Межгосударственный стандарт ГОСТ EN 12898-2014 "Стекло и изделия из него. Методы определения тепловых характеристик. Определение коэффициента эмиссии" (введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 апреля 2015 г. N 260-ст)

Glass and glass products. Thermal characteristics determination methods. Determination of the emissivity

МКС 81.040.01

Дата введения - 1 апреля 2016 г.
Введен впервые

Предисловие

Цели, основные принципы и порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2009 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 Подготовлен Открытым акционерным обществом "Институт стекла" (ТК 41 "Стекло") совместно с Республиканским унитарным предприятием "Стройтехнорм" на основе аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 5

2 Внесен Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)

3 Принят Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 20 октября 2014 г. N 71-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97	Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97	Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Беларусь	BY	Госстандарт Республики Беларусь
Казахстан	KZ	Госстандарт Республики Казахстан
Киргизия	KG	Кыргызстандарт
Молдова	MD	Молдова-Стандарт
Россия	RU	Росстандарт
Таджикистан	TJ	Таджикстандарт
Узбекистан	UZ	Узстандарт
Украина	UA	Минэкономразвития Украины

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 апреля 2015 г. N 260-ст межгосударственный стандарт ГОСТ EN 12898-2014 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 апреля 2016 г.

5 Настоящий стандарт идентичен европейскому региональному стандарту EN 12898:2001 Glass in building - Determination of the emissivity (Стекло в строительстве. Определение коэффициента эмиссии).

В стандарт внесены следующие редакционные изменения:

- наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования европейского регионального стандарта в связи с особенностями построения межгосударственной системы стандартизации;

- раздел 2 дополнен сноской, поясняющей термин "нормальный коэффициент";

- настоящий стандарт дополнен приложением, в котором приведены рекомендации по применению стандарта.

Европейский региональный стандарт разработан техническим комитетом CEN/TC 129 "Стекло в строительстве" Европейского комитета по стандартизации (CEN).

Перевод с английского языка (en).

Официальные экземпляры европейского регионального стандарта, на основе которого подготовлен настоящий межгосударственный стандарт, имеются в Федеральном агентстве по техническому регулированию и метрологии.

Степень соответствия - идентичная (IDT)

6 Настоящий стандарт подготовлен на основе применения ГОСТ Р 54168-2010. Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 апреля 2015 г. N 260-ст ГОСТ Р 54168-2010 отменен с 1 апреля 2016 г.

7 Введен впервые

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает метод определения коэффициента эмиссии стекла, в том числе стекла с покрытием, при комнатной температуре.

Коэффициент эмиссии необходим для учета передачи тепла за счет излучения поверхностями при стандартной температуре 283 К при определении коэффициента теплопередачи и коэффициента общего пропускания солнечной энергии остекления согласно [1]-[5].

Метод, установленный настоящим стандартом, основан на спектрофотометрических измерениях коэффициента направленного отражения при близком нормальному падении излучения материалов, непрозрачных в инфракрасной области, и не распространяется на элементы остекления:

a) с шероховатыми или узорчатыми поверхностями, отражающими падающее излучение диффузно;

b) с изогнутыми поверхностями, отражающими падающее излучение направленно под углами, не позволяющими отраженному излучению попасть на детектор приставки зеркального отражения;

c) пропускающие инфракрасное излучение.

Данный метод можно применять для любого элемента остекления, имеющего плоские нерассеивающие поверхности (см. 3.6) и непрозрачного в инфракрасной области (см. 3.7).

2 Обозначения

- коэффициент эмиссии (откорректированный коэффициент эмиссии) при 283 К;

- нормальный* коэффициент эмиссии при 283 К;

Е - показание спектрофотометра при проведении измерения на образце;

Е₀ - начальное показание спектрофотометра, без образца и контрольного зеркала;

E_st - показание спектрофотометра при проведении измерения на контрольном зеркале;

R_n - нормальный* коэффициент отражения при 283 К;

R_n() - нормальный* спектральный коэффициент отражения;

R_n.st - нормальный* коэффициент отражения контрольного зеркала;

Т_n() - нормальный* спектральный коэффициент пропускания;

Т_n - нормальный* коэффициент пропускания при 283 К.

------------------------------

* Здесь и далее определение "нормальный" в отношении коэффициента означает, что значения данного коэффициента справедливы по направлению нормали (или вблизи нормали) к поверхности.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 инфракрасное излучение (infrared): Излучение в диапазоне длин волн от 5 до 50 мкм.

