ISO 19467-22021 门窗的热性能.用太阳模拟器测定太阳热增益系数.第2部分玻璃中心标准立项发展报告

门窗的热性能用太阳模拟器测定太阳热增益系数第2部分：玻璃中心ISO19467-2:2021标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ThermalPerformanceofWindowsandDoors—DeterminationofSolarHeatGainCoefficientUsingSolarSimulator—Part2:CentreofGlazing摘要随着建筑节能要求的不断提升，门窗系统的热性能评价已成为建筑能效评估的关键环节。太阳热增益系数（SolarHeatGainCoefficient,SHGC）是表征透明围护结构太阳辐射得热特性的核心参数，其准确测定对建筑能耗模拟、节能设计及产品认证具有重要意义。ISO19467-2:2021《门窗的热性能用太阳模拟器测定太阳热增益系数第2部分：玻璃中心》由国际标准化组织（ISO）发布，该标准建立了一套基于太阳模拟器的玻璃中心区域SHGC实验室测定方法，弥补了现场实测和理论计算在标准化、可重复性方面的不足。本报告对该标准的立项背景、技术内容、关键测试原理及其在国际范围内的推广应用情况进行了系统梳理，重点介绍了标准的主要技术要素和参与研制单位，并对该标准在建筑节能领域的应用前景进行了展望。报告指出，ISO19467-2:2021作为门窗玻璃太阳热增益系数测定的国际权威方法标准，对于统一各国测试方法、促进国际互认和推动高性能节能门窗技术发展具有重要的技术支撑作用。关键词：太阳热增益系数；太阳模拟器；门窗热性能；玻璃中心；国际标准；建筑节能；ISO19467Keywords:SolarHeatGainCoefficient;SolarSimulator;ThermalPerformanceofWindowsandDoors;CentreofGlazing;InternationalStandard;BuildingEnergyEfficiency;ISO19467一、引言1.1研究背景在全球碳中和目标驱动下，建筑领域节能减排已成为各国应对气候变化的重要抓手。据国际能源署（IEA）统计，建筑运行能耗占全球终端能耗的30%以上，其中通过门窗等透明围护结构产生的热损失和太阳辐射得热在建筑冷热负荷中占据显著比例。门窗系统的太阳热增益系数直接决定了建筑在夏季得热与冬季被动采暖之间的平衡关系，是建筑能耗模拟和暖通空调系统设计的关键输入参数之一。太阳热增益系数定义为通过门窗构件进入室内的太阳辐射热量与入射到构件外表面的太阳辐射能量之比，其物理内涵涵盖了直接透射部分和被构件吸收后二次传入室内的部分。SHGC的准确测定涉及光学、热学和气象学等多学科交叉，测试条件对结果影响显著。长期以来，各国在SHGC测定方法上存在明显差异：美国采用NFRC200/201标准体系，欧洲采用EN13363系列标准，中国则依据GB/T2680和JGJ/T151等标准。不同测试原理和方法之间的差异导致同一种产品的SHGC测试结果缺乏可比性，严重制约了国际贸易和技术交流。1.2标准立项的必要性面对上述问题，国际标准化组织ISO/TC163（建筑环境热性能与能源利用技术委员会）认识到制定统一的SHGC测试国际标准具有以下必要性：其一，统一测试条件和程序，确保不同实验室的测试结果具有可重复性和可再现性；其二，为各国建立SHGC测试能力提供方法学基础，推动国际互认；其三，配合建筑节能法规的不断加严，为门窗产品性能分级和标识提供技术支撑。在此背景下，ISO于2017年正式启动ISO19467-2的制定工作，经过多轮国际研讨和技术论证，于2021年11月正式发布。该标准的发布标志着门窗玻璃太阳热增益系数的实验室测定在国际层面实现了方法统一。二、标准概述2.1标准基本信息ISO19467-2:2021《门窗的热性能用太阳模拟器测定太阳热增益系数第2部分：玻璃中心》由国际标准化组织（ISO）发布，标准状态为现行，发布日期为2021年11月2日。该标准属于ISO19467系列标准的组成部分，其中第1部分（ISO19467-1）规定了整窗太阳热增益系数的太阳模拟器测定方法，第2部分则将测试对象聚焦于玻璃中心区域（CentreofGlazing），即将测试区域限定在玻璃面板的中央部位，避开边框和边缘密封系统的影响，从而获得纯玻璃系统的太阳热增益特性。