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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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 10mm

綠色

JIS 62.98 6.91 28.46 5.12 13.71

The Development of Single Glazing Solar Characteristics Measuring Procedure

S. K. Lee

¹

、Y. S. Wang

²

、R. L. Chen

²

、K. H. Yang

³

1

Department of Safety, Health and Environmental Engineering, National Kaohsiung First University of Science and Technology

2

Architecture & Building Research Institute, Ministry of Interior

3

Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering, National Sun Yat-Sen University

Abstract

The glass has been wide used in modern building due to its illumination and esthetics.

However, the insulation performance of glass is worse than the insulation performance of RC building, so that the thermal and optical properties of glass have a significant effect on the calculation of Envelope Load of Building (ENVLOAD).

The purpose of this paper is to study the applicability of CNS12381-R3161, in order to establish the standard measuring procedure of single glazing. In this paper, the comparison of CNS、ISO、DIN and JIS standards is performed at the first stage, the compared results show that it is necessary to add the UV transmission item in the CNS12381-R3161, the relative spectral distribution of solar radiation and wavelength interval in solar direct transmittance/reflectance formula should be in accordance with the other national standards.

On the other hand, the authors measured the solar characteristics of various glasses by using the instruments in Architecture & Building Research Institute, and then the measured results were compared with LBNL measured data. The experimental results showed that the measured data conducted in this paper are similar to the results performed in LBNL. And the single glazing solar characteristics based on CNS are higher than the ones based on ISO or SIN standards.

Keywords：single glazing，insulation performance，ENVLOAD

單一建築材料隔熱性能資料庫之建立

6mm 清色玻璃透射率量測數據

波長 透射率 波長 透射率 波長 透射率 波長 透射率

300 0.0841 855 71.624 1410 71.821 1965 78.072 305 0.0782 860 71.639 1415 72.004 1970 78.164 310 0.0982 865 71.283 1420 72.121 1975 78.103 315 0.2205 870 70.933 1425 72.344 1980 78.014 320 1.2586 875 70.693 1430 72.563 1985 78.074 325 5.3257 880 70.598 1435 72.715 1990 78.038 330 14.401 885 70.25 1440 72.98 1995 78.104 335 27.57 890 69.983 1445 73.182 2000 78.122 340 41.755 895 69.795 1450 73.397 2005 78.087 345 53.949 900 69.323 1455 73.565 2010 78.035 350 64.334 905 69.068 1460 73.756 2015 78.176 355 73.652 910 69.004 1465 73.959 2020 78.034 360 78.973 915 68.845 1470 74.161 2025 78.062 365 81.492 920 68.631 1475 74.373 2030 78.06 370 82.268 925 68.483 1480 74.524 2035 78.073 375 81.173 930 68.2 1485 74.671 2040 78.041 380 81.067 935 68.026 1490 74.838 2045 78.207 385 82.736 940 67.85 1495 74.995 2050 78.167 390 85.529 945 67.649 1500 75.16 2055 78.182 395 87.325 950 67.493 1505 75.33 2060 78.2 400 88.189 955 67.356 1510 75.507 2065 78.206 405 88.241 960 67.295 1515 75.634 2070 78.158 410 87.878 965 67.182 1520 75.8 2075 78.214 415 87.565 970 67.046 1525 75.961 2080 78.111 420 87.474 975 67.013 1530 76.129 2085 78.236 425 87.394 980 66.925 1535 76.238 2090 78.102 430 87.521 985 66.853 1540 76.361 2095 78.04 435 87.459 990 66.764 1545 76.57 2100 78.196 440 87.268 995 66.71 1550 76.664 2105 78.259 445 87.559 1000 66.644 1555 76.773 2110 78.24 450 88.052 1005 66.552 1560 76.893 2115 78.533 455 88.493 1010 66.533 1565 77.01 2120 78.256 460 88.881 1015 66.478 1570 77.116 2125 78.174 465 89.106 1020 66.391 1575 77.232 2130 78.222 470 89.227 1025 66.394 1580 77.358 2135 78.013 475 89.287 1030 66.335 1585 77.419 2140 78.035 480 89.089 1035 66.281 1590 77.609 2145 77.966 485 89.057 1040 66.334 1595 77.632 2150 78.088 490 89.246 1045 66.267 1600 77.706 2155 77.972 495 89.271 1050 66.279 1605 77.816 2160 77.86 500 89.484 1055 66.21 1610 77.916 2165 77.703 505 89.615 1060 66.217 1615 77.934 2170 77.466

