EN16714-3建筑材料样辐射率验证

EN16714-3 标准针对建筑材料的热辐射特性检测，旨在验证材料在特定波长范围内的法向光谱辐射率。

通过模拟建筑环境中的热辐射场景，确认材料实际辐射性能是否符合设计要求，为建筑节能设计、热工性能评估及材料选型提供数据支撑。

例如，低辐射率的屋面材料可减少夏季热量吸收，而高辐射率墙体材料利于冬季散热平衡。

二、标准核心要求

（一）检测波长范围

覆盖 2.5-25μm 的红外波段，该区间为建筑材料热辐射的主要作用范围。不同材料（如涂料、陶瓷、金属板材）在该波段的辐射特性差异显著，需针对性验证。

（二）环境条件控制

测试温度：样品表面温度需稳定在（20±2）℃或特定设计温度（如模拟夏季屋面 60℃工况）

环境湿度：控制在（50±5）% RH，避免水汽对红外辐射的干扰

背景辐射：测试舱内壁需铺设高吸收率黑体材料，减少反射误差

三、样品准备流程

（一）样品制备要求

尺寸：不小于 150mm×150mm，厚度需与实际应用一致（如涂层材料干膜厚度 300μm）

表面处理：保持样品表面平整，避免机械损伤或污染。金属板材需去除氧化层，涂层样品需完全固化（养护期≥7 天）

数量：每组材料制备 3 个平行样品，取平均值降低误差

（二）预处理步骤

清洁：用无水乙醇擦拭样品表面，去除灰尘、油脂等杂质

恒温：将样品置于测试环境中静置 24 小时，确保与环境温度平衡

四、验证实验步骤

（一）设备校准

黑体源校准：使用标准黑体（辐射率≥0.995）校准光谱辐射计，在 2.5-25μm 区间内每 5μm 设置一个校准点

温度传感器校准：采用二等标准铂电阻温度计，校准精度 ±0.1℃

（二）辐射率测量流程

1. 法向光谱辐射率检测

将样品固定于测试支架，确保表面垂直于辐射计探头（入射角≤5°）

开启恒温控制装置，待样品表面温度稳定 30 分钟后开始测量

光谱辐射计以 0.1μm 的波长间隔扫描，记录每个波长点的辐射功率 P (λ)

同时测量同温度下标准黑体的辐射功率 P_b (λ)，按公式计算光谱辐射率 ε(λ)=P (λ)/P_b (λ)

2. 积分辐射率计算

对 2.5-25μm 波段的光谱辐射率进行加权积分，考虑大气窗口透射率和建筑热辐射光谱分布

典型加权函数参考 ISO 6721 标准，模拟常温环境下的热辐射特性

3. 重复性验证

对同一样品进行 3 次重复测量，每次测量间隔 1 小时，确保数据波动范围≤2%

（三）特殊场景模拟

太阳辐射耦合测试：在样品上方叠加 300-2500nm 的太阳辐射模拟（辐照度 1000W/㎡），同步测量红外辐射率变化，评估材料在日照下的热辐射性能

温度梯度测试：将样品加热至 40℃、60℃、80℃分别测量，绘制辐射率 - 温度曲线，验证高温工况下的稳定性

五、数据记录与分析

（一）原始数据记录

以文字及图谱形式记录：

"样品 A（陶瓷涂层）在 20℃时，5μm 波长处辐射率测量值为 0.852、0.849、0.855，平均值 0.852；10μm 处为 0.901、0.898、0.903，平均值 0.901。

温度升至 60℃时，5μm 辐射率降至 0.831，10μm 降至 0.885。"

（二）异常情况判定

若同一样品三次测量值差异超过 5%，需检查：

样品表面是否出现温度不均匀（温差＞1℃）

辐射计镜头是否有冷凝水或灰尘附着

测试舱内气流是否扰动样品表面

若积分辐射率与设计值偏差＞10%，需重新制备样品验证，排除制备工艺影响

六、结果判定与报告

（一）合格判定标准

光谱辐射率在各波长点的实测值与标称值偏差≤5%

积分辐射率实测值与标称值偏差≤3%

温度梯度测试中，辐射率随温度变化斜率≤0.005/℃

（二）验证报告内容

样品信息：材料名称、规格、生产批次、标称辐射率参数

测试条件：设备型号（如 Nicolet iS50 傅里叶红外光谱仪）、环境参数、温度控制方式

测量结果：光谱辐射率曲线（2.5-25μm）、积分辐射率数值、温度影响曲线

结论：是否符合 EN16714-3 标准要求，偏差原因分析（如材料成分波动、表面粗糙度影响）

建议：对不合格项提出改进方向（如优化涂层填料配比、调整烧结工艺）

七、常见问题与解决方案

（一）测量误差来源

表面粗糙度影响：粗糙表面会增加漫反射，导致辐射率测量值偏高。

可通过打磨样品至粗糙度 Ra≤1.6μm 或采用镜面标准板校准补偿

边缘效应：样品边缘散热快于中心，导致温度不均匀。可增加样品尺寸至 200mm×200mm，或在边缘设置保温层

水汽干扰：环境湿度高时，水汽在 2.5-3μm、5-8μm 波段有吸收峰。可在测试舱内通入干燥氮气（露点＜-40℃）

（二）材料改进案例

某金属屋面材料实测辐射率 0.35（标称 0.5），分析发现表面氧化层增厚。

改进措施：增加钝化处理工序，氧化层厚度控制在 50nm 以内，复测辐射率提升至 0.48

某隔热涂料在 60℃时辐射率下降 12%，原因是树脂基体热降解。

解决方案：更换为耐高温硅改性树脂，60℃辐射率波动控制在 3% 以内

通过严格遵循 EN16714-3 标准的验证流程，可准确评估建筑材料的热辐射性能，为建筑节能设计提供可靠数据。

如需针对特定材料（如相变材料、透明隔热材料）调整测试方案，可进一步沟通细化验证要点。

以上内容涵盖了从样品准备到结果判定的完整流程。

若你需要补充特定建筑材料（如保温砂浆、Low-E 玻璃）的验证要点，或说明实际应用场景（如寒冷地区、热带气候），我可进一步优化内容，增加针对性验证项目。