INGLAS TIR100-2红外发射率测定仪对建筑材料老化后热发射率的测定

RiccardoPaolini团队完成的研究发表在Solar Energy Materials&Solar Cells期刊（IF=7.267），论文聚焦污染、老化作用对建筑围护材料反照率的影响，依托罗马、米兰两地48个月自然暴露试验，优化ASTM D7897-18实验室模拟流程，对比自然老化与实验室老化对屋面、墙面材料太阳反射率与热发射率的作用规律。

摘要

化学与物理应力、老化、有机/无机物沉积及微生物生长（即老化）会影响建筑围护材料的光学‑辐射性能。自然暴露可量化这些影响，但通常耗时数年，且无法分离不同老化因子的贡献，边界条件差异导致不同试验结果难以对比。本文对ASTM D7897-18标准进行调整，旨在实验室复现欧洲城区建筑围护材料的反照率与热发射率变化。研究优化了喷涂时长与老化循环，将罗马、米兰暴露48个月的屋面、墙面试样的紫外‑可见‑近红外反射率，与实验室污染老化试样进行对比。剔除早期发生物理‑化学降解的材料后，屋面材料自然与实验室暴露的反照率平均绝对偏差为0.027，低于同场地两次自然暴露试验的差值。本文明确了该方案的适用边界，评估了自然老化的重复性，并提出自然与实验室暴露方法的改进方向。

实验材料与仪器

实验材料

研究选用欧洲市场屋面与墙面材料，共14种屋面卷材、2种陶土瓦、4种墙面饰面层，覆盖不同材质、表面粗糙度、光催化特性，具体如下：

屋面卷材（M01–M14）：柔性聚烯烃、TPO、PVC、改性沥青卷材、光催化沥青卷材等

陶土瓦（T01、T02）：红色陶土瓦、白色涂装陶土瓦；

墙面饰面层（W01–W04）：米色墙面涂层、白色墙面涂层、白色光催化纤维增强砂浆、白色标准纤维增强砂浆。

实验仪器

分光光度计、INGLAS TIR100-2红外发射率测定仪、QUV老化试验箱、加压喷涂容器、红外干燥灯（100W）

INGLAS TIR100-2红外发射率测定仪

实验过程

自然暴露
在罗马、米兰两地屋顶布设试样，每种材料3个平行样，屋面卷材1.5%南向坡度、墙面材料垂直暴露，部分设遮蔽与不同朝向对照，暴露周期最长48个月（陶土瓦60个月），在3、6、12、18、24、36、48个月取样测试太阳反射率与热发射率。

实验室污染与老化
基于ASTMD7897‑18调整流程，采用W1+S1+W2+S2+W3流程：3轮24h老化循环（每轮含8hUVA340nm光照+4h冷凝），2轮污染循环；污染液为矿物粉尘、炭黑、腐殖酸、盐的水溶液，分两段喷涂，红外灯干燥，控制喷涂量与压力保证均匀性。

性能测试
按ASTM E903-12测太阳光谱反射率，按EN15976、ASTM C1371-15测热发射率，对比自然与实验室老化后试样的光谱反射率、太阳反射率、热发射率差异。

屋面防水卷材在自然老化试验末期（T48）与实验室加速老化后的热发射率，对比其初始热发射率

实验结论

1.自然暴露中，高反照率屋面材料反照率损失显著，米兰高于罗马，多数材料18–24个月后反照率趋于稳定，雨水冲刷、粉化可使反射率短期回升；

2.墙面材料反照率损失小于屋面，光催化材料会失活，物理粉化可产生表观自清洁效应；

3.优化后实验室方案可复现欧洲城区材料老化的反照率变化，屋面材料自然‑实验室反照率平均绝对偏差0.027，重复性优于野外暴露；

4.该实验室方法无法复现严重物理化学降解与生物生长，仅适用于无明显早期劣化的材料，可作为耐久性评估的关键环节；

5.老化对材料热发射率影响极小，变化均在测量不确定度范围内。

参考文献

1.H. Akbari, C. Cartalis, D. Kolokotsa, A. Muscio, A.L. Pisello, F. Rossi, M. Santamouris, A. Synnefa, N.H. Wong, M. Zinzi, Local climate change and urban heat island mitigation techniques – the state of the art, J. Civ. Eng. Manag. 22 (2016) 1–16

2.H. Akbari, S. Menon, A. Rosenfeld, Global cooling: increasing world-wide urban albedos to offset CO2, Clim. Change 94 (2008) 275–286