再生建材之隔熱性能量測

目前綠建材的使用在相關單位之大力提倡下已被廣泛之推廣與採納，然 而大部分之綠建材多利用再生工法或是混合材料所製成，其隔熱性能並未列 於相關文獻或規範之中。因此綠建材隔熱性能量測之建立為推行綠建築工作 中當務之急。故本研究將針對再生建材進行隔熱性能之量測，以作為建築師 或建築節能評審人員之參考。

本研究計畫完成內政部建築研究所補助研究計畫— 「再生綠建材技術開 發與推廣應用（二） 」研究成果之再生粒片板、再生建材製成之連鎖磚，以及 國立高雄第一科技大學營建系實驗室所開發之水庫淤泥混凝土等五種再生建 材進行隔熱性能量測。其量測結果如表 3-4 所示。

由量測結果可知，再生建材之隔熱性能受再生工法與混合材料比例之影 響甚鉅。以連鎖磚為例，2 號連鎖磚之熱傳導係數為 1 號連鎖磚熱傳導係數 之 2.2 倍。

表 3-8 再生建材隔熱性能之量測結果

名稱 厚度 熱傳導係數 熱擴散係數 體積熱容量 溫度 (mm) λ（w/m-k） Cp (10

⁶

J/m

³

-k) α (10

^-6

J/m

³

-k) (°C) 再生粒片板 20 0.160 0.698 0.235 26.96 水庫淤泥混凝

土 42 0.178 0.568 0.304 28.98 再生建材

連鎖磚#1 57 0.559 1.37 0.409 29.40 再生建材

連鎖磚#2 67 1.22 1.4 0.872 29.55 再生建材

連鎖磚#3 64 0.874 1.47 0.594 28.83

第三章 單一建材隔熱性能資料庫之建立

圖 3-2 再生粒片板

圖 3-3 再生建材連鎖磚

圖 3-4 水庫淤泥混凝土

第四章 玻璃光學性能資料庫之建立

另一方面，國內目前尚無較具公信力之實驗室可以提供玻璃建材光學性 能和熱性能的檢測，導致玻璃建材廠商所須之玻璃光學性能和熱性能數據都 要送到國外進行檢測，所以建立一套國內檢測標準及國家級之檢測實驗室是 有其必要性。本研究預期於計畫執行期間，隨實驗數據的累積，將可逐步完 成玻璃光學與熱學性質之標準量測程序，以達到與國際接軌，並使性能實驗 群成為國際級之量測實驗室之目的；藉以提升國內玻璃建材之省能效益，朝 向綠建築的目標前進。

第一節 單層玻璃之光學性能資料庫

本研究以性能實驗群之「玻璃日光輻射熱取得率量測系統」針對單層玻 璃進行光學性質量測，並與 LBNL 實驗室之量測結果比對，以確定性能實驗 群之「玻璃日光輻射熱取得率量測系統」量測之精確度。並且利用世界各國 玻 璃 光 學 性 質 量 測 之 標 準 計 算 公 式 並 進 行 分 析 比 對 ， 以 確 認 利 用 CNS12381-R3161 為依據在量測玻璃光性質之適用性。

性能實驗群之「日光輻射熱取得率量測系統」之設計與規劃乃依據中國 國家標準 CNS12381-R3161“平板玻璃透射率、反射率及日光輻射熱取得率 試驗法＂做為主要之參考。所需量測之儀器包括：(一)紫外光/可見光/近紅外 光分光譜儀儀器。 (二)玻璃表面之輻射率量測儀器(或稱為紅外線光譜儀)。相 關之儀器規格及說明如下：

(一) 紫外光/可見光/近紅外光分光光譜儀儀器規格：

„

量測波長範圍： 240~2600 nm。雙光束，雙 monochromator 和雙 grating 設計。

„

試件室可測試件最大可達 150(W)×150(H)×100(D)mm 以上。

„

波長正確性：

a. 紫外可見光區：

±

0.2 nm b. 近紅外光區：

±

1.0 nm c. 光譜儀具備波長校正功能

„

波長再現性：

第四章 玻璃光學性能資料庫之建立

a. 紫外可見光區：

±

0.1 nm b. 近紅外光區：

±

0.5 nm

„

測光種類：包括透射率( %T )、反射率( % R )和吸光率( Abs )

„

測光值範圍：

a. 吸收係數：0 到 5.0 Abs。

b. 透射率/反射率：0 到 99.9。

c. 測光值正確性：

±

1 %以內。

d. 測光值再現性：

±

0.5%以內。

„ 與試件面之法線成小於 15

^o

之反射 (二) 玻璃表面之輻射率量測儀器規格：

„

解析度優於或等於 0.5 ㎝

^-1

(standard)。S/N 比值大於或等於 24000：1

„

使用之分光光度計波長範圍：能夠測定之波長範圍為 2.5~25µm。

„

儀器須配備有清淨設備，可避免水氣及二氧化碳的影響。

„

定之波長間隔在 0.5 µm 以下，有效波長寬度在 0.1 µm 以下，可測定 正反射線束。

„

準確度為測定範圍之最大刻度的 1%以內，再現之精密度為 0.5%以 內。

„

分光反射率之測定：紅外線波長區域之熱輻射線束，按照與樣品面 之法線成角度應小於 10

^o

之入射角照射。

„

附有基準反射物，其分光反射率至少為 0.98，且有認證文件。

相關儀器之規格與操作步驟請參考「建材性能檢測分析實驗研究－子計 畫 2.玻璃日光輻射熱取得率檢測實驗」計畫報告。

本研究計畫量測之玻璃為單片式非節能平板玻璃，厚度分別為 6mm、8mm 以及 10mm，玻璃顏色計有清色、茶色、綠色以及藍色，共計 11 種玻璃。表 4-1 所示為單片式非節能玻璃之紫外線(UV)、可見光(Visible light)和太陽熱 能(Solar heat)透射率和反射率的量測結果。表中括號之數據為廠商委託 LBNL 實驗室量測所提供之數據。由表中之數據可發現本研究之量測結果與 LBNL 之量測數據相符。其間之些微差距其原因可能為玻璃製造的時間不同所致。