波長 透射率 波長 透射率 波長 透射率 波長 透射率 510 89.769 1065 66.174 1620 78.005 2175 77.066 515 89.941 1070 66.16 1625 78.095 2180 76.681 520 89.857 1075 66.196 1630 78.151 2185 76.403 525 89.793 1080 66.172 1635 78.187 2190 76.303 530 89.735 1085 66.219 1640 78.208 2195 75.97 535 89.49 1090 66.24 1645 78.303 2200 75.854 540 89.336 1095 66.245 1650 78.338 2205 75.268 545 89.312 1100 66.212 1655 78.373 2210 75.179 550 89.189 1105 66.183 1660 78.441 2215 75.374 555 88.728 1110 66.206 1665 78.456 2220 75.25 560 88.721 1115 66.238 1670 78.451 2225 74.971 565 88.867 1120 66.263 1675 78.463 2230 75.34 570 88.628 1125 66.223 1680 78.461 2235 75.236 575 88.469 1130 66.254 1685 78.531 2240 75.439 580 88.25 1135 66.322 1690 78.543 2245 76.123 585 87.972 1140 66.318 1695 78.524 2250 75.652 590 87.72 1145 66.363 1700 78.58 2255 75.966 595 87.531 1150 66.372 1705 78.635 2260 76.058 600 87.371 1155 66.373 1710 78.612 2265 75.935 605 87.019 1160 66.37 1715 78.661 2270 76.134 610 86.635 1165 66.476 1720 78.575 2275 76.521 615 86.371 1170 66.538 1725 78.542 2280 76.236 620 86.173 1175 66.547 1730 78.575 2285 76.542 625 85.828 1180 66.613 1735 78.599 2290 76.567 630 85.492 1185 66.727 1740 78.617 2295 76.506 635 85.179 1190 66.777 1745 78.627 2300 76.668 640 84.852 1195 66.842 1750 78.52 2305 76.955 645 84.559 1200 66.916 1755 78.474 2310 76.66 650 84.295 1205 67.006 1760 78.464 2315 77.423 655 83.956 1210 66.994 1765 78.443 2320 76.94 660 83.709 1215 67.096 1770 78.461 2325 76.972 665 83.387 1220 67.105 1775 78.417 2330 76.957 670 83.022 1225 67.203 1780 78.334 2335 76.664 675 82.73 1230 67.315 1785 78.369 2340 77.259 680 82.084 1235 67.354 1790 78.309 2345 77.422 685 81.82 1240 67.439 1795 78.261 2350 77.113 690 81.728 1245 67.57 1800 78.265 2355 77.214 695 81.426 1250 67.603 1805 78.197 2360 78.065 700 80.985 1255 67.736 1810 78.235 2365 76.978 705 80.602 1260 67.807 1815 78.341 2370 77.62 710 80.218 1265 67.846 1820 78.373 2375 76.958 715 79.908 1270 68.035 1825 78.361 2380 76.925 720 79.605 1275 68.14 1830 78.323 2385 77.078 725 79.261 1280 68.311 1835 78.187 2390 77.271 730 78.712 1285 68.359 1840 78.175 2395 76.619

單一建築材料隔熱性能資料庫之建立

波長 透射率 波長 透射率 波長 透射率 波長 透射率

735 78.243 1290 68.497 1845 78.186 2400 77.386 740 77.852 1295 68.607 1850 78.149 2405 76.708 745 77.586 1300 68.727 1855 78.172 2410 76.96 750 77.093 1305 68.858 1860 78.209 2415 76.521 755 76.656 1310 68.998 1865 78.153 2420 76.848 760 76.479 1315 69.186 1870 78.222 2425 76.048 765 76.024 1320 69.237 1875 78.187 2430 76.699 770 75.578 1325 69.44 1880 78.079 2435 75.284 775 75.306 1330 69.537 1885 78.171 2440 75.58 780 75.075 1335 69.606 1890 78.216 2445 75.362 785 74.561 1340 69.803 1895 78.216 2450 76.335 790 74.255 1345 69.84 1900 78.409 2455 75.251 795 74.094 1350 70.05 1905 78.165 2460 74.723 800 73.517 1355 70.259 1910 78.167 2465 74.523 805 73.106 1360 70.471 1915 78.307 2470 74.807 810 72.866 1365 70.63 1920 78.099 2475 75.113 815 72.47 1370 70.856 1925 78.199 2480 74.814 820 72.306 1375 70.933 1930 78.205 2485 75.124 825 72.167 1380 71.092 1935 77.991 2490 73.982 830 72.248 1385 71.199 1940 78.13 2495 73.689 835 71.688 1390 71.253 1945 78.211 2500 75.394 840 71.361 1395 71.392 1950 78.079

845 71.168 1400 71.491 1955 78.089 850 70.839 1405 71.664 1960 78.109

6mm 茶色玻璃透射率量測數據

波長 透射率 波長 透射率 波長 透射率 波長 透射率

波長 透射率 波長 透射率 波長 透射率 波長 透射率

在文檔中 單一建築材料隔熱性能資料庫之建立 (頁 58-187)