Определения и технические термины

Внимание, откроется в новом окне. PDFПечатьE-mail

Для сравнительной оценки качества пленок различных типов используются следующие физические понятия и величины. Хотя все виды излучения – невидимое тепловое (инфракрасное или ИК), видимое (от красного до фиолетового света), невидимое ультрафиолетового – имеют одинаковою природу и могут быть описаны в терминах электромагнитного поля, их количественные и качественные характеристики очень сильно отличаются в зависимости от длины волны, т.е. типа излучения. Поэтому для описания свойств излучения разных типов часто используются похожие по форме, но имеющие разный смысл характеристики.
По длинам волн излучения разделяются следующим образом: Радиоизлучение – самое длинноволновое (длины волн – от 1000 м до 0.01 мм). ИК излучение (длина волн – от 76 мкм до 2000 мкм). Видимый свет (длина волн – от 0.76 мкм (красный свет) до 0.38 мкм (фиолетовый свет)). УФ излучение (длина волн – от 0.38 мкм до 0.04 мкм). Рентгеновское излучение (длина волн – меньше 0.04 мкм). Деление на типы – тепловое, видимое, ультрафиолетовое – обусловлено также восприятием органов чувств человека.
Мы не видим ИК излучение, но ощущаем его тепло, видим цвета от красного, до фиолетового излучения, и опять перестаем видеть и ощущать УФ, а тем более, рентгеновское излучение. В спектре солнечного излучения содержится и ИК, и видимое излучение, и УФ излучения. Энергия разных видов излучения распределена по всему солнечному спектру примерно одинаково. Если необходимо, чтобы защитная пленка пропускала только один вид излучения и задерживала другие, ей нужно придавать специальные свойства. Перечислим некоторые понятия, наиболее часто используемые в производстве пленок и при описании их свойств.
Абсолютно черное тело – теоретическая модель идеального объекта (физического тела), который поглощает всю падающую на него тепловую энергию и излучает всю накопленную в нем тепловую энергию. Излучательная способность, степень черноты по отношению к абсолютно черному телу (emissivity)- способность материала отражать энергию длинноволнового излучения. Чем ниже излучательная способность материала, тем больше тепла отражается от него обратно в помещение. Алюминий, например, имеет низкую излучательную способность. Некоторые материалы, обычно находящиеся на внутренних поверхностях помещения – пластик, дерево, кирпич, ткани – имеют высокую излучательную способность, потому что они хорошо поглощают тепловую энергию. Такие материалы затем выделяют накопленную тепловую энергию. Поэтому излучательная способность, хотя и имеет некоторое сходство с теплоемкостью, тем не менее, не является ее полным синонимом.
Теплопередача – распространение тепла от более нагретого объекта, к менее нагретому объекту. Теплопередача может иметь место в виде теплопроводности, конвекции и излучения. Отражательная способность – способность материала отражать, рассеивать энергию облучающих электромагнитных волн (в нашем случае – солнечную). Материал, имеющий высокую отражательную способность, может обеспечить защиту от перегрева из-за солнечного излучения.
Коэффициент отражения – отношение энергии видимого или ультрафиолетового (УФ) излучения, отраженного от данного материала к энергии падающего излучения. Материал может иметь низкий коэффициент отражения видимого или УФ излучения, но при этом – высокую отражательную способность тепловой энергии.
Коэффициент поглощения – отношение энергии света или УФ излучения, прошедшего во внутрь, (не отразившегося от материала), к энергии прошедшего через материал света. Материал может иметь малый коэффициент поглощения видимого и высокий – УФ излучения.
Общая задержанная солнечная энергия (технический термин, введенный Международной Ассоциацией оконных пленок) – процент падающей солнечной энергии, задержанной стеклянными поверхностями здания (сооружения). Он равен сумме коэффициента отражения, и той части коэффициента поглощения, которой соответствует переизлучению поглощенной стеклом энергии, и обратно.
Для пленки любого типа обычно указываются следующие характеристики: Фирменное название. Толщина в мм или в милах (1 мил = 25.4 микрона). Коэффициент пропускания солнечного излучения в %. Коэффициент отражения солнечного излучения в %. Коэффициент поглощения солнечного излучения в %. Коэффициент пропускания видимого света в %. Коэффициент поглощения видимого света в %. U-фактор. Коэффициент пропускания ультрафиолетового излучения (не более) в %. Коэффициент экранирования (от 0 до 1). Общая часть задерживаемой солнечной энергии в %.