故性能實驗群之「日光輻射熱取得率量測系統」量測結果應具有相當的精確

性和可靠性。

圖 4-1 為清玻璃之紫外線穿透率量測結果。由圖顯示玻璃之紫外線穿透 範圍主要分佈在波長為 315~380nm 之 UV-A 區域內。

由量測結果可發現在相同厚度之條件下，有色玻璃之穿透率與反射率皆 比清玻璃低很多，尤其在紫外線穿透率方面。以厚度 6mm 為例，茶色玻璃之 紫外線穿透率最低（穿透率=15.6%） ，而最差者為清玻璃（穿透率=51.64%）。

而在可見光和太陽輻射的穿透率與反射率方面亦是有色玻璃較清玻璃為低。

而在相同顏色玻璃之比對上下，吾人發現玻璃厚度越厚，其穿透率也會越低。

表 4-2 為利用上述各國標準所計算之玻璃光學性質數據。由比對結果得 知依據 CNS 所得之可見光(Visible light)和太陽熱能(Solar heat)透射率和反射 率與 ISO、DIN、JIS 計算結果一致，但 CNS 之紫外線(UV)穿透率較 ISO 計 算之數據低。本研究計畫所執行之各式玻璃量測數據，請參考附件三。

280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 0

20 40 60 80 100

UV-A region:315-380nm UV-B region:280-315nm

穿透率

波長(nm)

圖 4-1 6mm 清玻璃之紫外線透射率量測結果

第四章 玻璃光學性能資料庫之建立

表 4-2 玻璃光學性質之 CNS、ISO、DIN 與 JIS 之比較

第四章 玻璃光學性能資料庫之建立

250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500

0

250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500

0

280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380

0

250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500

250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500

0

280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380

0

第四章 玻璃光學性能資料庫之建立

250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500

0

250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500

0

280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380

0

250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500

250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500

0

280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380

0

第四章 玻璃光學性能資料庫之建立

第二節 隔熱膜之光學性能資料庫

隨著建築物空調節能指標 ENVLOAD 之推行，目前在建築物上所採用之 玻璃多已使用具有高隔熱效能之雙層玻璃或膠合玻璃。甚至玻璃廠商在雙層 玻璃中另外裝設高透光性且高隔熱性之隔熱膜（如圖 4-14 所示），使得玻璃 應用在現代建築物上可兼具其美觀、日光運用以及建築節能之功用。有鑑於 此，本研究針對性能實驗群熱環境實驗室之「紫外光/可見光/近紅外光分光光 譜儀」與「玻璃表面半球輻射率量測儀器 FT-IR」兩台光學量測儀器在隔熱 膜光學性質量測上進行可行性分析與探討，進而發展熱環境實驗室在隔熱膜 光學性質量測之能力，其量測平台之建立請參照九十四年「熱環境實驗室性 能評估與 CNLA 認證之建立」計畫報告。

表 4-3 為利用隔熱膜光學性質之測試平台之量測結果。其量測出之光學 性能平均值均在儀器誤差範圍之內。目前本研究業已完成 4 種汽車隔熱膜之 光學性能量測，其量測數據，請參考附件四。

圖 4-14 環保節能雙層中空玻璃（育璽實業有限公司提供）

表 4-3 隔熱膜光學性質之量測結果

250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500

0

250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500

0

第五章 量測不確定度評估

第五章 量測不確定度評估

為瞭解性能實驗群熱環境實驗室在建材隔熱性能與玻璃光學性質量測準 確度，本計畫依據性能實驗群熱環境實驗室之「量測不確定度評估作業程序」

對實驗室測試/校正系統予以評估，並正確評估出其不確定度。本研究以 ISO GUM 量測不確定度表示方法為基礎，在儀器量測上採用 A 類標準不確定度

（Type A） ，以統計方法分析多組量測數據，而由變異量之標準差求得。另外，

在儀器之解析度與精確度上則採用 B 類標準不確定度（Type B）評估方式。

接著求出組合標準不確定度（Combined standard uncertainty）以及擴充不確定 度（Expanded uncertainty）。

表 5-1~5-6 分別為熱傳導係數與比容量測儀、紫外光/可見光/近紅外光分 光光譜儀與傅立葉轉換紅外光光譜儀之量測結果與不確定度評估。在建材隔 熱性能量測不確定度評估方面，本研究依據「攜帶式熱傳導係數與比容量測 儀」標準書之標準操作程序進行 30 次標準試件量測。隔熱性能之狀態均控制 在 30±0.5°C 範圍內。而在玻璃光學性質量測不確定度評估方面，則是依據「紫 外光/可見光/近紅外光分光光譜儀」與「傅立葉轉換紅外光光譜儀」標準書之 標準操作程序進行 15 次量測。

表 5-1 熱傳導係數與比容量測儀量測結果 材料：大理石

量測條件：30±0.5°C

測試日期：2005/06/26 備註：材料為標準試件 編號 λ

（w/mk） Cρ (10

⁶

J/m

³

.k)

α (m/s

²

)

溫度

(°C) 備註

1 4.82 2.45 1.96 30.02

2 4.83 2.45 1.97 29.72

3 5.00 2.44 2.05 29.63

4 5.01 2.43 2.06 30.07

5 4.88 2.44 2.00 30.20

6 4.86 2.43 2.00 30.01

7 4.86 2.44 1.99 30.21

8 4.83 2.44 1.98 30.33

9 4.83 2.43 1.98 30.43

10 4.86 2.43 2.00 29.89

11 4.82 2.43 1.98 29.95

12 4.82 2.44 1.98 29.99 標準差 0.061045 0.050525 0.043844 0.251398

表 5-2 熱傳導係數與比容量測儀量測不確定評估

第五章 量測不確定度評估

1 51.604 51.524 78.413 78.415 8.933 8.677 7.885 7.804

2 51.604 51.554 78.411 78.406 8.955 8.521 7.867 7.805 3 51.994 51.319 78.429 78.416 8.822 8.640 7.872 7.802