3.2 коэффициент эмиссии (emissivity): Отношение энергии, излучаемой данной поверхностью при данной температуре, к энергии, излучаемой идеальным излучателем (абсолютно черным телом с нормальным коэффициентом эмиссии и коэффициентом эмиссии, равными единице) при той же температуре.

Примечание - Теоретически можно было бы использовать два разных определения коэффициента эмиссии для описания излучения:

a) поверхностями стекла, расположенными напротив друг друга в многослойном остеклении (эффективный коэффициент эмиссии);

b) поверхностью стекла, обращенной в помещение (общий коэффициент эмиссии).

Однако практически разница между значениями этих коэффициентов пренебрежимо мала (см. [6]). Поэтому для описания обоих типов теплообмена применяют коэффициент эмиссии.

3.3 коэффициент направленного (зеркального) отражения (regular (specular) reflectance): Коэффициент отражения, учитывающий отражение по законам геометрической оптики, без рассеяния.

3.4 коэффициент диффузного отражения (diffuse reflectance): Коэффициент отражения, учитывающий излучение, отраженное и рассеянное из-за неровностей поверхности и/или оптической неоднородности прозрачных материалов.

3.5 коэффициент отражения (hemispherical reflectance): Сумма коэффициентов направленного и диффузного отражений.

3.6 нерассеивающий элемент остекления (non-diffusing glazing component): Элемент остекления, коэффициент диффузного отражения которого, измеренный в ближнем инфракрасном диапазоне на длине волны 2 мкм, не более 0,05 (см. раздел 7).

Примечание - Целью такого измерения является проверка того, что образец является нерассеивающим в диапазоне измерения. Измерения коэффициента диффузного отражения в инфракрасном диапазоне трудно выполнимы.

3.7 элемент остекления, непрозрачный в инфракрасном диапазоне (non-infrared transparent glazing component): Элемент остекления, имеющий нормальный коэффициент пропускания в инфракрасном диапазоне при 283 К не более 0,05.

3.8 контрольное зеркало (reference mirror): Стандартный образец с известными значениями спектральных коэффициентов направленного отражения.

4 Порядок определения коэффициента эмиссии

Коэффициент эмиссии поверхности стекла с покрытием определяют в следующем порядке:

a) измеряют спектральные коэффициенты направленного отражения непрозрачного в инфракрасном диапазоне элемента остекления при близком нормальному падении излучения R_n() в диапазоне длин волн от 5 до 50 мкм с использованием инфракрасного спектрофотометра (см. раздел 5);

b) по измеренным значениям вычисляют нормальный коэффициент отражения R_n при 283 К в соответствии с разделом 6;

c) по нормальному коэффициенту отражения вычисляют нормальный коэффициент эмиссии в соответствии с разделом 6;

d) вычисляют коэффициент эмиссии умножением нормального коэффициента эмиссии на поправочный коэффициент значения которого приведены в таблице А.2.

Примечание 1 - Коэффициент эмиссии, вычисленный с помощью поправочного коэффициента, учитывает эффект рассеяния излучаемой энергии и применяется для определения коэффициента теплопередачи остекления согласно [1]-[5].

Примечание 2 - Нормальный коэффициент эмиссии и коэффициент эмиссии являются интегральными коэффициентами при 283 К, то есть они получены для спектрального диапазона с учетом закона излучения Планка для абсолютно черного тела при 283 К (см. [7]).

Для натрий-кальций-силикатного стекла без покрытия или натрий-кальций-силикатного стекла с покрытием, не влияющим на излучательную способность поверхности, значение коэффициента эмиссии, используемое в расчетах по [1]-[5], принимают равным 0,837 (см. [8]). Для других материалов или элементов остекления это значение должно быть определено на основе измерений.

Примечание 3 - С достаточной степенью достоверности  = 0,837 можно использовать для боросиликатного стекла без покрытия и стеклокерамики (см. [8]).

Примечание 4 - В интервале температур от 253 до 313 К коэффициент эмиссии мало зависит от температуры (см. [8] и [9]).

5 Измерение нормальных спектральных коэффициентов отражения и пропускания

5.1 Подготовка образцов

Размеры образцов должны соответствовать применяемому средству измерения. Участок поверхности с покрытием, на котором проводятся измерения, не должен иметь повреждений и загрязнений.

Следует соблюдать рекомендации изготовителя по хранению образцов и очистке их поверхностей.

