CC BY
16Доклады IV Академических чтений «Актуальные вопросы строительной физики»
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
УДК 666.1.001.5
В.Н. КУПРИЯНОВ, д-р техн. наук ([email protected]), Ф.Р. ХАЛИКОВА, инженер-архитектор ([email protected]), Казанский государственный архитектурно-строительный университет
Пропускание ультрафиолетовой радиации оконными стеклами при различных углах
падения луча
Исследована прозрачность оконных стекол на ультрафиолетовом участке солнечного спектра при различных углах падения солнечного луча на плоскость остекления.
Ключевые слова: ксеноновая лампа, угол падения, стекло, прозрачность, ультрафиолетовая радиация.
Солнечная радиация является важным санитарно-гигиеническим фактором и поставщиком жизненно важного ультрафиолета. Именно ультрафиолетовая (УФ) область солнечного спектра оказывает наибольшее воздействие на микроорганизмы и способствует их гибели в силу более высокой энергии.
За последние годы конструкции окон претерпели значительные изменения. С целью повышения теплозащиты зданий появились новые типы стекол, стекол с различными покрытиями, стеклопакеты, заполненные различными газами и т. д. Производители современных типов стекол приводят различную информацию о светопропускании стекол, но о пропускании УФ-радиации, как правило, умалчивают.
Основные исследования по воздействию УФ-радиации на микроорганизмы были проведены на обычных силикатных стеклах при нормальном падении луча на стекло (90о) и при источниках УФ-радиации, спектр которых отличается от солнечного. В натурных условиях в зависимости от ориентации фасадов зданий, времени года и времени суток угол падения солнечного луча на плоскость остекления может изменяться от 90 до 20о.
Поэтому назрела необходимость исследовать прозрачность современных оконных стекол на УФ-участке спектра при разных углах падения луча на плоскость остекления.
60000
40000
20000
0
Солнце 1111 1 Л \ \ ■
з/ та
Ксенон Ч
200
400
Для получения достоверных результатов по светопро-зрачности современных стекол к УФ-радиации в лабораторных условиях необходимо подобрать такой источник света, спектр которого максимально приближен к солнечному. Для экспериментальных исследований выбрана ксеноновая лампа с водяным охлаждением типа ДКСТВ-6000. Сравнительные данные по спектру ксеноновой лампы и солнца представлены на рис. 1.
Установка состоит из двух камер: первая камера - источник УФ-радиации с ксеноновой лампой; вторая - приемник УФ-радиации, в котором расположен зажим для образцов, способный изменять угол между лучом и плоскостью стекла от 90 до 35о. В камере-приемнике установлены измерители УФ-радиации: УФ-радиометр ТКА-01/3, который измеряет суммарный поток УФ-радиации, и УФ-радиометр ТКА-АВС, измеряющий УФ-радиацию по отдельным диа-
250 300 350
Длина волны, нм
Рис. 1. Спектр солнца, совмещенный со спектром ксеноновой лампы
Рис. 2. Схема установки по измерению ультрафиолетовой радиации, прошедшей через стекла: 1 — камера-источник ультрафиолетового излучения; 2 — камера-приемник ультрафиолетового излучения; 3 — экран, ограничивающий пучок излучения; 4 — ксеноновая лампа; 5 — отверстие в экране; 6 — отверстие в камере-приемнике; 7 — образец стекла; 8, 9 — измерители освещенности; 10 — фиксаторы образца стекла под разными углами; 11 — фильтр-стекло 10 мм; 12 — держатель для фильтра
64
6'2012
Научно-технический и производственный журнал
Доклады IV Академических чтений «Актуальные вопросы строительной физики»
60
3 50
1 as
2 <2 40
о^ 30 £ ! и20 âï 10
0
1
3
2"
60
m 50 £ <2 40
90 85 80 75 70 65 55 45 Угол падения луча на стекло, град
Рис. 3. Зависимость прозрачности стекла от величины угла падения луча: 1 — stopsol phoenix (прозрачное, 4 мм); 2 — matelux (прозрачное, 4 мм); 3 — S4_3 (сверхпрозрачное, 4 мм)
Ï3Ï 30 = ! И 20 10
0
1
3
.....