2.2标准适用范围该标准适用于建筑用平板玻璃及其多层中空玻璃制品中心区域的太阳热增益系数测定。涵盖的玻璃类型包括透明玻璃、吸热玻璃、热反射玻璃、低辐射（Low-E）镀膜玻璃以及各类中空玻璃组合。标准规定的测试方法适用于太阳模拟器光源条件下的SHGC测定，其测试结果可用于产品性能标称、建筑能耗计算及设计选型等目的。2.3标准定位ISO19467-2:2021是国际标准化组织在建筑门窗玻璃热性能测试领域的重要标准之一，在SHGC测定方法体系中处于实验室物理测试的核心位置，与ISO9050（光学性能计算方法）、ISO15099（门窗热性能计算规程）等标准形成互补关系。该标准侧重于标准化的实验室物理测定路径，为计算方法提供必要的基准验证手段。三、标准主要技术内容3.1术语和定义标准对以下关键术语进行了规范化定义：太阳热增益系数（SHGC）：在规定的人射条件下，通过玻璃构件进入室内的太阳辐射热量（包括直接透射部分和被吸收后向室内二次传热部分）与入射太阳辐射能量之比，无量纲，取值介于0和1之间。太阳模拟器（SolarSimulator）：能够产生光谱分布、辐照度和均匀性与自然太阳光相近的人工光源系统，用于在实验室条件下模拟太阳辐射环境。玻璃中心区域（CentreofGlazing）：玻璃面板上距离边框系统足够远的区域，该区域内的热传递状态可视为一维传热，不受边缘效应和边框热桥的影响。基准试样（ReferenceSpecimen）：具有已知光学和热学特性的标准玻璃试样，用于太阳模拟器系统的校准和验证。3.2测试原理ISO19467-2:2021规定的SHGC测试基于量热法和辐射计法相结合的原理。测试装置由太阳模拟器、测试箱体、环境控制系统和数据采集系统组成。测试时，将待测玻璃试样安装于分隔室内环境与室外环境的测试箱体中，太阳模拟器从室外侧照射试样，通过测量透过玻璃进入室内的总太阳辐射热流量（包括直接透射和二次传热）以及入射太阳辐射强度，按照公式计算得出SHGC值。标准详细规定了太阳模拟器的技术要求：光谱匹配度应满足AM1.5标准太阳光谱在指定波段范围内的允差要求；辐照度不均匀度不超过±3%；辐照度时间不稳定性不超过±2%。测试箱体应具备精确的环境温度控制能力，室内侧空气温度控制在21℃±1℃，室外侧温度控制在25℃±1℃，风速控制在2.75m/s±0.25m/s。试样安装应确保气密性良好，避免漏风导致的热流干扰。数据采集过程中，需待热流达到稳态后方可记录数据，稳态判据为连续30分钟内热流密度波动不超过±1%。3.3测试装置要求该标准对于防止环境热干扰进行了严格规定。测试箱体内壁应具有高反射率和低发射率，以尽量减少箱体壁面与试样之间的辐射换热对测量精度的影响。箱体应配备防护辐射屏（GuardShield），通过主动控制使防护区域的温度与测量区域保持一致，从而消除边缘热泄漏。此外，箱体保温层厚度及导热系数应满足标准中规定的总传热系数限值。3.4测试程序标准规定了完整的测试流程，包括：试样状态调节、模拟器开启预热、入射辐照度标定、试样安装、室内外环境参数设定、热流测量、数据记录和处理等步骤。入射辐照度通过标准日射计在试样平面位置进行标定，辐照度设定为1000W/m²。热流密度通过安装在试样室内侧表面的热流计进行测量，热流计的测量精度应不低于±2%。数据采集频率不得低于每分钟一次，稳态判定后取至少30分钟的数据平均值作为最终测试结果。3.5结果表达与不确定度标准要求测试报告中应包含试样描述、测试条件、SHGC测试结果及扩展不确定度等信息，并对测试结果的有效数字和修约规则做了明确规定。不确定度分析应涵盖光源稳定性、热流计标定误差、环境温度波动、辐照度测量误差等主要不确定度来源。3.6与相关标准的协调ISO19467-2:2021在技术内容上与以下标准形成有机衔接：ISO9050规定了玻璃光学性能的计算方法，为本标准的测试结果验证提供了理论比对手段；ISO15099给出了包含边框效应的整窗热性能计算框架，本标准测得的玻璃中心SHGC可作为该计算框架中输入参数的重要来源；ISO19467-1规定了整窗SHGC的太阳模拟器测定方法，本标准的玻璃中心测试与整窗测试形成互补关系，通过二者的比对可评价边框系统对SHGC的影响。四、主要参与研制单位介绍ISO19467-2:2021的制定汇集了国际建筑玻璃热性能测试领域的权威机构和专家力量。