Что такое пленка «Оконная пленка» – это обще употребительный термин. Существует более ста типов пленок самого различного назначения. По наиболее выраженным свойствам их разделяют на три типа: Safety / Security / Energy Saving Films. В нашей терминологии это классификация «Тонирующие / Защитные / Энергосберегающие пленки». Иногда в классификацию пленок включают солнцезащитные пленки. Эти пленки полупрозрачные: отражают видимый свет при падении с одной стороны. Все пленки в той или иной степени обладают защитным действием. При ударе по стеклу, покрытому даже самой тонкой пленкой, при взрыве или порыве ураганного ветра оно растрескается, но не разрушится: осколки останутся на пленке. Они не будут разлетаться по помещению, и травмировать находящихся там людей.
Вспомните бумажные полоски, которые крест-накрест наклеивали на окна во время Великой Отечественной войны – любая пленка исполняет роль этих бумажных полосок намного лучше и в то же время не ухудшает внешнего вида окон. Все пленки обеспечивают защиту от вредного ультрафиолетового излучения (коэффициент поглощения – 99%). Благодаря этому обеспечивается защита мебели и интерьера помещения от выгорания. Для улучшения экологических характеристик помещений особенно рекомендуется применять оконные пленки при проживании в районах с повышенным уровнем солнечной радиации и с общим высоким радиационным фоном. Кроме того, все пленки обеспечивают более длительное сопротивление разрушению стекла при высокой температуре.
Например, при пожаре стекло, покрытое пленкой, не разрушается дольше, чем обычное. В помещении будет ограничен доступ наружного воздуха, что препятствует развитию пожара. Все пленки меньше накапливают статическое электричество. Соответственно, в помещении не будет накапливаться вредные для здоровья электрические заряды. К стеклу будет меньше притягиваться пыль, следовательно, не будет ухудшаться внешний вид и прозрачность окон, не так часто будет требоваться мыть их. Антистатическое свойство пленок является большим достоинством особенно для регионов с сухим, жарким климатом и наличием песчаных пустынь.
Большинство типов пленок, в частности, металлизированные пленки, могут использоваться для защиты от промышленного шпионажа – приема радиоизлучения телефонов, факсов, компьютеров и т.д. при прохождении через стекло, покрытое такой пленкой, электромагнитное излучение сильно ослабляется, и его прием становиться практически невозможным. Наконец, все пленки обеспечивают защиту от шума. Степень защиты зависит, в основном, от толщены пленки.
Тонирующие пленки (Solar Films) – это общее название пленок, обладающих свойством фильтрации видимого света. Некоторые тонирующие пленки «вырезают» из спектра видимого света узкие участки. Другие – более-менее равномерно ослабляют прохождение всех спектральных составляющих. Для каждого конкретного типа пленки указываются коэффициенты отражения, поглощения и пропускания света. Основное полезное свойство защитных пленок (Security Films) – усиление стекол и придание им качеств бронестекла.
Стекло, покрытое защитной пленкой, может противостоять удару тяжелым предметом, брошенному камню, взрыву, выстрелу, ураганному ветру. Большинство защитных пленок – прозрачные, хотя есть несколько типов затемненных защитных пленок с низким коэффициентом пропускания видимого света. Для выполнения своих функций защитные пленки должны быть достаточно толстыми. Наиболее распространенные защитные пленки имеют толщину 120 микрон. Толщина особо прочных пленок – 300-380 микрон. Проблема увеличения толщины пленок связана с ухудшением их гибкости и пластичности. При увеличении жесткости пленки усложняется технология ее установки, особенно на изогнутые стекла автомобилей.
Энергосберегающие пленки (Energy Saving Films) предназначены для задерживания теплового (инфракрасного) излучения. При этом тепло должно не столько поглощаться, сколько отражаться пленкой, с какой стороны на нее бы не падало тепловое излучение. Это важно для защиты помещений (салонов автомобилей) от нагревания в жару и от переохлаждения зимой из-за ухода тепла через окна наружу.