4 51.475 51.697 78.400 78.375 9.084 8.559 7.868 7.793 5 51.916 51.290 78.459 78.411 8.880 8.454 7.870 7.806 6 51.483 51.604 78.390 78.392 8.941 8.474 7.867 7.819 7 51.748 51.755 78.379 78.357 8.915 8.636 7.861 7.798 8 51.992 51.854 78.386 78.410 8.835 8.450 7.864 7.798 9 51.579 51.364 78.386 78.404 8.933 8.671 7.874 7.797 10 51.645 51.835 78.405 78.397 8.845 8.399 7.857 7.813 11 51.726 51.358 78.428 78.355 8.896 8.578 7.871 7.817 12 51.507 51.482 78.390 78.378 8.892 8.746 7.867 7.813 13 51.382 51.377 78.427 78.381 8.940 8.573 7.868 7.818 14 51.871 51.534 78.418 78.350 8.811 8.676 7.878 7.913 15 51.242 51.109 78.392 78.411 9.096 8.685 7.880 7.810 16 標準差 0.00223 0.00214 0.00022 0.00023 0.00084 0.00105 0.00007 0.00029

表

5-4

玻璃光學性質—穿透率／反射率之量測不確定度評估

表

5-5

玻璃光學性質—表面半球輻射率之量測結果

第六章 結論與建議

第六章 結論與建議事項

本研究於期畫執行期間，業已量測多種建築材料之隔熱性能，並且與相 關文獻進行比對，以確認量測之準確度。本研究計畫接著依據九十二年度「建 材性能檢測分析實驗研究子計畫(二) – 玻璃日光輻射熱取得率之評估研究」

之研究結果建立完整的單層玻璃光學性質量測標準作業程序，以提供性能實 驗群相關操作人員之教育訓練講義。並且收集比較國際間常用之玻璃光學與 熱學性質量測標準，進而建立單層玻璃與隔熱膜之光學性質資料庫。本研究 計畫之研究結果如下：

(1) 彙整比較 CNS、ISO、DIN 以及 JIS 有關玻璃光學與熱學性質 量測標準。

(2) 建立玻璃光學性質量測之標準作業程序。

(3) 完成單層玻璃光學性質 CNS、ISO、DIN、JIS 各國標準之分 析比對。

(4) 完成「CNS12381-R3161：平板玻璃透射率、反射率及日光輻 射熱取得率試驗」標準之建議修訂草稿。

(5) 初步建立建築外殼單一建材共 65 種之隔熱性能資料庫。

(6) 初步建立單層玻璃（共 11 種）與隔熱膜（共 4 種）之光學 性質資料庫。

(7) 完成「建築隔熱性能量測儀器」與「玻璃日光輻射熱取得率 量測系統」之量測不確定度評估。

後續研究建議：

本研究計畫延續上年度之「建築外殼隔熱性能檢測程序標準化之研究」

計畫，利用內政部建築研究所性能實驗群熱環境實驗室之建築外殼隔熱性能

檢測與玻璃日光輻射熱取得率之量測裝置進行單一建材隔熱性能資料庫之建

立。並且彙整比較 CNS、ISO、DIN 以及 JIS 有關玻璃光學與熱學性質量測標

準，完成單層玻璃光學性質 CNS、ISO、DIN、JIS 各國標準之分析比對。本研

究 計 畫 雖 如 期 建 立 單 一 建 材 隔 熱 性 能 與 玻 璃 光 學 性 能 資 料 庫 並 完 成

「CNS12381-R3161：平板玻璃透射率、反射率及日光輻射熱取得率試驗」標 準之建議修訂草稿，惟建議下列事項以使內政部建築研究所性能實驗群於建 材隔熱性能與玻璃光學性能量測方面更具公信力與可靠性。

1. 目前建材隔熱性能僅能量測塊狀物質以及砂質材料之隔熱性能，然而 在隔熱膜之日光輻射熱取得率（SHGC）與遮蔽係數（SC）計算上，

必須同時擁有隔熱膜之熱學與光學性質數據。因此建議性能實驗群 採購可量測性能實驗群採購可量測薄膜之隔熱性能儀器，以量測如 隔熱膜、隔熱塗料之隔熱性能。

2. 玻璃熱學與光學性質檢測之重要性與日俱增，不僅影響玻璃廠商在玻 璃建材之開發，更影響玻璃於建築之應用以及節約能源之貢獻。本 研究計畫雖已完成單層玻璃之光學性質量測，然目前建築物多採用 複層玻璃。故建議亦需針對複層玻璃之計算標準進行比對分析，以 及進行複層玻璃之光學性質不確定度評估，以提升性能實驗群於玻 璃光學性質檢測之量測公信度。

3. 針對隔熱膜之光學性質量測標準方面，CNS 並無相關之量測標準，

建議日後可針對隔熱膜之光學性質量測標準上，參考世界各國相關

之標準，制訂 CNS 之隔熱膜光學性質量測標準，並利用熱環境實驗

室之相關儀器進行驗證。

參考書目

參 考 書 目

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隔熱材料之導熱係數測定法

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建築用組件（嵌板）性能測試法

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建材性能檢測分析實驗研究─子 計劃

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建築外殼建材之隔熱性能評估研究

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玻

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23.J. P. Holman, Heat Transfer, McGraw-Hill, Inc., 1990.

