一种玻璃透射太阳辐射的测试系统及方法与流程

本申请涉及太阳辐射吸收的测试领域，尤其涉及一种玻璃透射太阳辐射的测试系统及方法。

背景技术：

目前，测量太阳辐射通常使用电子仪器进行，而仪器会因为材料老化、使用或保存环境的变化、搬运等原因，都有可能引起计量特性的变化，测量辐射表内部的集成电路和集成放大器内部元件的老化会造成测量误差，且某些测量太阳辐射计携带不便捷，不方便使用。

技术实现要素：

本申请的目的是提供一种玻璃透射太阳辐射的测试系统及方法，以解决由于测量辐射表内部的集成电路和集成放大器内部元件的老化造成的测量误差的问题。

为解决上述技术问题，根据本申请的一方面，提供了一种玻璃透射太阳辐射的测试系统，包括：待测玻璃、第一铝板、第二铝板、电加热膜及挡板，所述第一铝板包括第一铝板第一表面和第一铝板第二表面，所述第二铝板包括第二铝板第一表面和第二铝板第二表面，所述第一铝板第一表面涂覆黑色漆料，并放置于所述待测试玻璃下，以使所述第一铝板第一表面吸收通过所述待测试玻璃后的太阳辐射；

所述挡板为不透明纸板，用于阻挡所述第二铝板第一表面吸收太阳辐射；

所述第二铝板第一表面涂覆黑色漆料，并放置于所述挡板后；

所述电加热膜放置于所述第二铝板第一表面上，用于对所述第二铝板进行加热。

进一步地，将所述第一铝板和所述第二铝板放置在室内空气温度及周围环境温度相同的同一环境中。

进一步地，所述第一铝板与所述第二铝板由同一材质均匀的铝板切割确定。

进一步地，所述测试系统包括保温棉，设置于所述第一铝板第二表面与所述第二铝板第二表面。

根据本申请另一个方面，还提供了一种玻璃透射太阳辐射的测试方法，使用前述所述的测试系统，包括：

获取位于待测试玻璃下的第一铝板在预设放置时间时的铝板温度；

确定将第二铝板的温度通过电加热膜加热至所述铝板温度所需的加热功率；

根据所述第一铝板与所述第二铝板所在的室内空气温度、周围环境温度及所述加热功率确定透过所述待测试玻璃的太阳辐射信息。

与现有技术相比，本申请提供一种玻璃透射太阳辐射的测试系统及方法，所述测试系统包括：待测玻璃、第一铝板、第二铝板、电加热膜及挡板，所述第一铝板第一表面涂覆黑色漆料，并放置于所述待测试玻璃下，以使所述第一铝板第一表面吸收通过所述待测试玻璃后的太阳辐射；所述挡板为不透明纸板，用于阻挡所述第二铝板第一表面吸收太阳辐射；所述第二铝板第一表面涂覆黑色漆料，并放置于所述挡板后；所述电加热膜放置于所述第二铝板第一表面上，用于对所述第二铝板进行加热。从而根据将第二铝板加热至与第一铝板相同温度时所需的加热功率，以及室内空气温度、周围环境温度，得到太阳辐射量，可以更加准确、快捷、方便的测量出太阳辐射量，有效地避免因为器械老化而造成的测量误差。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出根据本申请另一个方面提供的一种玻璃透射太阳辐射的测试方法流程示意图。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述。

