Solar Heat Gain Coefficient (SHGC)

Отражение инфракрасного света (Infrared Rejection, IR) и коэффициент увеличения солнечного тепла (Solar Heat Gain Coefficient, SHGC) для оценки эффективности пленки на окнах.

В современном маркетинге много сказано об «отражении инфракрасного излучения» или других тепловых характеристиках, придаваемых стеклу оконной пленкой для защиты от солнечного излучения. Но сделанные заявления не показывают настоящую производительность пленки в отношении отвода тепла. В индустрии оконных пленок не существует официально признанного стандарта измерения подавления инфракрасного излучения и в результате несколько производителей однажды решили публиковать значение «отражение инфракрасного излучения» для определенных длин волн или в узком диапазоне спектра. Эта методология приводит к неполной оценке, поскольку вся инфракрасная часть солнечного спектра варьируется от 780 до 2500 нанометров.

Измерение ИК - излучения в одной точке спектра или в небольшом диапазоне не охватывает всего количества тепла, вызываемого инфракрасной составляющей спектра, а только его небольшой части. Крайне важно знать обо всем спектре солнечной энергии, а также о дополнительных эффектах поглощения и выделения тепла.

Солнечная энергия.

Понимание солнечной энергии необходимо для утверждений об отражении инфракрасного излучения. Солнечный спектр состоит из видимого света (49%), ультрафиолета УФ (2%) и инфракрасного или NIR (49%).

Видимый свет, достигающий поверхности земли и видимый людям, находится в спектре между длинами волн от 400 до 780 нанометров (нм). На его долю приходится 49% всей солнечной энергии от солнца, но только 43% тепла. Когда видимый свет попадает на поверхность, на этой поверхности накапливается тепло.

Ультрафиолетовый свет находится в диапазоне от 100 нм до 380 нм и не виден человеческому глазу. Эта энергия очень мощная и разрушительная, но количество переносимой ею тепловой энергии невелико по сравнению с содержащейся в видимом и инфракрасном свете. В этой форме света всего 2-3% тепла.

Наконец, оставшаяся энергия это инфракрасное излучение. Ближняя инфракрасная часть солнечного спектра NIR простирается от примерно 780 до 2500 нм и несет около 49% солнечной энергии, т.е. чуть менее половины всей солнечной энергии. Хотя на него приходится 53% тепла от солнца! Технически излучение за пределами 2500 нм также является инфракрасным, но это «длинноволновое» излучение составляет очень небольшую часть общей солнечной энергии и в основном связано с переизлучением от нагретых объектов.

Признанная в отрасли производительность.

Коэффициент увеличения солнечного тепла (Solar Heat Gain Coefficient, SHGC) - признанная в отрасли характеристика производительности, описывающая тепловые процессы в стеклопакете. Методы процедуры тестирования SHGC были разработаны в США Национальным советом по рейтингам окон (NFRC), в который входят производители окон, продавцы и правительственные агентства. SHGC признан правительством США, федеральными энергетическими лабораториями, Energy Star, торговыми ассоциациями окон и стекол, такими как: Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха, Международная ассоциация оконных пленок (IWFA) и AIMCAL, The Air ассоциация подрядчиков по кондиционированию, сообществами потребителей и многими другими организациями.

SHGC (или схожий, Total Solar Energy Rejected, TSER, отклоненная доля общей солнечной энергии) отражает истинные характеристики поступления или отвода солнечного тепла через окно в здание и его расчет включает в себя отклонение инфракрасного излучения. Значение SHGC включает две части теплопритока через окно.

Во-первых, это количество излучения, которое напрямую проходит через стекло и попадает в дом. Вторая часть - это количество излучения, которое поглощается окном и затем повторно излучается в дом. Некоторые оконные пленки и покрытия (3M Prestige, например) работают за счет поглощения, которое блокирует излучение и преобразует его в тепловую энергию в оконном стекле. Чем выше поглощение окна или оконной пленки, тем больше тепла она излучает в дом по мере того, как окно нагревается.

