顧淑清，顧曉東

（南通市建筑工程質(zhì)量檢測中心，江蘇 南通 226011）

1 與理解標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)的概念

1.1 太陽光

標(biāo)準(zhǔn)中的太陽光是指近紫外線、可見光和近紅外線組成的輻射光，波長范圍為300～2 500nm?？梢姽饨?jīng)折射后，按波長由大到小，依次呈紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫7色，集中起來為白光，波長范圍為380～780nm；不可見光又分為近紫外線、近紅外線2種，位于紅光之外區(qū)的叫紅外線，波長為0.78～1 000μm，通常分為近紅外、中紅外和遠(yuǎn)紅外[1]，太陽光譜中近紅外光的波長范圍為780～2 500nm。位于紫光之外區(qū)的叫紫外線，分為近紫外、遠(yuǎn)紫外和極遠(yuǎn)紫外，太陽光譜中近紫外線的波長范圍為300～380nm。在太陽光輻射總能量中，可見光區(qū)約占50%，紅外區(qū)約占43%，紫外區(qū)約占7%。

1.2 輻射通量、光通量

輻射通量又稱輻射功率[2]，是單位時間內(nèi)發(fā)射、傳輸或接收的輻射能，單位是瓦特（W）；光通量是能夠被人的視覺系統(tǒng)所感受到的光輻射功率的大小，單位為流明（lm）。

可見光可用輻射量和光學(xué)量度量，將可見光作為純物理現(xiàn)象來研究時，應(yīng)采用輻射量量值系統(tǒng)；而研究與人的視覺有關(guān)的問題時，采用光學(xué)量量值系統(tǒng)更方便[3]。

就實質(zhì)而言，人眼就是一種可見光探測器，其輸入為用輻射量度量的可見光輻射，而輸出為用光學(xué)量表示的光感受。所以光學(xué)量和輻射量間的關(guān)系決定于人的視覺特性。試驗表明，具有相同輻射量而波長不同的可見光分別作用于人眼，人所感受的明亮程度將有所不同，這表明人的視覺對不同波長光有不同的靈敏度。

1.3 視覺光譜光效率函數(shù)

人對不同波長光響應(yīng)的靈敏度是波長的函數(shù)，稱之為光譜光效率函數(shù)。國際照明委員會（CIE）根據(jù)多組測試試驗結(jié)果，分別于1924年和1951年確定并正式推薦2種光譜光效率函數(shù)：明視覺光譜光效率函數(shù)V（λ）和暗視覺光譜光效率函數(shù)V’（λ）。

1.4 CIE D65的標(biāo)準(zhǔn)照明條件

光是呈色的物理基礎(chǔ)，光源照明是呈色不可缺少的條件。同一色樣在不同光源照明下，可能呈現(xiàn)不同的顏色。為統(tǒng)一顏色測量，除建立標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)外，還應(yīng)對色度用照明光源進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)定。照明體是一種具有確定光譜功率分布的照明光，光源則是實在的物理輻射體。CIE所以規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)照明體，是因為測色照明的關(guān)鍵是照明光的光譜功率分布，并很少改變，而光源會隨著技術(shù)進(jìn)步不斷更新。

CIE 推薦的 5種標(biāo)準(zhǔn)照明體為 A、B、C、D、D65。標(biāo)準(zhǔn)照明體D65具有相關(guān)色溫為6 504K典型日光的光譜功率分布，有更接近日光的紫外光譜成分，能更好地代表日光。D65是CIE推薦優(yōu)先使用的標(biāo)準(zhǔn)照明體。

1.5 大氣質(zhì)量

太陽光穿過大氣層到達(dá)地球表面，受到大氣中各種成分的吸收及塵埃和懸浮物的散射，輻照量衰減，通常將大氣對地球表面接收太陽光的影響程度定義為大氣質(zhì)量（Air Mass），用AM表示。大氣質(zhì)量是太陽光線穿過地球大氣的路徑與太陽光線垂直照射到地球表面時穿過大氣路徑之比，是一個無量綱量。設(shè)太陽光入射光線與地面法線間的夾角為θ時，大氣質(zhì)量AM=1/cosθ。當(dāng)太陽光垂直照射到地球表面時，太陽光入射光線與地面法線間的夾角為0，大氣質(zhì)量AM=1.0；當(dāng)θ=48.2°時，大氣質(zhì)量AM＝1.5；當(dāng)θ=60.0°時，大氣質(zhì)量AM=2.0。規(guī)定當(dāng)太陽光在大氣層外垂直輻照時，大氣質(zhì)量AM為0。

