【摘 要】理量之间的关系，建立透过率与住宅采光等级指标照度的关系，并结合相关研究和照度计的实际测试，表明透明隔热涂料的使用符合住宅建筑采光的需求和人体舒适度的需求。

【关键词】透明隔热涂料，采光需求，舒适度

0 引言

随着节能环保理念的深入人心，透明隔热涂料也逐渐变为热词，走进人们的视野。夏季太阳辐射透过玻璃进入室内，容易引起室内温度升高，给人们的生活带来极大的不便。空调、风扇等降温制冷设备的使用无疑会增加能源的消耗；玻璃贴膜的制备工艺复杂，成本高，价格昂贵等因素也限制了其广泛使用。

透明隔热涂料主要由纳米功能填料和成膜基料组成，纳米功能填料一般指N型半导体材料，其具有良好的光谱选择性，在有效地阻挡近红外光的同时，可以允许可见光的透过。美、日、韩等发达国家对透明隔热涂料的研究起步较早，迄今为止，相关的专利屡见不鲜[1]。国内相关研究虽起步较晚，时至今日也有了很多研究成果[2-3]，包括功能填料的制备方法、涂料的分散研磨方法，涂料的配方设计等，相关的研究越来越偏向于实用性。目前，透明隔热涂料已经逐渐的迈向工业化生产的阶段，国内十大涂料品牌之一的江苏晨光涂料有限公司已经建成透明隔热涂料的研发、生产、销售、施工等一系列技术手段，上海赛瑞斯环保科技有限公司也开始将透明隔热涂料进行产业化。

但就目前透明隔热涂料的市场现状来说，透明隔热涂料还未能被广大消费者所认同，经过中国建材信息网的调查研究，我国大陆透明隔热涂料的普及率尚不足10%。多数研究成果显示[4-5]，建筑物玻璃用透明隔热涂料可以吸收近70%太阳红外线，红外线中热量占太阳总辐射热量的45%以上，实验室测试隔热效果也十分的显著。透明隔热涂料对可见光的透过率为70%左右，多数学者认为可以满足人们对室内的采光要求，但没有对此进行详细的论证，透过率一词对广大消费者来说也颇具抽象性，长时间待在使用透明隔热涂料之后的室内是否会对人体产生影响尚存在疑义。

本文从建筑物理学的角度对透明隔热涂料是否满足室内采光的需求、能否对人体产生负面的影响等问题进行分析，并得出科学的结论。

1 分析论证

1.1 采光需求论证

所用仪器为TASI-8721型数字照度计，苏州特安斯电子有限公司。

首先要建立透过率（Transmittance，T）与采光等级评价指标之间的联系。透过率T的定义是指在入射光通量K（Luminous Flux）自被照面或介质入射面至另外一面离开的过程中，投射并透过物体的辐射能与投射到物体上的总辐射能之比，透过率描述的对象是光通量。而建筑采光等级评价指标是通过光的照度E（Illumination）计算得出，光照度的物理意义[6]是指照射在单位面积上的光通量，即透过率和光照度可以通过光通量联系起来。如图1.1所示：室外玻璃单位面积光通量为（玻璃表面光照度）A，假设涂有透明隔热涂料的玻璃可见光（光照度的研究对象为可见光）透过率为70%，则室内靠近玻璃的单位面积的光通量（室内光照度）B=0.7A（式1.1）。

经照度计测试，春季晴天室外玻璃表面的光照度范围为4380047400lx（如图2所示仪器及测试过程），即A的范围。经式1.1计算，室内靠近玻璃的B光照度范围为3066033180lx。

冯冬青等人[7]通过Energy Plus软件模拟办公室空间模型，并获得一年中测量点传感器中的照度数据，然后利用这些数据对自适应神经模糊推理系统模型进行训练，实现了不同百叶帘角度下室内自然光平均照度的预测，此模型预测照度的平均误差为5.2%，一年中大约90%的时间测量点照度百分比误差都小于10%。但室内自然光平均照度的计算至今没有统一的方法，也无相关的经验公式可以参考。本文采用室内照度最小值进行评价论述。经相关文献[8]显示，室内四个墙角及离光源6.5cm左右的墙边，光线最微弱，仅为光源强度的3%，对于点光源（太阳可以认为是点光源），在某一方向上的光强度=光通量4[6]，按照此比例计算（最低光照度306604×3%），晴天室内光线的最微弱处光照度为230lx。

我国2012年12月正式发布的新版《建筑采光设计标准》中[9]，对室内采光系数（Daylight Factor）“C”与住宅建筑的卧室、起居室（厅）的采光进行了相关的规定，标准中指出住宅建筑的卧室、起居室（厅）采光等级不应低于Ⅳ级的采光标准值，即侧面采光系数最低值为1.0%，室内天然光临界照度值为50lx。如表1所示。