SHGC определяется стандартами NFRC и включает в себя энергию, передаваемую непосредственно через окно в здание, так и энергию, которая поглощается окном и повторно переизлучается внутрь. Излучение через оконную пленку измеряется спектрофотометром в соответствии с методом ASTM E903, а эффекты поглощения рассчитываются с использованием формальных стандартных теплофизических условий NFRC. Важной частью этих методов является то, что они принимают во внимание взвешенный спектр солнечного излучения. Это означает, что вместо того, чтобы рассматривать каждую длину волны одинаково, волны оцениваются в соответствии с количеством энергии, которую они несут.

Претензии по производительности.

Некоторые производители оконных пленок по-разному сообщают о параметрах «ИК-отклонения», потому что не существует единого общепринятого метода тестирования для измерения ИК излучения. SHGC, точное и признанное значение теплоотводящей способности оконной пленки, широко варьируется между пленками с одинаковыми значениями «IR Rejection». Это связано с тем, что каждый производитель измеряет «IR Rejection» по-разному, в одной точке спектра или в узком диапазоне, в котором пленка может работать хорошо и поэтому она лучше и легче продается. Это вводящий в заблуждение расчет, поскольку он не показывает полное измерение ИК-излучения. Оконная промышленность предпочитает SHGC, потому что он учитывает инфракрасное тепло, а также тепло от видимого света, которое больше, чем только инфракрасный свет и эффекты поглощения являются значительным вкладом в приток тепла через окна.

Стандарт тестирования ASTM E903 - это метод, используемый для получения данных о передаче и отражении по всему спектру, включая инфракрасный. Данные, собранные для продукта с помощью этого метода, используются вместе со стандартными условиями моделирования при расчете SHGC. Компании, сообщающие об отклонении IR, используют E903 для сбора данных, но сообщают только определенные длины волн.

Некоторые конкретные примеры таких заявлений:

Продукт A: производитель сообщает «IR Rejected» только на одной длине волны, 1000 нм, где энергия солнца уже значительно снизилась.

Продукт B: производитель решил сообщить об «отклоненном ИК-излучении» на длине волны 1025 нм, что дает примерно на 10% меньше солнечной энергии, чем на длине волны 1000 нм.

Продукт C: производитель выбрал точку в дальнем правом углу спектра, в ближней инфракрасной области примерно на 1450 нм, где почти не осталось солнечной энергии.

Продукт D и E: производители, не сообщающие о конкретной длине волны или диапазоне длин волн, в отношении которых они заявляют «отклонение инфракрасного излучения».

Продукт F: Производитель этого продукта (компания 3M) сообщает свое число «IR Rejected» только в диапазоне от 900 до 1000 нм для общей полосы пропускания 100 нм. Учитывая, что вся полоса ближнего ИК-диапазона имеет ширину 1720 нм, эта цифра составляет около 6% от всей ширины ближнего ИК-диапазона. Следовательно, «IR Rejected», о котором сообщает эта компания, игнорирует 94% инфракрасных длин волн.

Пропускание, Отражение и Поглощение в солнечной энергии.

При обсуждении поведения пленок в инфракрасной части солнечного спектра важно понимать пропускание, отражение и поглощение. 100% Пропускаемой энергии проходит через окно и становится теплом внутри дома. Отраженная энергия никогда не попадает в здание через окно и не проникает в стекло - она отбрасывается от здания, не влияя на температуру стекла или интерьера. Поглощенная энергия проходит более сложный путь в оконной системе. Поглощенная энергия передается стеклу, нагревая окно и его раму. Часть этой поглощенной энергии, которая хранится в окне, излучается обратно на улицу, а часть попадает в здание.