2 GB/T 2680—2021與1994年版對比

2.1 發(fā)生增減的內(nèi)容

1）增加內(nèi)容 增加“目次”“前言”“規(guī)范性引用文件”“術(shù)語和定義”“附錄”等章節(jié)；室內(nèi)側(cè)可見光反射比的測定方法；在可見光透射比的測定條款，增加了計算多于三層窗玻璃組件的光譜特性的方法步驟；光熱比的定義和計算式；太陽紅外熱能總透射比的測定方法；附錄A增加了玻璃組件的熱阻計算方法。

2）刪減內(nèi)容 刪除了測定條件對標(biāo)樣的要求及紫外線反射比的測定方法。

2.2 發(fā)生較大修改內(nèi)容

2.2.1 檢測儀器

1）GB/T 2680—1994所需檢測儀器概括描述為分光光度計，對分光光度計的波長范圍、波長準(zhǔn)確度、光度測量準(zhǔn)確度、譜帶半寬度、波長間隔按紫外區(qū)、可見區(qū)、近紅外區(qū)、遠(yuǎn)紅外區(qū)、太陽光區(qū)分別做了具體要求。GB/T 2680—2021對檢測使用的儀器進(jìn)行明確，需配備分光光度計、傅立葉紅外光譜儀，要求測量波長范圍、波長間隔滿足各自測定參數(shù)的要求，同時準(zhǔn)確度應(yīng)滿足在±1%內(nèi)。

2）GB/T 2680—2021在測定使用儀器方面明確傅立葉紅外光譜儀，可避免部分初學(xué)人員對檢測儀器配備的誤解。因為準(zhǔn)確檢測從近紫外區(qū)到遠(yuǎn)紅外區(qū)的太陽光光譜特性，需覆蓋280～50 000nm的波長范圍，在滿足準(zhǔn)確度要求的前提下，無論是過去還是現(xiàn)在，市場上尚無如此功能的分光光度計；另一方面，對儀器的參數(shù)要求進(jìn)行簡化，著重提到滿足檢測參數(shù)的波長和波長間隔及相應(yīng)的檢測準(zhǔn)確度范圍，這樣的要求更便于檢測人實際操作。

2.2.2 可見光透射（反射）比的測定

1）“表1”內(nèi)容的修改 GB/T 2680—1994的“表1”第 1行第 2列為DλV（λ）Δλ；當(dāng)λ為 510，590，610nm 時，DλV（λ）Δλ值分別是 6.1393，8.3306，4.849 1。

GB/T 2680—2021的“表1”將第1行第2列修改為DλV（λ）Δλ×102；當(dāng)λ為 510，590，610nm 時，DλV（λ）Δλ×102值修改為 5.139 3，6.330 6，4.249 1；所有光譜特性檢測值均取消了用“%”表示。

2）符號“V（λ）”的名稱修改 GB/T 2680—1994符號V（λ）的名稱為“明視覺光譜光視效率”，而GB/T 2680—2021將符號的名稱修改為“CIE標(biāo)準(zhǔn)視見函數(shù)”。

2.2.3 太陽光直接透射（反射）比的測定

1）GB/T 2680—1994為測定太陽光直接透射（反射）比提供2張用表，波長范圍均為350～1 800nm。“表2”的表頭為“大氣質(zhì)量為1時，太陽光球輻射相對光譜分布Sλ和波長間隔Δλ相乘（CIE1972年公布）”，有18個波長值，波長間隔無統(tǒng)一規(guī)律。Sλ·Δλ值之和為 0.957，標(biāo)準(zhǔn)顯示值為“0.954”；“表 3”表頭為“P·Moon大氣質(zhì)量為2時，太陽光直接輻射相對光譜分布Sλ乘以波長間隔Δλ”，有30個波長值，波長間隔為50nm，Sλ·Δλ值之和為0.987 9，標(biāo)準(zhǔn)顯示值為“0.975 6”。