Method of Test on Transmittance and Reflectance for Daylight and Solar Radiation and Solar Heat Gain Coefficient of Flat Glass

1. 適 用 範 圍 :本 標 準 規 定 建 築 用 透 明 平 板 玻 璃 ( ¹ )及 其 加 工 之 單 片 玻 璃 ﹝ 以 下 稱 之 為 單 板 玻 璃 ﹙²﹚ ﹞ ， 以 及 用 此 種 單 板 玻 璃 製 成 之 複 層 玻 璃 ， 對 可 見 光 以 及 日 光 之 透 射 率 與 反 射 率 ， 以 及 日 光 輻 射 熱 取 得 率 之 試 驗 方 法 。

註 (1): 透 明 平 板 玻 璃 包 括 磨 光 玻 璃 、 紅 外 線 吸 收 平 板 玻 璃 、 表 面 敷 施 薄 膜 之 反 射 性 玻 璃 、 及 鐵 含 量 低 之 高 透 射 性 玻 璃 ， 而 且 兩 面 都 是 平 面 者 。

(2): 膠 合 玻 璃 亦 屬 於 單 板 玻 璃 。 2. 用 語 釋 義

2.1 可 見 光 透 射 率 (可 見 光 反 射 率 )： 照 射 至 窗 玻 璃 之 人 射 白 晝 光 ( ³ )， 所 產 生 之 透 射 光 光 束( ⁴ )(反 射 光 光 束 )與 入 射 光 光 束 之 比 。

註﹙³﹚： 白 晝 光 是 國 際 照 明 委 員 會 (International Commission on Illumination，

簡 稱 ClE)按 白 晝 光 照 明 設 計 用 之 合 成 白 晝 光 ， 太 陽 直 射 光 與 天 空 光 之 混 合 體 ， 按 相 對 分 光 照 度 分 布 之 光 線 。

﹝⁴﹞:光 束 是 分 光 射 線 與 光 譜 視 感 度 之 積 對 波 長 之 積 分 。

2.2 日 光 透 光 率 (日 光 反 射 率 )：照 射 至 窗 玻 璃 之 日 光 ( ⁵ )，所 產 生 之 透 射 光 光 束 (反 射 光 光 束)與 入 射 光 光 束 之 比 。

註( ⁵ ):日 光 是 指 直 接 照 射 之 日 光 ， 亦 即 太 陽 光 經 過 大 氣 層 ， 直 接 到 達 地 面 之 紫 外 線 、 可 見 光 及 近 紅 外 線 波 長 區 域(300~2500nm)之 輻 射 線 。

2.3 日 光 輻 射 熱 取 得 率 ： 照 射 至 窗 玻 璃 之 日 光 輻 射 線 束 ， 所 產 生 透 過 玻 璃 之 輻 射 線 束 ， 與 被 玻 璃 所 吸 收 傳 導 至 室 內 側 熱 能 之 和 ， 與 人 射 日 光 光 束 之 比 。

2 . 4 紫 外 線 透 光 率 ： 照 射 至 窗 玻 璃 之 紫 外 線 ( ⁶ ) ， 所 產 生 之 透 射 光 光 束 與 入 射 光 光 束 之 比 。

註 ( ⁶ ) : 紫 外 線 是 指 直 接 照 射 之 日 光 ， 亦 即 太 陽 光 經 過 大 氣 層 ， 直 接 到 達 地 面 之 紫 外 線 波 長 區 域 ( 3 0 0 ~ 3 8 0 n m ) 之 輻 射 線 。

3. 可 見 光 透 射 率 及 可 見 光 反 射 率

3.1 概 要 :單 板 玻 璃 之 可 見 光 透 射 率 以 及 可 見 光 反 射 率 ， 是 用 第 3.2 節 之 分 光 光 度 計 ． 依 第 3.3 節 之 方 法 測 定 可 見 光 區 域 之 分 光 透 射 率 以 及 分 光 反 射 率 。 複 層 玻 璃 之 可 見 光 透 射 率 以 及 可 見 光 反 射 率 ， 走 以 此 種 材 質 之 單 板 玻 璃 ， 根 據 第 3.3 節 測 定 方 法 所 得 之 測 定 值 ， 將 玻 璃 板 之 間 多 重 反 射 列 人 考 慮 ， 按 第 3.5 節 之 計 算 方 法 ， 求 得 複 層 玻 璃 之 分 光 透 射 率 以 及 分 光 反 射 率 ， 然 後 據 此 計 算 可 見 光 線 透 射 率 以 及 可 見 光 線 反 射 率 。

3.2 分 光 光 度 計 ： 測 定 試 驗 所 使 用 之 分 光 光 度 計 ， 原 則 上 必 須 具 備 以 下 之 條 件 。

附 錄 一

適 用 。

附 錄 一

( ) ( ) ( )

附 錄 一

CNS

﹙1﹚ 波 長 範 圍 :： 能 夠 測 定 之 波 長 範 圍 為 2.5~5μ m

﹙2﹚ 測 定 波 長 間 隔 及 有 效 波 長 寬 度 ： 測 定 波 長 間 隔 為 0.5m， 有 效 波 長 寬 度 為 0.1 μm 以 下 。

﹙3﹚ 測 光 刻 度：測 光 方 式 是 以 從 基 準 物 之 反 射 輻 射 線 束 與 其 比 較 測 定 之，測 光 準 確 度 為 測 定 範 圍 之 最 大 刻 度 之 2%以 內 ， 再 現 性 情 密 度 為 1%以 內 。

﹙4﹚ 波 長 刻 度：分 光 光 度 計 之 波 長 刻 度 偏 差，距 分 光 光 度 計 之 透 射 波 長 帶 最 大 強 度 波 長 0.2μ m 以 內 。