ТЕХНИЧЕСКИЕ ТЕРМИНЫ.

Общее пропускание солнечной энергии.

  • Процент падающего солнечного света, прошедшего через систему.
    Общее отражение солнечного света.
  • Процент падающего солнечного света, отраженного системой.
    Общее поглощение солнечного света.
  • Процент падающего солнечного света, поглощенного системой.
    Пропускание видимого света.
  • Процент общего видимого света, прошедшего через систему.
    Отражение видимого света.
  • Процент общего видимого света, отраженного системой, что может быть обнаружено визуально.
    Коэффициент «U».
  • Обобщенный коэффициент теплопередачи, обратный R.
    Пропускание ультрафиолетового света.
  • Процент пропускания ультрафиолетового света через систему.
    Коэффициент затемнения (КЗ).
  • Соотношение поступления солнечного света через данную систему к солнечному свету, поступающему через стандартное незатемненное окно с двойными стеклами, выраженное в процентах.
    Процент сокращения общей солнечной энергии.
  • Процент падающей солнечной энергии, отраженной стеклянной системой, равной отражению энергии плюс поглощение солнечной энергии, которая затем излучается наружу.
Понятия «солнечная энергия» и «теплопередача».
Электромагнитный спектр солнечной энергии, попадающий на Землю, по длине волн подразделяется на три диапазона: ультрафиолетовый (УФ), видимый (ВС), ближний инфракрасный (БИК). Ультрафиолетовый диапазон (100-400 нм).
Наиболее активная часть излучения, вызывающая выцветание картин и предметов интерьера. Ультрафиолетовый свет обладает высокой биологической активностью и при длительном воздействии может вызвать различные заболевания, например, поражение сетчатки глаз, рак кожи и др. Ультрафиолетовый свет составляет 3% солнечного света.
Видимый свет (380-780 нм).
Эта часть солнечного спектра, которая воспринимается человеческим глазом. На видимый свет приходится 44% солнечной энергии.
Ближний инфракрасный свет.
Это тепловое излучение. Мы не видим этот свет, но ощущаем его как тепло. 53% солнечной энергии приходится на ближний инфракрасный свет.
Диапазон дальнего инфракрасного света находится за ближним инфракрасным светом и не входит в состав солнечной энергии, но является решающий составляющей потерей тепла.