2）GB/T 2680—2021測定太陽光直接透射（反射）比提供“表2”一張表，表頭為“大氣質(zhì)量為1.5時，太陽光輻射相對光譜分布與波長間隔的乘積”。波長范圍修改為300～2 500nm，共有85個波長值；在波長 300～400nm的波長間隔為 5nm，400～800nm的波長間隔為10nm，800～2 500nm的波長間隔為 50nm；Sλ·Δλ值之和為 1。

2.2.4 向室內(nèi)側(cè)的二次熱傳遞系數(shù)的測定

1）GB/T 2680—1994在第3.8.2條和第3.8.3條雙層、三層玻璃組件向室內(nèi)側(cè)的二次熱傳遞系數(shù)計算式中涉及兩片玻璃之間的熱導(dǎo)，采用符號“G”表示，以式“G=1/R，R為熱阻”作了簡單介紹。

2）GB/T 2680—2021在第5.8.4和第5.8.5條涉及兩片玻璃之間的熱導(dǎo)，以符號“Λ”表示，推薦使用ISO 10292規(guī)定的方法計算。我們認(rèn)為兩片玻璃之間的熱導(dǎo)Λ也可采用GB/T 22476—2008《中空玻璃穩(wěn)態(tài)U值（傳熱系數(shù)）的計算及測定》第5條中計算ht的方法。

2.2.5 遮陽系數(shù)測定

GB/T 2680—1994的參數(shù)名稱為“遮蔽系數(shù)”；計算式中3mm厚的普通透明平板玻璃的太陽能總透射比的理論值取88.9%。GB/T 2680—2021的參數(shù)名稱修改為“遮陽系數(shù)”，該名稱與多本現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)一致；3mm厚無色透明玻璃的太陽能總透射比的理論值修改為0.87。

2.2.6 紫外線透射比的測定

Uλ·Δλ數(shù)據(jù)表的值有修改。GB/T 2680—1994的“表6”有17個波長值，波長范圍為297.5～377.5nm，Δλ=5nm；計算式（31）波長范圍為 280～380nm。GB/T 2680—2021的“表3”有17個波長值，將波長范圍修改為300～380nm，Δλ=5nm；將Uλ·Δλ值修改為標(biāo)準(zhǔn)的紫外線輻射相對光譜分布乘以波長間隔，數(shù)值均有修改；計算式（26）波長范圍與“表3”保持一致。

2.2.7 輻射率測定

1）垂直反射比測定方法的變化 GB/T 2680—1994中試件的輻射反射率ρh的測定，計算式（24）為以“表5”給定的42個波長的293K熱輻射相對光譜分布Gλ值與其對應(yīng)波長實測熱輻射光譜反射率的乘積之和；“表5”的波長范圍4.5～25.0μm，波長間隔為0.5μm。

GB/T 2680—2021中試件283K溫度下的常規(guī)反射比Rn的測定，計算式（27）為以“表4”給定的30個波長的光譜反射比的平均值；“表4”波長范圍5.5～50.0μm，波長間隔無規(guī)律；檢測光譜反射比的儀器為傅立葉紅外光譜儀，檢測環(huán)境溫度應(yīng)在253～313K范圍內(nèi)。

2）系數(shù)變化 GB/T 2680—1994測出ρh后用式（23）計算得垂直輻射率αh，再乘以相應(yīng)玻璃表面系數(shù)得試件的半球輻射值εi。標(biāo)準(zhǔn)中給了3類玻璃的表面系數(shù)。

GB/T 2680—2021測出 Rn后用式（28）計算得283K下的垂直輻射率εn，再依據(jù)εn值對照“表5”可查得相對應(yīng)的系數(shù)，二者相乘可得到校正輻射率ε。關(guān)于校正輻射率的測定，本標(biāo)準(zhǔn)中描述的測定方法與GB/T 22476—2008附錄A中的方法基本一致。

2.3 對排版錯誤的審核有遺漏

1）GB/T 2680—2021第5.6條規(guī)定，太陽光直接吸收比αe采用式（11）計算。因為式（11）為αe=qi+qo，其中qo標(biāo)準(zhǔn)全文未給求解方法，是一個未知量，故無法由式（11）求得αe的值；查閱 GB/T 2680—1994第3.6.1條，可知太陽光直接吸收比αe的計算式應(yīng)將式（11）更正為式（10）。