标准的制定工作主要由ISO/TC163（建筑环境热性能与能源利用技术委员会）和ISO/TC160/SC2（建筑玻璃技术委员会光学与热学特性分技术委员会）联合推进，来自美国、德国、日本、中国、加拿大、法国等国的技术专家深度参与了标准的技术论证和文本起草工作。其中，美国劳伦斯伯克利国家实验室（LawrenceBerkeleyNationalLaboratory,LBNL）在标准研制中发挥了重要的技术支撑作用。LBNL的环境能源技术部长期从事窗户系统和采光技术的热性能研究，其开发的WINDOW系列计算软件是全球建筑玻璃行业广泛使用的热性能分析工具。在ISO19467-2的制定过程中，LBNL团队基于其丰富的太阳模拟器测试经验和大量的实验数据积累，为标准中测试装置设计、校准程序、不确定度分析框架以及基准试样选取等技术内容提供了关键数据和方案建议，为保障标准的科学性和可操作性作出了突出贡献。此外，日本建材试验中心、德国弗劳恩霍夫建筑物理研究所（FraunhoferIBP）等国际知名研究机构也在标准制定中承担了联合比对测试工作，为验证标准测试方法的可再现性提供了重要的实验支撑。这些机构的深度参与确保了标准内容的国际适用性和工程实用性。五、标准的意义与应用前景5.1对国际贸易的促进ISO19467-2:2021发布之前，各国门窗玻璃SHGC测试方法不同导致的技术壁垒长期困扰国际贸易。欧盟的EN13363方法与美国的NFRC方法在测试原理和边界条件方面存在显著差异，同一产品在不同市场需要重复测试且结果可能不一致。该国际标准的发布为各国建立统一测试基准提供了依据，促进了测试报告的国际互认，降低了企业重复测试成本。5.2对建筑节能的支撑在建筑节能标准不断提升的背景下，高性能节能玻璃（特别是Low-E中空玻璃）的市场需求持续增长。SHGC作为评价此类产品节能性能的核心指标，其准确测定直接关系到建筑能耗计算的可信度和节能产品的性能标称。ISO19467-2:2021提供的高精度测试方法为产品研发和质量控制提供了可靠的技术手段，也为绿色建筑评价和近零能耗建筑技术体系提供了标准支撑。5.3对技术创新的引领随着光热一体化玻璃、电致变色玻璃、热致变色玻璃等新型智能窗技术的快速涌现，传统SHGC测试方法面临新的挑战。ISO19467-2:2021所建立的太阳模拟器测试平台具备光谱可调、辐照度可控等技术优势，为新型玻璃产品的光谱选择性热性能测试提供了基础平台。同时，该标准的发布也推动了太阳模拟器光源技术、高精度热流测量技术和自动化测试系统等相关领域的技术进步。5.4国际标准体系的完善ISO19467-2:2021的发布填补了国际标准体系中关于建筑玻璃SHGC实验室物理测试方法的空白，与计算方法标准和应用标准共同构成了完整的SHGC标准体系。该标准为后续制定整窗测试方法、遮阳系统联合测试方法等延伸性标准奠定了方法论基础。六、结论与展望ISO19467-2:2021作为国际标准化组织发布的门窗玻璃太阳热增益系数测定方法标准，具有以下显著特点：一是测试方法科学严谨，通过严格的模拟器光谱匹配度、辐照度均匀性和稳定性要求，确保测试结果的准确性和可重复性；二是标准体系定位清晰，与整窗测试标准和计算方法标准形成互补关系；三是应用导向明确，充分考虑了玻璃产品研发、性能认证和建筑能耗计算等多元应用场景的差异化需求。展望未来，随着建筑节能标准的持续提升和新型玻璃技术的快速发展，SHGC测试标准体系将面临以下发展方向：其一，针对光谱选择性智能玻璃的动态SHGC测试方法将成为标准化工作的新方向；其二，测试标准与建筑能耗模拟工具的深度融合将推动性能化设计方法在工程实践中的广泛应用；其三，随着人工智能和自动化测试技术的发展，SHGC测试的智能化和无人化水平将不断提升，测试效率有望大幅提高。ISO19467-2:2021的发布实施将为上述发展提供坚实的方法学基础，持续发挥其引领和支撑作用，为全球建筑节能事业贡献标准化的技术力量。参考文献[1]ISO19467-2:2021,ThermalPerformanceofWindowsandDoors—DeterminationofSolarHeatGainCoefficientUsingSolarSimulator—Part2:CentreofGlazing.InternationalOrganizationforStandardization,2021.[2]ISO19467-1,ThermalPerformanceofWindows