根据本申请一个方面提供了一种玻璃透射太阳辐射的测试系统，所述测试系统包括：待测玻璃1、第一铝板2、第二铝板3、电加热膜4及挡板5，所述第一铝板1包括第一铝板第一表面11和第一铝板第二表面12，所述第二铝板2包括第二铝板第一表面21和第二铝板第二表面22，所述第一铝板第一表面21涂覆黑色漆料，并放置于所述待测试玻璃1下，以使所述第一铝板第一表面11吸收通过所述待测试玻璃1后的太阳辐射；所述挡板5为不透明纸板，用于阻挡所述第二铝板第一表面21吸收太阳辐射；所述第二铝板第一表面21涂覆黑色漆料，并放置于所述挡板5后；所述电加热膜4放置于所述第二铝板第一表面21上，用于对所述第二铝板2进行加热。在此，所述第一铝板与所述第二铝板由同一材质均匀的铝板切割确定。将第一铝板放置在外窗玻璃下，第二铝板放置在相同环境下太阳辐射照射不到的地方，两块铝板从同一块材质均匀的铝板上切割下来，保证材料的一致性，在本申请一实施例中，第一铝板和第二铝板的尺寸为20mm×20mm，厚度为10mm。将第一铝板第一表面和第二铝板第一表面涂覆黑色漆料，从而保证铝板能充分吸收太阳辐射以及第一铝板第一表面和第二铝板第一表面的表面辐射率一致，使得铝板表面的太阳辐射吸收率将近为1。在本申请一具体应用场景中，将三玻两腔节能玻璃放置在室内窗框上固定，测试玻璃以外的区域用不透明纸板进行遮挡，防止太阳光线从实验玻璃以外的地方照射进来，将第一铝板放置在测试玻璃下，并保证能完全被太阳辐射照射；将第二铝板放置在太阳辐射照射不到的地方，表面贴上电加热膜。

进一步地，将所述第一铝板和所述第二铝板放置在室内空气温度及周围环境温度相同的同一环境中。采用热传导性较好的纯铝板作为测量工具，在相同的室内外工况下，室内铝板吸收透过外窗(玻璃)照射至室内的太阳辐射后温度升高，通过设置对照组，另一块相同的铝板采用电加热膜加热的方法，使得铝板的温度与太阳辐射照射的铝板温度相等，当达到稳定时，由于两块相同的铝板是在相同的环境下，因此两块铝板散热量相等，两块铝板的得热量也相等，则可以通过电加热功率间接推算出室内太阳辐射照度。通过测量铝板温度、室内空气温度及周围环境温度可以推算出外窗直接透射太阳辐射。

接上述实施例，所述测试系统包括保温棉，设置于所述第一铝板第二表面与所述第二铝板第二表面。在此，两块铝板下表面都贴上保温棉，第一铝板在测试的玻璃下放置一小时记录此时铝板温度(记为t1)，第二铝板在完全遮挡太阳光的条件下用功率为200w的电加热膜加热至t1，此时再用热敏电阻测得室内空气温度、周围环境温度，得到太阳辐射量，避免了由于测量辐射表内部的集成电路和集成放大器内部元件的老化而造成测量误差。其中，测量室内空气温度及周围环境温度时可以采用ntc热敏电阻。

根据热平衡原理，推导出相同的室内条件下，用电加热膜加热铝板代替太阳辐射加热铝板的可行性，以及两块铝板温度与直接透过外窗照射到铝板表面的太阳辐射以及电加热功率之间的关系式。具体推导过程如下：