2）GB/T 2680—2021第5.1.4條倒數(shù)第二行，符號ρ'2（λ）表示“光由室外側(cè)射向室內(nèi)側(cè)”應(yīng)改為“光由室內(nèi)側(cè)射向室外側(cè)”；附錄A的第A.3.2條中存在類似審核遺漏，符號hc，in，hr，in應(yīng)分別為室內(nèi)對流換熱系數(shù)和室內(nèi)表面輻射換熱系數(shù)。

3 標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容梳理

3.1 測定參數(shù)的實際應(yīng)用

在建筑設(shè)計中，建筑玻璃的設(shè)計指標(biāo)主要有可見光透射比、可見光反射比、遮陽系數(shù)、傳熱系數(shù)、紫外線透射比，這些指標(biāo)值分別與可見區(qū)、太陽光區(qū)、近紅外區(qū)、近紫外區(qū)的測定參數(shù)有關(guān)。

3.1.1 與可見區(qū)有關(guān)的參數(shù)

可見區(qū)的測定參數(shù)有可見光透射比、可見光反射比，用分光光度計分別測出“表1”所列波長的光譜透射比、光譜反射比，通過計算式即可分別計算出可見光透射比、可見光反射比的值。

可見光透射比是室內(nèi)采光性能、保證室內(nèi)光舒適度的控制性設(shè)計指標(biāo)。玻璃組件如有較好的可見光透射比，會使室內(nèi)獲得較高的光亮舒適度，減少人工照明的使用，達(dá)到降低建筑能耗的目標(biāo)。

室外側(cè)可見光反射比主要是防止玻璃組件較大的反射光對室外環(huán)境產(chǎn)生光污染，尤其是主要道路附近的建筑玻璃，設(shè)計文件均會依據(jù)規(guī)范對玻璃室外側(cè)的反射比最大值作出限制。如GB/T 18091—2015《玻璃幕墻光熱性能》第4.3條“玻璃幕墻應(yīng)采用反射比不大于0.30的幕墻玻璃”、第4.5條“在T形路口正對直線路段處設(shè)置玻璃幕墻，應(yīng)采用可見光反射比不大于0.16的玻璃?！?/p>

室內(nèi)側(cè)可見光反射比的高低對房間亮度有影響，房間內(nèi)表面反射比高，可明顯提高室內(nèi)亮度值。GB 50033—2013《建筑采光設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》第5.0.4條對辦公、圖書館、學(xué)校等建筑室內(nèi)各表面的反射比有相應(yīng)規(guī)定，如墻體內(nèi)表面的反射比宜符合0.3～0.8的要求。玻璃組件室內(nèi)側(cè)面一般為房間的垂直側(cè)面。

3.1.2 與太陽光區(qū)有關(guān)的參數(shù)

與太陽光區(qū)相關(guān)的物理量是遮陽系數(shù)，遮陽系數(shù)是反映玻璃組件隔熱性能的技術(shù)指標(biāo)，故建筑設(shè)計時會根據(jù)不同建筑的節(jié)能要求提出合適的設(shè)計值。

遮陽系數(shù)的測定，首先要用分光光度計分別測出“表2”所列波長的太陽光光譜透射（反射）比值，然后按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的計算式分別計算出試件的太陽光直接透射（反射）比，再進(jìn)一步按計算式計算太陽光直接吸收比和向室內(nèi)側(cè)的二次熱傳系數(shù)。將太陽光直接透射比與向室內(nèi)側(cè)的二次熱傳系數(shù)相加則求出太陽能總透射比，再除以常數(shù)0.87就得到遮陽系數(shù)。

3.1.3 與近紅外區(qū)有關(guān)的參數(shù)

與近紅外區(qū)測定參數(shù)有關(guān)的物理量是玻璃組件的傳熱系數(shù)（或熱阻），傳熱系數(shù)（或熱阻）的計算過程需進(jìn)行玻璃表面校正輻射率的測定；標(biāo)準(zhǔn)中多層玻璃組件向室內(nèi)側(cè)的二次熱傳系數(shù)計算式中，需代入兩片玻璃間的熱導(dǎo)值，若采用計算法，也需測定兩片玻璃的表面校正輻射率。

校正輻射率的測定，需先用傅立葉紅外光譜儀按“表4”所列30個波長，檢測試件的光譜反射比，再計算這30個光譜反射比的平均值，得常規(guī)反射比；常規(guī)反射比乘以由“表5”查得的系數(shù)值即為校正輻射率。