5.3 分 光 反 射 率 之 測 定 ： 紅 外 線 波 長 區 城 之 熱 輻 射 線 束 ， 按 照 與 試 樣 面 法 線 所 成 角 度 小 於 15°之 入 射 角 照 射 ， 使 用 第 5.2 節 之 分 光 光 度 計 ， 在 波 長 區 域 4.5~5μ rn 範 圍 內 ， 按 照 附 表 3 所 示 每 間 隔 0.5μ m 波 長 ， 測 定 正 反 射 線 束 。

基 準 反 射 物 是 使 用 表 面 經 真 空 蒸 鍍 厚 鋁 膜 之 磨 光 玻 璃 鏡 面，其 分 光 反 射 率 為 0.98，

求 得 試 樣 之 分 光 反 射 率 p(λ )。

5.4 輻 射 之 計 算 ： 根 據 第 5.3 節 所 求 得 之 分 光 反 射 率 p(λ )， 按 照 公 式 (12)計 算 熱 輻 射 線 之 反 射 率 ρ ﹙ λ ﹚ 。

∑

^•

= ²⁵

5 . 4

ρλ λ

ρ^h G ... ﹙ 12﹚

式 內 ，Gλ =空 白 試 驗 之 熱 幅 射 線 光 譜 分 布 在 絕 對 溫 度 293K 時 之 相 對 值 ， Gλ 使 用 附 表 3 之 數 值 。

垂 直 照 射 之 熱 幅 射 線 吸 收 率 αh=l-ρh、 ， 此 數 值 為 垂 直 輻 射 率 、 半 球 輻 射 率 是 以 垂 直 輻 射 率 ， 乘 以 下 列 之 係 數 得 之 。

未 敷 施 薄 膜 之 平 板 玻 璃 表 面 ：0.94 敷 施 金 屬 氧 化 物 膜 之 表 面 ：0.94

敷 施 金 屬 膜 或 含 金 屬 膜 多 層 膜 之 表 面 ：1.0

備 考 ：1. 在 此 波 長 範 匣 之 輻 射 線 透 射 率 τ h 是 不 是 0 時 ， αh=l﹣ τh﹣ ρ_h。 2. 未 敷 施 薄 膜 之 平 板 玻 璃 表 面 之 半 球 幅 射 率 為 0.84。

3. 複 層 玻 璃 內 之 中 間 氣 體 層 面 之 輻 射 熱 加 傳 導 反 對 流 傳 熱 之 熱 傳 導 ， 可 以 按 照 第 6.4 節 之 方 法 直 接 測 定 ， 不 必 經 由 紅 外 線 測 定 以 求 得 輻 射 率 。

6. 日 光 輻 射 熱 取 得 率

6.1 概 要：使 用 第 5 節 所 求 得 之 玻 璃 表 面 半 時 輻 射 率，按 照 第 6.2 節 之 計 算 方 怯，

計 算 窗 玻 璃 之 室 內 側 及 室 外 側 表 面 之 熱 導 係 數 。

單 板 玻 璃 之 日 光 輻 射 熱 取 得 率 ， 是 根 據 此 單 板 玻 璃 之 室 內 外 表 面 熱 導 係 數 與 第 4.4 節 所 求 得 之 日 光 吸 收 率 ， 按 照 第 6.3 節 之 方 法 ， 計 算 被 玻 璃 所 吸 收 並 傳 導 至 室 內 之 熱 流 ， 與 入 射 日 光 輻 射 熱 之 比 率 ， 將 此 比 率 與 第 4.4 節 所 求 得 之 日 光 透 射 率 相 加 ， 所 得 之 和 為 日 光 輻 射 熱 取 得 率 。 複 層 玻 璃 之 日 光 輻 射 熱 取 得 率 ， 係 根 披 第 6.4 節 之 方 法 ， 測 定 室

係 數 ， 以 及 第 4.5 節 所 得 之 日 光 吸 收 率 ， 按 照 第 6.5 節 之 方 法 ， 計 算 被 玻 璃 所 吸 收 並 傳 導 至 室 內 之 熱 流 ， 與 入 射 日 光 幅 射 熱 之 比 率 ， 將 此 比 率 與 第 4.5 節 所 求 得 之 日 光 透 射 率 相 加 ， 所 得 之 和 為 日 光 幅 射 熱 取 得 率 。

6.2 室 內 、 外 表 面 熱 導 係 數 之 計 算 ： 單 板 玻 璃 反 複 層 玻 璃 之 室 內 側 表 面 熱 導 係 數 hi， 以 及 室 外 側 表 面 熱 導 係 數 ho， 是 恨 據 第 5 節 所 求 得 室 內 側 及 室 外 側 玻 璃 表 面 之 半 球 幅 射 率 ε_i及 ε_o． 按 照 公 式(13-1) (13-2)計 算 得 之 。

室 內 側 hi=hrε_i+he ... (13-1) 室 外 側 ho=hrεo+he ... (13-2) 式 內 ，hr反 he根 據 下 表 所 列 數 值 。

夏 冬

hr hc hr hc 室 內 側 5.4﹙ 6.3﹚ 3.5﹙ 4.1﹚ 4.7﹙ 5.4﹚ 3.5﹙ 4.1﹚

室 外 側 5.6﹙ 6.5﹚ 10.5﹙ 12.2﹚ 4.2﹙ 4.9﹚ 16.3﹙ 16.3﹚

6.3 單 板 玻 璃 之 日 光 輻 射 熱 取 得 率 之 計 算：單 板 玻 璃 之 日 光 輻 射 熱 取 得 率 η，是 根 據 第 6.2 節 所 求 得 之 ho及 hi， 按 照 公 式(14)計 算 得 之 。