因此，透明隔热涂料的使用一定程度上降低室内的光照度，但是按照上述分析，最低光照度230lx远远大于Ⅳ级天然光临界照度50lx，完全可以满足室内采光标准。

1.2 人体舒适度需求论证

1.2.1 视觉舒适度

对于视觉舒适度这一概念的理解，存在两种不同的看法，一种是认为只要没有视觉不舒适即可，另一种则认为将所有引起不舒适的因素去除后就得到视觉舒适。从生理和心理上讲，不舒适的主要感觉是疼痛和麻木，是由生理上的刺激度来决定；而舒适感是一个心理感觉量。影响视觉舒适度的因素很多，主要因素有光环境（如运动场、会客厅、卧室等）、照度、色调、年龄等[10]。

刘沁等人[10]充分的考虑了视觉舒适度是心理感觉量和由多因素决定这两个重要特征，以韦伯一费昔勒定律为基础，建立视觉舒适度的数学模型。考虑到视觉舒适度是由多因素决定，采用实验数据与数学模型相结合的双重手段进行研究。研究结果表明，起居室会见客人光环境的舒适度与照度关系的实验数据如表2所示。

表2 起居室会见客人光环境的舒适度与照度关系

由表2可见，光照度在200lx左右时，人体视觉舒适度最高其中，达90%，通过相关的理论分析计算和实际试验测试，涂有透明隔热涂料玻璃的室内光照度为230lx左右，与此研究成果十分的接近。

张绍纲等人[11]分析了老年、中年、青年以及男女性别差异对室内照度要求的问卷调查，得出冷暖色调时，监测点照度室内平均照度以200lx为宜。

综上表明，透明隔热涂料的使用，对人们的正常生活无明显的影响，符合人体视觉舒适度的要求。

1.2.2 人体健康需求

医学研究表明光照度对人体某种激素水平会产生一定的影响。松果体是从第三脑室后顶部突出的小体，是一个仅有米粒大小形似松子状的灰红色腺体，含有大量分泌细胞，其分泌的细胞为褪黑素，与人体的生物节律、睡眠状况、衰老程度以及某些生理和心理疾病有关，松果体功能紊乱会引起精神分裂、狂躁、抑郁等症状。经研究光的照射强度、时间及光谱的分布等对人体内褪黑素的含量的变化有很大的影响。刘炜等[12]充分考虑光如何调节体内褪黑素的变化，对住宅光环境的设计提出了建议，对于光照度方面的建议是将起居室主要活动区域一般照明模式的平均照度75100lx，提高到150200lx。

DHAvery在《生物精神病理学》发表的文章[13]中也建议将枕边的照度增加至250lx，有利于调节情绪和增强体质。

光照度对人体健康影响相关的研究并不多见，综上两文献中提及的光照度范围在150250lx。经1.1分析，透明隔热涂料使用过后，室内自然光的照度最小值约为230lx，理论上不会对人体健康产生不好的影响。

2 结论

通过光学物理量之间的关系，建立透过率与住宅采光等级指标照度的关系，并结合相关研究和照度计的实际测试，得出以下结论：

（1）晴天透明隔热涂料使用之后，室内最低照度为230lx左右，符合国家对住宅建筑采光标准的要求。

（2）透明隔热涂料的使用不会影响人体健康。

【参考文献】

[1]Glaser H J.Transparent， heat-insulating coating for a transparent substrate： U.S. Patent 4，510，190[P].1985-4-9.

[2]姚晨，赵石林，缪国元.纳米透明隔热涂料的特性与应用[J].涂料工业，2007，37（1）：29-32.

[3]陈国新，赵石林.纳米UV屏蔽透明涂料的研制[J].现代涂料与涂装，2003，16（3）：1-3.

[4]傅欣.ITO透明隔热薄膜的制备，表征及性能研究[D].中南大学，2008.

[5]唐富龙.透明隔热纳米玻璃涂料的制备及性能研究[D].华南理工大学，2010.

[6]中国建筑学会建筑电气分会.建筑照明[M].中国建筑工业出版社，2010：6-7.

[7]冯冬青，平燕娜，刘新玉.室内自然光照度自适应神经模糊预测方法研究[J].照明工程学报， 2012， 23（2）：15-19.

[8]室内光照来源及分布[OL]. http：//wenku.baidu.com.

[9]2012 G B T.建筑采光设计标准[S].2012.

[10]刘沁，张乘风.视觉舒适度的理论模型及其图像研究[J].激光杂志， 2010（3）： 28-29.

[11]张绍纲，康斌生.住宅起居室照明的实验研究[J].照明工程学报，2001，12（002）：11-18.

[12]刘炜，杨春宇.影响人体生物节律的褪黑素与住宅光环境设计[J].照明工程学报，2002， 13（3）： 46-50.

[13]D H Avery， Holtzheimer III P E， Fatwa W， et al. A controlled study of repetitive transcranial magnetic stimulation in medication-resistant major depression[J]. Biological psychiatry， 2006， 59（2）：187-194.

[责任编辑：刘帅]