3.1.4 與紫外區(qū)有關(guān)的參數(shù)

紫外區(qū)的測定參數(shù)為紫外線透射比，由于太陽光中的紫外線對皮膚和家具油漆表面等有損壞，所以在設(shè)計大面積窗戶或采光頂時，常對該指標(biāo)提出限制值。

3.2 測定參數(shù)的歸類

3.2.1 由儀器測定的基礎(chǔ)參數(shù)

1）由分光光度計測定的參數(shù)：可見光透射比、太陽光直接透射比、紫外線透射比、780～2 500nm波長范圍太陽光直接透射比；可見光反射比、太陽光直接反射比、780～2 500nm波長范圍太陽光直接反射比。

2）由傅立葉紅外光譜儀測定的參數(shù)：283K溫度下的垂直反射比。

3.2.2 由基礎(chǔ)參數(shù)經(jīng)再計算得出結(jié)果的參數(shù)

這些經(jīng)再計算的參數(shù)基本是與太陽光區(qū)相關(guān)的參數(shù)。太陽光直接吸收比由基礎(chǔ)參數(shù)太陽光直接透射比、太陽光直接反射比按式簡單計算可得；計算多層玻璃組件的各層玻璃的太陽光直接吸收比，需用到由分光光度計測出的各片玻璃的光譜透射比和光由室外側(cè)射向室內(nèi)側(cè)及光由室內(nèi)側(cè)射向室外側(cè)的光譜反射比、光譜吸收比（計算），后按計算式計算即可。有了各片玻璃的太陽光直接吸收比和兩片玻璃間的熱導(dǎo)（可用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測量法或推薦的計算法），可按式計算玻璃組件向室內(nèi)側(cè)的二次熱傳系數(shù)。已測定了玻璃組件的太陽光直接透射比和已計算出的向室內(nèi)側(cè)的二次熱傳系數(shù)，即可計算太陽能總透射比。太陽能總透射比除以0.87即為玻璃組件的遮陽系數(shù)。太陽紅外熱能總透射比的測定，方法同太陽能總透射比，僅波長范圍不同。光熱比、校正輻射率的計算相對簡單。

3.3 參數(shù)測定及數(shù)據(jù)計算

1）基礎(chǔ)參數(shù)的檢測需手工操作的步驟較少且相對簡單，關(guān)鍵是要將儀器調(diào)節(jié)到滿足檢測條件的測試狀態(tài)。

2）檢測可見光透射比、太陽光直接透射比、紫外線透射比、780～2 500nm波長范圍太陽光直接透射比的光譜特性可在分光光度計內(nèi)一次檢測完成。結(jié)合“表 1”“表2”“表 3”，可將分光光度計檢測波長設(shè)為300～2 500nm，波長間隔設(shè)為5nm，儀器檢測模式設(shè)置為透射比檢測。然后將已做過清潔處理的玻璃組件的各片玻璃試樣按由外向內(nèi)的順序，依次放入儀器檢測倉進(jìn)行光譜特性檢測，每次測試完成儀器均會自動記錄光譜特性數(shù)據(jù)。同樣的操作可進(jìn)行反射比的檢測，不同之處是除檢測每片玻璃外側(cè)面在光由室外側(cè)射向室內(nèi)側(cè)的光譜反射比，還需檢測每片玻璃內(nèi)側(cè)面在光由室內(nèi)側(cè)射向室外側(cè)在時的光譜反射比，這過程一定要記錄清楚各組數(shù)據(jù)對應(yīng)的是第幾片玻璃的哪個側(cè)面。

3）檢測中產(chǎn)生大量的原始數(shù)據(jù)，計算量大且相當(dāng)復(fù)雜，需借助Excel強(qiáng)大的運(yùn)算功能才能完成。

4 結(jié)語

通過對GB/T 2680—2021發(fā)生修改內(nèi)容的歸納及對標(biāo)準(zhǔn)不易理解部分的闡述分析，有效減少標(biāo)準(zhǔn)初學(xué)者學(xué)習(xí)過程中可能遇到的困難，幫助檢測人員更準(zhǔn)確高效地理解標(biāo)準(zhǔn)要求和順利完成建筑玻璃光學(xué)性能各參數(shù)的測定工作。