Образец закрепляют так, чтобы в процессе измерения коэффициентов пропускания и отражения измерительный луч попадал на плоскую часть образца.

5.2 Измерение нормальных спектральных коэффициентов отражения

Спектральные коэффициенты направленного отражения образца при близком нормальному падении излучения в диапазоне длин волн от 5 до 50 мкм измеряют на инфракрасном спектрофотометре с приставкой зеркального отражения.

5.2.1 Средства измерения

Для проведения измерений используют:

- спектрофотометр с диапазоном измерения, включающим область от 5 до 50 мкм;

- контрольное зеркало (без царапин и загрязнений поверхности, см. [7], [9], [10]) со стандартными значениями спектральных коэффициентов направленного отражения при близком нормальному падении излучения R_n,st ();

- приставка зеркального отражения, состоящая из соответствующего набора зеркал и держателя образцов. Когда приставка установлена в отсек спектрофотометра для образцов и образец (или контрольное зеркало) закреплен в держателе образцов, луч прибора попадает на детектор после зеркального отражения от поверхности образца (контрольного зеркала) при падении излучения под углом не более 10°.

5.2.2 Проведение измерения

Спектральные коэффициенты направленного отражения образца при близком нормальному падении излучения определяют относительным методом. Для определения нормального спектрального коэффициента отражения образца R_n() на каждой длине волны , указанной в таблице А.1, требуются следующие данные:

E - показание спектрофотометра при проведении измерения на образце;

E_st - показание спектрофотометра при проведении измерения на контрольном зеркале;

E₀ - начальное показание спектрофотометра, без образца и контрольного зеркала.

Нормальный спектральный коэффициент отражения образца R_n() на каждой длине волны вычисляют по формуле

,

(1)

где R_n,st() - нормальный спектральный коэффициент отражения контрольного зеркала на длине волны .

Примечание - Метрологические лаборатории определяют абсолютный коэффициент отражения путем сравнения энергии излучения, отраженного от образца, с энергией падающего излучения, или с помощью приставки двойного отражения "V-W", или "Strong-type" (см. [10]). В продаже имеются подобные устройства, но их конструкция не соответствует оригиналу. Их точность зависит от центровки и характеристик луча (размера и расхождения) и трудно контролируется при использовании с серийными спектрофотометрами. Применение таких устройств возможно только под контролем метрологической службы.

5.2.3 Точность измерения

Расчетная абсолютная погрешность измерения коэффициента направленного отражения составляет  0,02.

Примечание - В приложении В приведена информация о способах повышения точности измерения.

5.3 Измерение коэффициентов пропускания

Для элементов остекления, содержащих хотя бы один лист стекла, непрозрачный в инфракрасной области, измерение коэффициентов пропускания не требуется.

Для элементов остекления, не содержащих стекло или стекло с покрытием, спектральные коэффициенты направленного пропускания образца при нормальном падении излучения в диапазоне длин волн от 5 до 50 мкм измеряют на инфракрасном спектрофотометре, размещая образец перпендикулярно к лучу.

6 Расчет нормального коэффициента отражения, коэффициента эмиссии и нормального коэффициента пропускания

6.1 Нормальный коэффициент отражения

Нормальный коэффициент отражения R_n при 283 К определяют по спектральным коэффициентам отражения R_n(), измеренным на 30 длинах волн , указанных в таблице А.1, по формуле

.

(2)

Указанные длины волн находятся в середине интервалов длин волн, для которых энергии излучения Планка абсолютно черного тела при 283 К является постоянной величиной (см. [7]).

6.2 Коэффициент эмиссии

Нормальный коэффициент эмиссии при 283 К определяют по формуле

.

(3)

Примечание - Погрешность, возникающая в случае, если диапазон измерения спектрофотометра не включает 30 длин волн, указанных в таблице А.1, рассматривается в [7].

Коэффициент эмиссии натрий-кальций-силикатного стекла с покрытием и без покрытия определяют умножением нормального коэффициента эмиссии на поправочные коэффициенты, указанные в таблице А.2.

Примечание - При использовании данных таблицы не для натрий-кальций-силикатного стекла с покрытием и без покрытия, боросиликатного стекла и стеклокерамики, а для других материалов, следует учитывать, что приведенные в ней значения экспериментально подтверждены только для стекла.

6.3 Нормальный коэффициент пропускания

В необходимых случаях нормальный коэффициент пропускания Т_n при 283 К определяют по спектральным коэффициентам пропускания Т_n(), измеренным на 30 длинах волн , указанных в таблице А.1, по формуле

.