Это важно, потому что коэффициент увеличения солнечного тепла (SHGC) учитывает эффекты всех трех явлений. Цифры инфракрасного отклонения, представленные в настоящее время в промышленности, не относятся к пропускаемой энергии и игнорируют нагревательный эффект от поглощенного излучения. Это еще одна причина, по которой SHGC является превосходным и признанным в отрасли показателем окна, поскольку он не только учитывает полный спектр солнечной энергии, но и учитывает отрицательное влияние поглощения на температуру внутри дома.

Целью данной статьи является информирование, что не существует стандартного правила для сообщения значений ИК отражения пленкой и большинство производителей оконных пленок сообщают о «отклонении ИК-излучения» для своих продуктов на одной длине волны или в узком диапазоне. Общепринятыми и наиболее точными значениями производительности, используемыми для сообщения о приросте или отклонении тепла из-за применения оконной пленки, являются коэффициент увеличения солнечного тепла (SHGC) или процент отклонения всей солнечной энергии (TSER).

Что такое Solar Heat Gain Coefficient (SHGC) и почему он важен?

SHGC стандартный в отрасли термин для обозначения количества солнечного излучения и ультрафиолетовых лучей, пропускаемого через стекло. SHGC определяется путем умножения коэффициента затемнения (SC) на 0,87. Чем меньше число, тем лучше коэффициент солнечного тепла у вашего окна. Этот ответ, вероятно, дал вам больше вопросов, чем ответов. Что такое коэффициент затенения SC ? Это старая метрика, которую оконная промышленность использовала до перехода на SHGC.

В чем разница между Solar Factor, он же Total Solar Energy Transmittance (g-value) и Shading Coefficient (SC)?

Коэффициент общего пропускания солнечной энергии (солнечный фактор) (g, %) — это общее количество солнечного тепла, проникающего в помещение (прямое пропускание в совокупности с переизлученной стеклом энергией). Очень важная характеристика, обычно используемая в Европе и позволяющая понять, сколько солнечной энергии попадает внутрь помещения, вызывая его нагрев. Чем ниже солнечный фактор, тем меньше солнечного тепла попадает внутрь помещения. Солнечный фактор, часто называемый просто «величиной Джи», представляет собой процент солнечной энергии, падающей на стекло, которая передается в помещении как прямо, так и косвенно через стекло. Основная доля - пропускание солнечной энергии, а косвенная часть - это часть солнечной энергии, падающей на стекло, которая поглощается и повторно излучается или передается посредством конвекции в помещение. Несмотря на незначительные различия в стандартах моделирования по сравнению с SHGC, эти два значения фактически одинаковы. Значение g-value = 1,0 представляет собой полное пропускание всего солнечного излучения, а значение = 0,0 - без пропускания солнечной энергии. На практике, однако, большинство g-value будет находиться в диапазоне от 0,2 до 0,7, а солнцезащитное остекление имеет g-value менее 0,5. Например, прозрачное стекло толщиной 3 мм без покрытия имеет коэффициент солнечного излучения примерно 0,87, из которых 0,85 - прямой прирост (коэффициент пропускания солнечного света), а 0,02 - косвенное усиление (конвекция / повторное излучение).

Коэффициент затенения (SC) - это мера поступления тепла через стекло от солнечного излучения. Он определяется как отношение солнечного излучения с заданной длиной волны и углом падения, проходящего через стеклянный блок, к излучению, которое проходит через эталонное окно безрамного прозрачного флоат-стекла толщиной 3 миллиметра (0,12 дюйма). В частности, коэффициент затенения - это соотношение между солнечным фактором или конкретным типом стекла по сравнению с флоат-стеклом толщиной 3 мм со значением g = 0,87. Более низкий коэффициент затенения указывает на более низкий солнечный фактор. Для справки, прозрачное стекло толщиной 3 мм имеет значение 1,00. В любом случае меньшее число указывает на снижение уровня солнечной энергии. В Европе солнечный фактор и коэффициент затенения рассчитываются в соответствии с EN 410.