Таблица 2

Определения и терминология.
Термин Определение
Английский Русский
Total Solar Transmittance Общий коэффициент пропускания солнечной энергии Отношение величины общей солнечной энергии в полном диапазоне длин волн (300-2100 нанометров* ), которая проходит через стекло, к величине общей падающей на стекло энергии (обычно выражается в процентах).
Total Solar Reflectance Общий коэффициент отражения солнечной энергии Отношение величины общей солнечной энергии, которая отражается от стекла, к общей падающей солнечной энергии (обычно выражается в процентах). Для стекол с пленками эта величина зависит от того, с какой стороны облучается пленка.
Total Solar Absorption Общий коэффициент поглощения солнечной энергии Отношение величины общей солнечной энергии, поглощаемой стеклом, к величине общей падающей на стекло энергии. Коэффициент поглощения – та доля общей солнечной энергии, которая не проходит через стекло и не отражается от него**.
Visible Light Transmittance Коэффициент пропускания видимого света Отношение величины солнечной энергии в диапазоне длин волн видимого света (380-780 нанометров ), которая проходит через стекло, к величине общей падающей на стекло энергии видимого света (обычно выражается в процентах). По коэффициенту прохождения видимого света через стекло определяется оптическая прозрачность.
Visible Light Reflectance Коэффициент отражения видимого света Процент энергии видимого света, которая отражается от стекла.
Ultraviolet (UV) Transmittance Коэффициент пропускания ультрафиолетового (УФ) излучения Отношение величины солнечной энергии в диапазоне длин волн УФ излучения (300-380 нм), которая проходит через стекло, к величине общей падающей на стекло энергии УФ излучения.
U-Factor У – фактор Полный коэффициент теплопередачи стекла. Это мера теплопередачи через стекло и отдачи тепла его внешней и внутренней поверхностями. Это функция температуры, и она выражается в BTU (см. ниже) на квадратный фут в час на градус Фаренгейта (BTU/кв. фут час – °P). Чем ниже У-фактор, тем лучше (тепло) изолирующие свойства стекла.
Shading Coefficient (SC) Коэффициент экранирования Отношение степени прохождения солнечного тепла через данный образец стекла к степени прохождения солнечного тепла через прозрачное не экранированное стекло двойной прочности. Коэффициентом экранирования характеризуется эффективность регулирования потока солнечного излучения, падающего на стекло.
Total Solar Energy Rejected Общее ослабление солнечной энергии Процент ослабления солнечной энергии, которая падает на стекло. Он равен суме (в процентах) коэффициента отражения и той части поглощаемой энергии, которая отражается обратно.
BTU-British Thermal Unit Британская единица теплоты Количество тепла, необходимое для увеличения температуры одного финта воды на один градус Фаренгейта: 1 BTU = 252 калории.
TON-HR Единица массы кондиционирования воздуха 1 TON-HR = 12 000 BTU/час
q Постоянная Стефана - Больцмана 5.66961*10^-8*Вт м^2*К^-4
* 1 нанометр (нм) – 10^-9 м или 10^-6 мм.
** Так как коэффициенты пропускания и отражения измеряются непосредственно для расчета коэффициента поглощения можно использовать следующее равенство: коэффициент поглощения = 1 – (коэффициент пропускания).


Определения.
Общее пропускание солнечной энергии - Это отношение солнечной энергии, проходящей через стеклянную систему, к полной солнечной энергии, падающей на систему.
Общее отражение солнечной энергии - Отношение солнечной энергии, отраженной от стеклянной системы, к полной солнечной энергии, падающей на систему. На оклеенных пленкой окнах это отражение является функцией лицевой стороны пленки, которая нанесена на оконное стекло. Это величина обычно выражается в процентах.
Общее поглощение солнечной энергии - Отношение количества солнечной энергии, поглощенной стеклянной системой, к количеству солнечной энергии, падающей на стеклянную систему.
Солнечное поглощение – это та часть солнечной энергии, которая не пропускается и не отражается. В связи с тем, что отражение и пропускание определяется прямыми измерениями, для определения поглощения может быть использовано следующее уравнение: • Поглощение = 1 - Пропускание - Отражение.
Пропускание видимого света - Соотношение количества видимого света (300-780 нм), пропущенного стеклянной системой, к общему количеству видимого света, падающего на систему. Величина обычно выражается в процентах. Пропускание видимого света через систему влияет на освещенность.
Пропускание ультрафиолетового света - Отношение количества УФ солнечной энергии (300-380 нм), проходящей через стеклянную систему, к общему количеству УФ солнечной энергии, падающей на стеклянную систему. УФ – это та часть солнечной энергии, которая вызывает выцветание и порчу изделий и предметов.
Коэффициент «U» - Обобщенный коэффициент теплопередачи через стеклянную систему. Это мера тепла, проходящего через ее внешнюю и внутреннюю поверхность. Это величина есть функция температуры, и имеет размерность: Вт/м^2. Чем меньше коэффициент «U», тем лучше теплоизолирующие свойства системы.
Коэффициент затемнения - Отношение количества солнечного света, прошедшего через стеклянную систему, к солнечному свету, проходящему при тех же условиях через чистое, незатемненное окно с двойным остеклением. Коэффициент затемнения характеризует способность стеклянной системы регулировать прохождение солнечной энергии.
Физический смысл коэффициента «U»: количество тепла, передаваемого через 1 м^2 остекления, при разности температур 1°К, измеряется во Вт/м^2. Эмиссионность – способность поверхности абсорбировать тепло и отражать его. При низкой эмиссионности поглощается малое количество тепла, а в помещение отражается большее количества тепла.