η=τe+Ni‧ α_e ，

ho hi Ni hi

= + ... (14) 式 內 ， Ni=被 玻 璃 所 吸 收 並 傳 導 至 室 內 之 日 光 輻 射 熱 比 率

τe，de=第 4.4 節 公 式 (5)及 公 式 (7)所 求 得 之 數 值 ho，hi=第 6.2 節 公 式 (13)所 求 得 之 數 值

6.4 複 層 玻 璃 之 熱 傳 導 測 定 ： 按 照 CNS8081﹙ 建 築 用 組 件 (嵌 扳 )件 能 試 驗 法 ﹚ 之 第 6.5 節 之 方 法 ， 複 層 玻 取 之 內 外 表 面 間 之 熱 傳 導 ， 用 保 護 熱 箱 法 測 定 之 。 熱 流 方 向 為 水 平 方 向 ， 測 定 加 熱 箱 內 空 氣 溫 度 為 30°C， 冷 卻 側 空 氣 溫 度 為 l0°C 時 兩 者 間 之 熱 流 ， 如 下 圖 所 示 ， 複 層 玻 璃 試 片 將 加 熱 箱 前 面 完 全 遮 斷 ， 測 定 裝 置 之 構 造 使 得 不 傳 熱 至 保 護 熱 箱 前 面 。 試 片 尺 寸 ， 亦 即 加 熱 箱 前 面 尺 寸 為 600 x 600mm 以 上 。

備 考 ： 加 熱 箱 溫 度 ， 冷 卻 箱 溫 度 ， 氣 流 之 狀 態 等 有 關 事 項 ， 由 買 賣 雙 方 協 議 議 定 之 。

圖

附 錄 一

式 內 ，G1 2從 室 外 側 經 第 1 片 與 第 2 片 間 氣 體 層 之 熱 傳 導 。 G2 3是 第 2 片 與 第 3 片 間 氣 體 層 之 熱 傳 導 。

如 此 ， 三 片 單 板 玻 璃 所 構 成 之 複 層 玻 璃 。 按 照 第 6.4 節 測 定 所 得 之 熱 傳 導 為 1/(l/G1 2+l/G2 3)，第 1 片 與 第 2 片 單 板 玻 璃 所 構 成，具 同 樣 氣 體 層 之 複 層 玻 璃 ， 按 照 第 6.4 節 所 測 得 之 熱 傳 導 為 G1 2可 以 計 算 近 似 值 。 非 複 層 玻 璃 之 玻 璃 窗 ， 可 以 使 用 CNS9960[住 宅 用 隔 熱 材 料 之 隔 熱 性 能 試 驗 法 ]測 定 熱 傳 導 。

此 外 n (≧ 4)片 單 板 玻 璃 所 構 成 之 複 層 玻 璃 之 日 光 輻 射 熱 取 得 率 計 算 公 式 ， 可 以 根 據 三 片 單 板 玻 璃 之 計 算 式 加 以 擴 大 之 。

7 . 紫 外 線 透 射 率

7 . 1 概 要 : 單 板 玻 璃 之 紫 外 線 透 射 率 ， 是 用 第 7 . 2 節 之 分 光 光 度 計 ． 依 第 7 . 3 節 之 方 法 測 定 可 見 光 區 域 之 分 光 透 射 率 以 及 分 光 反 射 率 。

7 . 2 分 光 光 度 計 ： 測 定 試 驗 所 使 用 之 分 光 光 度 計 ， 原 則 上 必 須 具 備 以 下 之 條 件 。

﹙ 1 ﹚ 波 長 範 固 ： 能 夠 測 定 3 0 0 - 3 8 0 n m 之 波 長 範 圍 。

﹙ 2 ﹚測 定 波 長 間 隔 以 及 有 效 波 長 寬 度 ： 測 定 波 長 間 隔 為 5 n m。 從 分 光 光 度 計 狹 縫 所 放 出 之 輻 射 線 束 之 有 效 波 長 寬 度 為 5 n m 以 下 。

﹙ 3 ﹚測 光 刻 度：測 光 方 式 是 從 基 準 物 之 透 射 光 光 束，或 反 射 光 光 束 加 以 比 較 側 定。

測 光 之 準 確 度 在 測 光 範 圍 之 最 大 刻 度 之 1 %以 內，再 現 性 情 密 度 在 0 . 5 %以 內 。

﹙ 4 ﹚ 波 長 刻 度 ： 分 光 光 度 計 波 長 刻 度 之 偏 差 ， 距 分 光 光 度 計 之 透 過 波 長 帶 所 呈 現 最 大 強 度 波 長 之 1 n m 以 內 。

7 . 3 測 定 方 法

7 . 3 . 1 試 片 : 從 單 板 玻 璃 或 從 複 層 玻 璃 相 同 材 料 之 各 單 板 玻 璃 切 取 試 片 。

7 . 3 . 2 分 光 透 射 率 之 測 定 : 從 第 7 . 2 節 之 分 光 光 度 計 狹 縫 所 射 出 接 近 平 行 之 光 束 ， 按 試 片 面 法 線 方 向 照 射 。 在 透 射 光 的 方 向 ， 按 照 第 7 . 4 節 表 4 所 規 定 之 每 間 隔 5 n m 波 長 測 定 分 光 透 射 率 τ u v ( λ ) 。

以 光 程 中 未 插 入 試 片 時 之 空 氣 層 為 基 準 物 體 ， 其 分 光 透 射 率 為 1 。

備 考：試 片 雙 面 之 夾 角 超 過 1 0^{- 4}徑 度 時，試 片 之 透 射 光 照 射 到 積 分 球 接 受 之 。 7 . 3 . 3 分 光 反 射 率 測 定 ： 將 從 第 7 . 2 節 之 分 光 光 度 計 狹 縫 所 射 出 接 近 平 行 之 光 束 ，

按 人 射 角 小 於 人 射 線 與 試 樣 面 法 線 所 成 1 5 ° 角 之 方 向 照 射 。 正 反 射 光 照 射 至 積 分 球 接 受。按 第 3 . 4 節 表 1 所 規 定 每 間 隔 5 n m 波 長 測 定 分 光 反 射 率 ρ﹙ λ ﹚。