(4)

7 Определение коэффициента диффузного отражения

Коэффициент диффузного отражения на длине волны 2 мкм при близком нормальному падении излучения определяют как разность коэффициентов отражения и направленного отражения (см. [10]).

Примечание - Цель данного определения заключается в подтверждении того, что рассматриваемый элемент остекления, не содержащий стекла и стекла с покрытием, является нерассеивающим.

Элементы остекления, состоящие из флоат-стекла, флоат-стекла с покрытием и многослойного стекла, изготовленного из флоат-стекла, характеризуются незначительным диффузным отражением, поэтому для таких элементов определение коэффициента диффузного отражения не требуется.

8 Протокол испытаний

Протокол испытаний должен содержать следующую информацию:

8.1 Идентификация образцов:

- размеры образцов (в миллиметрах);

- материал(ы) элемента остекления;

- толщина элемента остекления (в миллиметрах);

- тип покрытия (если имеется, если известно) на поверхности, подлежащей измерению;

- условия хранения, обращения и очистки.

8.2 Описание средства измерения:

- изготовитель и модель спектрофотометра;

- тип спектрофотометра (одно- или двухлучевой, или FTIR; диапазон измерения; указать, если есть автоматический режим работы, соединение с компьютером, продувка газом);

- рабочие условия проведения измерений;

- изготовитель и модель приставки зеркального отражения, угол падения излучения;

- тип контрольного зеркала и данные о калибровке.

8.3 Результаты измерений:

- значения нормальных спектральных коэффициентов отражения на 30 длинах волн;

- нормальный коэффициент отражения;

- нормальный коэффициент эмиссии;

- коэффициент эмиссии;

- значения нормальных спектральных коэффициентов пропускания на 30 длинах волн, если определялись;

- нормальный коэффициент пропускания, если определялся.

В протоколе испытаний промежуточные значения указывают с точностью до трех знаков после запятой.

В рекламных материалах изготовителей нормальный коэффициент эмиссии и коэффициент эмиссии должны быть указаны с точностью до двух знаков после запятой.

Библиография

[1]	EN 410	Glass in building - Determination of luminous and solar characteristics of glazing
[2]	EN 673	Glass in building - Determination of thermal transmittance (U value) - Calculation method
[3]	EN 674	Glass in building - Determination of thermal transmittance (U value) - Guarded hot plate method
[4]	EN 675	Glass in building - Determination of thermal transmittance (U value) - Heat flow meter method
[5]	prEN 1098	Measuring method for the determination of thermal transmittance multiple glazing (U value) - Calibrated and guarded hot box method
[6]	F.Geotti-Bianchini, J.Lohrengel, Measured angular distribution of the emissivity and calculated radiation heat transfer of architectural coated flat glass, Glastechnische Berichte 62 (1989) No. 9, pp. 312-319 and No. 10, pp. 351-357
[7]	F.Nicoietti, F.Geotti-Bianchini, P.Potato, Spectrophotometric determination of the normal emissivity of coated flat glass, Glastechnische Berichte 61 (1988) No. 5, pp. 127-139
[8]	J.Lohrengel, M.Rasper, F.Geotti-Bianchini and L.De Riu, Angular emissivity at room temperature and spectral reflectance at near normal incidence of float glass, borosilicate glass and glass-ceramics, Glastech. Ber. Glass Sci. Technol. 69 (1996) No. 3, pp. 64-74
[9]	Report EUR 14758 EN (1993) Total hemispherical emissivity of coated glass
[10]	CIE Technical Report 130-1998 "Practical methods for the measurement of reflectance and transmittance"
[11]	M.Rubin, D.Arasteh, J.Hartmann, A correlation between normal and hemispherical emissivity of low-emissivity coatings on glass. Int. Commun. Heat Mass Transfer 14 (1987) No. 5, pp. 561-565
[12]	M.Jacob, Heat transfer, Vol. 1, New York: Wiley 1949, P. 44-52
[13]	M.Rubin, Infrared properties of polyethylene terephtalate films - Solar Energy Materials, 6 (1982), pp. 375-380
[14]	J.R.Birch, F.J.J.Clarke, Fifty categories of ordinate error in Fourier transform spectroscopy. Spectroscopy Europe 7/4 (1995), pp. 16-22
[15]	F.J.J.Clarke, Infrared standards for system calibration, Procs. Soc. Photo-Opt. instrum. Engin., Vol. 2775 (1996), pp. 6-17