首先，电加热膜与太阳辐射使铝板温升的等效性推导，假设两种加热方式是在同一环境条件下进行，采用的铝板规格材质都相同：

1)室内太阳辐射照射下，铝板的热平衡方程为：

αgiz+qr.t+qr.g+qr.w+qr.c+qc.air＝0

iz：透过外窗进入到室内的总太阳辐射，w/m²；

αg：为铝板表面吸收率；

qr.t：室内顶面对铝板的辐射，w/m²；

qr.g：室内地板对铝板的辐射，w/m²；

qr.w：室内垂直墙体对铝板的辐射，w/m²；

qr.c：外窗对铝板的辐射，w/m²；

qc.air：铝板与室内空气的对流换热，w/m²；

2)采用电加热膜加热铝板时，室内铝板的热平衡方程为：

we+q¹r.t+q¹r.g+q¹r.w+q¹r.c+q¹c.air＝0

we：电加热膜加热功率，w/s；

q¹r.t：室内顶面对铝板的辐射，w/m²；

q¹r.g：室内地板对铝板的辐射，w/m²；

q¹r.w：室内垂直墙体对铝板的辐射，w/m²；

q¹r.c：外窗对铝板的辐射，w/m²；

q¹c.air：铝板与室内空气的对流换热，w/m²；

由于在同一个室内环境中，铝板的材料和规格都相同，则两种模式下，钢板与各个壁面间的角系数以及辐射率都是相同，由于两种模式下同一时刻室内各壁面的温度以及室内空气温度都是相等的，因此，当两种模式下铝板温度相等时，有：qr.t＝q¹r.t、qr.g＝q¹r.g、qr.w＝q¹r.w、qr.c＝q¹r.c、qc.air＝q¹c.air；

上面两式相减可以得到：αgiz＝we；

将两种模式下钢板的上表面涂上黑漆，做成近似黑体表面，则有，αg≈1，由此可以得到：

iz＝we

即相同条件下：透过玻璃照射到铝板表面的太阳辐射就等于电加热膜对铝板的电加热功率。

接着，铝板温度与铝板吸收太阳辐射的关系式推导，假设在室内测量，铝板朝地面侧粘贴保温棉，避免地面对铝板的辐射影响，计算太阳辐射下铝板的温度时由于室内各壁面之间的温度相差比较小，且室内壁面的面积要远远大于铝板的面积，因此将室内各壁面近似为等温。

1)辐射换热：铝板与周围表面的辐射换热得热为：

式中，εf为铝板表面的长波辐射，σ为玻尔兹曼常数，tw为室内壁面温度(k)，tg为外窗玻璃温度(k)。

2)对流换热，铝板表面的对流换热遵循牛顿冷却定律：qc＝(t-ta)

式中，h为铝板表面的对流换热；由于铝板有很好的导热性，可以认为铝板沿厚度方向的温度是均匀的，根据传热学原理，可得温度计算公式为：

式中，g为铝板吸收的太阳辐射，w/m²。

因此，通过测量铝板温度，室内空气温度，周围环境温度就可以推算出外窗直接透射太阳辐射。

通过电加热等效代替太阳辐射量间接测试外窗透射太阳辐射的测试系统，可以更加准确、快捷、方便的测量出太阳辐射量，有效地避免因为器械老化而造成的测量误差。

图1示出根据本申请另一个方面提供的一种玻璃透射太阳辐射的测试方法流程示意图，使用前述所述的测试系统，包括：步骤s11～步骤s13，其中，在步骤s11中，获取位于待测试玻璃下的第一铝板在预设放置时间时的铝板温度；将第一铝板放置在外窗玻璃下，第二铝板放置在相同环境下太阳辐射照射不到的地方，两块铝板从同一块材质均匀的铝板上切割下来，保证材料的一致性，将第一铝板第一表面和第二铝板第一表面涂覆黑色漆料，从而保证铝板能充分吸收太阳辐射以及第一铝板第一表面和第二铝板第一表面的表面辐射率一致，使得铝板表面的太阳辐射吸收率将近为1。两块铝板下表面都贴上保温棉，第一铝板在测试的玻璃下放置一小时记录此时铝板温度(记为t1)。接着，在步骤s12中，确定将第二铝板的温度通过电加热膜加热至所述铝板温度所需的加热功率；第二铝板在完全遮挡太阳光的条件下用功率为200w的电加热膜加热至t1，随后，在步骤s13中，根据所述第一铝板与所述第二铝板所在的室内空气温度、周围环境温度及所述加热功率确定透过所述待测试玻璃的太阳辐射信息。此时再用热敏电阻测得室内空气温度、周围环境温度，得到太阳辐射量，避免了由于测量辐射表内部的集成电路和集成放大器内部元件的老化而造成测量误差。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。