試 樣 表 面 反 射 光 與 裏 面 一 次 反 射 光 間 之 光 軸 差 ， 必 須 在 2 n m 以 下 。

使 用 絕 對 反 射 率 測 定 法 規 定 刻 度 之 鏡 面 反 射 體 為 基 準 物 體 。 也 可 以 使 用 絕 對 反 射 率 測 定 方 法 ， 與 規 定 刻 度 之 標 準 鏡 面 反 射 體 比 較 。

3 . 4 單 板 玻 璃 之 紫 外 線 透 射 率 之 計 算 ： 依 據 第 7 . 3 節 所 測 定 之 分 光 透 射 率 τ u v ( λ )

， 按 公 式 ( 1 6 ) 計 算 紫 外 線 透 射 率 τ_{u v}

附 錄 一

620 630 640 650 660 670 680 690 700 710

33.41 22.07 14.65 8.56 4.89 2.63 1.33 0.57 0.29 0.16

∑ • =

780 380

81

.

λ

1056

λ V D

附 錄 一

附 表 3 293 K 輻 射 熱 之 反 射 率 計 算 之 Gλ 係 數

附 錄 一

CNS

附表4 紫外線透射率計算之 Sλ‧Δλ係數 波 長 (nm) Sλ×△ λ

300 0 305 0.001859 310 0.007665 315 0.017961 320 0.029732 325 0.042466 330 0.062108 335 0.065462 340 0.071020 345 0.073326 350 0.079330 355 0.082894 360 0.087039 365 0.097963 370 0.108987 375 0.113837 380 0.058351

單層玻璃光學性質量測標準作業程序之研究

許世加

¹

、李訓谷

²

、王佑萱

³

、陳瑞鈴

⁴

、楊冠雄

⁵

1

國立高雄第一科技大學環境與安全衛生工程系 專題生

2

國立高雄第一科技大學環境與安全衛生工程系 助理教授

3

內政部建築研究所環控組 國防訓儲研究員

4

內政部建築研究所環控組 組長

5

國立中山大學機械與機電工程系 教授

摘 要

玻璃之透光度與美觀性已被廣泛應用於現代建築中。然而玻璃本身的隔熱性能較一般 RC 建築差，使得採用玻璃之建築物在建築物空調耗能上佔總耗能相當大的比例。因此，玻璃建 築物之建築外殼耗能指標 ENVLOAD 計算上玻璃隔熱性能有著相當重要的影響力。

本文之研究目的在於檢討 CNS12381-R3161 之完善性與適用性，以建立符合國際標準之 單層玻璃光學性質量測標準作業程序。本文首先收集 CNS、ISO、DIN 以及 JIS 等國之標準進 行比較分析，比較結果顯示 CNS 有將紫外光穿透率加入之必要，在日光穿透率／反射率之量 測波長應修正為 300nm～2500nm，而在玻璃表面半球輻射率方面，建議 CNS 選取之量測波 長與 ISO 一致。

另一方面，本研究以內政部建築研究所性能實驗群之「日光輻射熱取得率量測系統」 ，量 測各式單層玻璃之光學性質，並與 LBNL 實驗室之量測結果比對。研究結果顯示本研究所採 用量測儀器之量測結果與 LBNL 之結果相符，代表內政部建築研究所性能實驗群之「日光輻 射熱取得率量測系統」的量測準確度與國際知名實驗室一致。本研究並進一步依照各國標準 計算出各式玻璃之光學性質。由比對結果得知依據 CNS 所得之日光穿透率與反射率與 ISO、

DIN 計算結果一致，但 CNS 之玻璃表面半球輻射率明顯較 ISO、DIN 高。

關鍵詞：單層玻璃，隔熱性能，建築物外殼耗能指標

本研究計畫成果投稿至「2005 年台灣環境資源永續發展研討會」論文

單一建築材料隔熱性能資料庫之建立

國僅在 CNS12381-R3161“平板玻璃透射率、反射率及日光輻射熱取得率試驗法＂[2] 中有規 定玻璃光學與熱性能之量測標準，CNS12381-R3161 因制訂時間較早，且未再修訂並與國際

本計畫目前業已彙整 CNS、ISO[6]、DIN [7]以及 JIS [8]四種國際標準，並整理分類如下

所示：

780

( ) 300~2500nm、JIS 設定範圍區分為 300~2100nm 以及 300~2500nm 兩種。

量測之波長間隔方面，

單一建築材料隔熱性能資料庫之建立

日光輻射熱取得率(SHGC)又稱為總日光穿透能量(Total solar energy transmittance)、日光

因子(solar factor)、g value。日光輻射熱取得率(SHGC)是日光直接穿透率以及玻璃吸收熱能二

εi

為室內玻璃之表面半球輻射率

„

量測波長範圍：240~2600 nm。雙光束，雙 monochromator 和雙 grating 設計。

„

試件室可測試件最大可達 150(W)×150(H)×100(D)mm 以上。

單一建築材料隔熱性能資料庫之建立

„

測光種類：包括透射率( %T )、反射率( % R )和吸光率( Abs )

