之反射率，從方程式 (5) 計算得出的。接著從方程式 (6) 取得垂直放射率 (εn)。

鏡面反射率 (ρn(λ)) 的測量，是在周圍溫度的熱發射波長 5 至 50 μm (波數 2000 至 200 cm-1) 的區域內，在 4 cm-1 以下的解析度，在至少 5 至 25 μm (波數 2000 至 400 cm-1) 的範圍內進行的。若沒有認證的表面鍍膜鏡，使用 JIS R3106 中指定的標準反射率數值。還有，若無法達到 50 μm (200 cm-1) 的測量波長，會使用測得上限波長的鏡面反射率數值，做為較長波長的數值。

測量範例

在四種類型的市售平板玻璃上進行測量，以決定其各可見光透射率、可見光反射率、陽光透射率、陽光反射率和垂直放射率數值。表 1 彙整使用的測量條件。圖 1 顯示放在積分球上的玻璃樣品。圖 2、3 和 4 分別顯示 UV-VIS-NIR 範圍內的穿透光譜和反射光譜 (以標準樣品的絕對反射率修正)，以及在紅外線範圍內的反射光譜。測量的樣品包含 1 類透明玻璃和三類不透明玻璃 (綠色：透明玻璃，黑色：不透明玻璃 1，紅色：不透明玻璃 2，藍色：不透明玻璃 3)。從圖 2、3 和 4 可明顯看到，UV-VIS-NIR 範圍內存在很大的透射率和反射率差異，但紅外線區域內的反射率數值大致相同。表 2 顯示每個計算樣品的可見光透射率、可見光反射率、陽光透射率、陽光反射率和垂直放射率。可見光透射率、可見光反射率、陽光透射率和陽光反射率的計算，是使用圖 5 所示的陽光透射率測量軟體進行，以輕易取得測量結果。使用計算垂直放射率。

表1 測量條件

結論

除了和平面玻璃相關的 JIS R3106 以外，也有其他與陽光測量相關的 JIS 標準：關於營建中用於嵌裝玻璃之薄膜的 JIS A5759，及關於噴漆薄膜的 JIS K5602。本文章的說明探討 JIS R3106。下一期將探討另外兩項標準。雖然依據 JIS 標準的計算也可以用商業試算表軟體進行，但使用專屬軟體可更輕易取得計算結果，例如圖 5 所示的陽光透射率測量軟體。