2
90 85 80 75 70 65 Угол падения луча на стекло, град
55
45
1
2
3
Рис. 4. Зависимость прозрачности стекол stopsol phoenix от величины угла падения луча: 1 — stopsol phoenix (прозрачное); 2 — stopsol phoenix (зеленое); 3 — stopsol phoenix (серое)
90 85 80 75 70 65 55 45 Угол падения луча на стекло, град
Рис. 5. Зависимость прозрачности стекла stopsol classic, силикатного стекла стеклопакета от величины угла падения луча: 1 — силикатное стекло (4 мм); 2 — stopsol classic (прозрачное, 4мм); 3 — стеклопакет
5 *
120 100 80 60 40 20 0
J \ X
Ч \ ч V
4 ' 3 --- ---
2
5 *
55 45
90 85 80 75 70 65 Угол падения луча на стекло, град
Рис. 6. Зaвисимостьпрозрaчностистеклastopsol phoenix от величины угла падения луча в диапазонах спектра УФ-А, УФ-В, УФ-С: 1 — УФ-А; 2 — УФ-В; 3 — УФ- С; 4 — суммарная интенсивность
60
50
| 40 ен
1 30
■ё 20 У к
10
0
90 85 80 75 70 65 55 45 35 25 20 Угол падения луча на стекло, град
Рис. 7. Зависимость прозрачности стекол stopsol supersilver от величины угла падения луча в зависимости от толщины образца: 1 — stopsol supersilver clear (4 мм);
2 — stopsol supersilver clear (6 мм)
1
2 ь..
t » 1
1 1
1 1
---
пазонам: А (от 315 до 400 нм), В (от 280 до 315) и С (от 200 до 280 нм).
При разработке методики измерений предполагалось оценить рассеянное излучение в камере за счет преломления луча при прохождении его через стекло. Для этих целей в камере-приемнике один из измерителей УФ-радиации устанавливался внизу камеры (позиция 9, рис. 2). Важным элементом методики является сечение луча, исходящего от ксеноновой лампы. Площадь луча должна быть соразмерна с площадью приемных фотоэлементов на измерителях УФ-радиации.
Для эксперимента были выбраны стекла двух компаний: AGC и «АвтоСтройСтекло». Также был исследован один образец обычного оконного стекла. Всего было исследовано 37 типов стекол. Описание испытанных стекол приведено в работе [1].
Некоторые результаты эксперимента представлены на рис. 3-7.
Эксперимент позволил установить, что наибольшей прозрачностью к УФ-излучению обладают стекла производителя AGC и обычное силикатное стекло 50-55%. Матированные стекла компании «АвтоСтройСтекло» обладают наименьшей прозрачностью 9-11%, однако при испытании этих стекол было зафиксировано рассеянное излучение в камере-приемнике УФ-метром (позиция 9, рис. 2). Прозрачные и сверхпрозрачные стекла по наименованиям их производителей имеют большие расхождения в прозрачности к УФ-излучению (рис. 3).
С уменьшением угла падения луча на плоскость стекла снижается их прозрачность к УФ-излучению на 10-60% для разных типов стекол (рис. 4). При испытании стеклопакетов
оказалось, что суммарная прозрачность значительно ниже, чем каждого стекла в отдельности (рис. 5). Приведенные данные для стекла stopsol phoenix (прозрачное, 4 мм, AGC) показывают, что его прозрачность в различных участках спектра различная и можно ожидать различный бактерицидный эффект (рис. 6). При угле падения луча 55о и более прослеживается резкое снижение прозрачности (рис. 7). Пропускание в этом случае составляет лишь 10%.
В заключение следует отметить, что полученный экспериментальный материал о прозрачности оконных стекол к УФ-излучению при разных углах падения луча позволит уточнить энергетические параметры инсоляции помещений в различные периоды года и суток.
Литература
1. Халикова Ф.Р., Куприянов В.Н. Экспериментальные исследования проникновения УФ-радиации через оконные стекла // Вестник МГСУ. 2011. № 3. Т. 2. С. 30-35.
ПОДПИСКА
о с о г I м.п
!Л-1 L.MIU
и О О л СI/ т о п и и и и~1
MM JM-M I I UIIIIJIU журнала «Жилищное строительство»
1Щ1 - Г
http://ejournaLrifsm.ru/
62012
65