„

測光值範圍：

a. 吸收係數：0 到 5.0 Abs。

b. 透射率/反射率：0 到 99.9。

c. 測光值正確性：

±

1 %以內。

d. 測光值再現性：

±

0.5%以內。

„

與試件面之法線成小於 15

^o

之反射 (二) 玻璃表面之輻射率量測儀器規格：

„

解析度優於或等於 0.5 ㎝

^-1

(standard)。S/N 比值大於或等於 24000：1

„

使用之分光光度計波長範圍：能夠測定之波長範圍為 2.5~25µm。

„

儀器須配備有清淨設備，可避免水氣及二氧化碳的影響。

„

定之波長間隔在 0.5 µm 以下，有效波長寬度在 0.1 µm 以下，可測定正反射線束。

„

準確度為測定範圍之最大刻度的 1%以內，再現之精密度為 0.5%以內。

„

分光反射率之測定：紅外線波長區域之熱輻射線束，按照與樣品面之法線成角度應 小於 10

^o

之入射角照射。

„

附有基準反射物，其分光反射率至少為 0.98，且有認證文件。

四、結果與討論

本文量測之玻璃分為單片式非節能玻璃。表 3 所示為單片式非節能玻璃之紫外線(UV)、

可見光(Visible light)和太陽熱能(Solar heat)透射率和反射率的量測結果。表中括號之數據為廠 商提供之數據。由表中之數據可發現本研究之量測結果與 LBNL 之量測數據相符。其間之些微 差距其原因可能為玻璃製造的時間不同所致。故研究之量測結果應具有相當的精確性和可靠 性。

圖 1 為清玻璃之紫外線穿透率量測結果。由圖顯示玻璃之紫外線穿透範圍主要分佈在波 長為 315~380nm 之 UV-A 區域內。由量測結果可發現在相同厚度之條件下，有色玻璃之穿透率 與反射率皆比清玻璃低很多，尤其在紫外線穿透率方面。以厚度 6mm 為例，茶色玻璃之紫外 線穿透率最低（穿透率=15.6%） ，而最差者為清玻璃（穿透率=51.64%） 。而在可見光和太陽輻 射的穿透率與反射率方面亦是有色玻璃較清玻璃為低。而在相同顏色玻璃之比對上下，吾人 發現玻璃厚度越厚，其穿透率也會越低。

表 4 為利用上述各國標準所計算之玻璃光學性質數據。由比對結果得知依據 CNS 所得之 可見光(Visible light)和太陽熱能(Solar heat)透射率和反射率與 ISO、DIN、JIS 計算結果一致，

但 CNS 之紫外線(UV)穿透率較 ISO 計算之數據低。

五、結論

本研究針對 CNS、ISO、DIN 以及 JIS 四種玻璃光學性質標準比較分析，比較結果顯示 CNS 有將紫外光穿透率加入之必要，在日光穿透率／反射率之量測波長應修正為 300nm～

2500nm，而在玻璃表面半球輻射率方面，則建議 CNS 選取之量測波長與 ISO 一致。

本文所量測各式單層玻璃之光學性質，與 LBNL 實驗室之量測結果比對。研究結果顯示 本文所採用量測儀器之量測結果與 LBNL 之結果相符。本文並進一步依照各國標準計算出各 式玻璃之光學性質。由比對結果得知依據 CNS 所得之可見光(Visible light)和太陽熱能(Solar heat)穿透率與反射率與 ISO、DIN、JIS 計算結果一致，但 CNS 之紫外線(UV)穿透率較 ISO 計算之數據低。

六、謝誌

本 研 究 承 蒙 內 政 部 建 築 研 究 所 提 供 相 關 儀 器 設 備 以 及 育 璽 實 業 有 限 公 司、華 邦 節 能 科 技 玻 璃 股 份 有 限 公 司 提 供 量 測 玻 璃 相 關 資 料 ， 使 本 文 得 以 順 利 完 成 ， 特 此 致 謝 。

七、參考文獻

1. “建築節約能源設計技術規範與實例（辦公類）”，內政部營建署，民國 92 年。

2. 中國國家標準 CNS 12381-R3161，“平板玻璃透射率、反射率及日光輻射熱取得率試驗 法”，民國 77 年。

3. 蕭江碧、陳寒濤，“建材性能檢測分析實驗研究－子計畫 2.玻璃日光輻射熱取得率檢測實 驗＂，內政部建築研究所研究計畫成果報告，民國 91 年。

4. 蕭江碧、林憲德、陳寒濤，“玻璃日光輻射熱取得率之評估研究”， 內政部建築研究所研 究計劃成果報告，民國 92 年。

5. 陳瑞鈴、林憲德、李訓谷，“單一建材隔熱性能資料庫之建立”， 內政部建築研究所研究 計劃成果報告，民國 94 年。

6. ISO 9050, “Glass in building—Determination of light transmittance, solar direct transmittance, total solar energy transmittance, ultraviolet transmittance and related glazing factors”, International Organization for Standardization, Switzerland, 2003.

7. DIN EN 410, “Glass in building - Determination of luminous and solar characteristics of glazing”, DIN, Berlin, 1998.

8. JIS R 3106, “Testing method on transmittance, reflectance and emittance of flat glasses and evaluation of solar heat gain coefficient, Japanese Standards Association, 1998.”

9.

ISO 10292, “Glass in building—Calculation of steady-state U values (thermal transmittance) of multiple glazing”, International Organization for Standardization, Switzerland, 1994.

280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 0

20 40 60 80 100

UV-A region:315-380nm UV-B region:280-315nm

穿透率

波長(nm)

圖 1 6mm 清玻璃之紫外線穿透率量測結果

單一建築材料隔熱性能資料庫之建立

表 4 玻璃光學性質之 CNS、ISO、DIN 與 JIS 之比較

單一建築材料隔熱性能資料庫之建立

DIN 86.08 8.613 70.19 7.4 43.46 JIS 86.08 8.612 66.16 6.86 50.69 CNS 38.73 5.57 29.08 5.17 14.36

ISO 38.74 5.57 29.42 5.1 17.3 DIN 38.74 5.57 30.45 5.3 14.36 10mm

藍色

JIS 38.73 5.57 27.93 4.92 17.3

CNS 62.98 6.91 30.08 5.4 11.18

ISO 63 6.91 30.66 5.33 13.71 DIN 63 6.91 31.99 5.54 11.18

ISO 63 6.91 30.66 5.33 13.71 DIN 63 6.91 31.99 5.54 11.18

在文檔中 單一建築材料隔熱性能資料庫之建立 (頁 45-0)