Светоотражающая способность представляет собой свойство поверхности возвращать часть падающего на нее светового излучения. Чем выше этот показатель, тем меньше света поглощается материалом и тем светлее поверхность выглядит при одинаковом освещении. Характеристика имеет значение для кровельных и фасадных покрытий, окрашенного металла, декоративных панелей и других наружных материалов.
Количество отраженного света зависит не только от цвета. На результат влияют тип пигмента, фактура, степень блеска, шероховатость поверхности, угол падения света и состояние покрытия. Две поверхности одинакового оттенка могут отражать разное количество излучения, если одна матовая, а другая глянцевая, либо если применены разные покрытия.
Как происходит отражение света
Когда световой поток достигает поверхности, энергия распределяется между несколькими процессами. Часть излучения отражается, часть поглощается материалом, а для прозрачных или полупрозрачных материалов часть может проходить дальше.
Для непрозрачного металлического покрытия прохождение света через материал практически отсутствует, поэтому основное соотношение можно представить как:
R + A ≈ 1,
где R является долей отраженного излучения, а A обозначает долю поглощенного.
Если поверхность отражает 70% падающего светового потока, коэффициент отражения равен:
R = 0,70.
При этом около 30% излучения поглощается поверхностью, если пренебречь другими небольшими потерями.
Значение может также указываться в процентах. Коэффициент 0,70 соответствует отражению 70% падающего света. При одинаковой освещенности такая поверхность возвращает примерно в 1,4 раза больше световой энергии, чем материал с отражением 50%.
Цвет, блеск и фактура поверхности
Светлые поверхности обычно обладают более высокой отражающей способностью в видимом диапазоне, чем темные. Белые и светло-серые покрытия отражают значительную часть падающего видимого света, тогда как черные и темные оттенки большую его долю поглощают.
Однако цвет не является единственным фактором. Глянцевая поверхность отражает значительную часть света направленно. Именно поэтому на ней хорошо заметны яркие блики от солнца или искусственного источника. Матовая поверхность сильнее рассеивает свет в разных направлениях, поэтому визуально выглядит менее блестящей.
Шероховатость изменяет направление отраженных лучей. Чем сложнее микрорельеф, тем сильнее свет рассеивается. При этом общая доля отраженного излучения может оставаться достаточно высокой, хотя яркого зеркального блика не возникает.
| Тип поверхности | Характер отражения | Визуальный эффект |
|---|---|---|
| Глянцевая | Преимущественно направленное | Яркие блики, выраженное отражение источника |
| Полуматовая | Смешанное | Умеренные блики и рассеивание |
| Матовая | Преимущественно рассеянное | Равномерный внешний вид без сильного блеска |
| Шероховатая | Сильное рассеивание | Снижение выраженности направленных отражений |
Поэтому понятия «светлая поверхность» и «глянцевая поверхность» не являются синонимами. Светлое матовое покрытие может отражать больше суммарного света, чем темный глянцевый материал, хотя у последнего будут заметнее отдельные блики.
Как измеряют светоотражающую способность
Для количественной оценки сравнивают падающий на поверхность и отраженный от нее световой поток. В простейшем виде коэффициент отражения можно представить:
ρ = Φr / Φi,
где Φr является отраженным потоком, а Φi представляет падающий поток.
Если на участок поверхности падает условный световой поток 1000 единиц, а измеренное отраженное излучение составляет 650 единиц:
ρ = 650 / 1000 = 0,65,
или 65%.
На практике измерение выполняют специальными приборами при определенных геометрических условиях. Результат зависит от длины волны и углов расположения источника и приемника, поэтому корректно сравнивать значения, полученные по одинаковой методике.
Для архитектурных материалов также может оцениваться светлота или коэффициент отражения видимого света. Такие показатели помогают сравнить, насколько интенсивно разные поверхности возвращают именно ту часть спектра, которую воспринимает человеческий глаз.
Светоотражающая способность и нагрев поверхности
Отражение видимого света связано с нагревом поверхности лишь частично. Солнечное излучение включает не только видимый диапазон, но также инфракрасную и ультрафиолетовую составляющие. Поэтому материал, хорошо отражающий видимый свет, не обязательно настолько же эффективно отражает всю солнечную энергию.
Для оценки нагрева кровельных и фасадных поверхностей более показательна солнечная отражательная способность, учитывающая более широкий спектр солнечного излучения. Два покрытия близкого цвета могут отличаться по способности отражать инфракрасную часть спектра из-за различного состава пигментов.
Тем не менее общий принцип сохраняется: чем больше падающей энергии поверхность отражает и чем меньше поглощает, тем меньше энергии остается для ее нагрева.
Условный пример можно рассмотреть для солнечного потока 800 Вт/м². Если поверхность отражает 70% рассматриваемого излучения, поглощенная мощность без учета дополнительных процессов составит:
800 × 0,30 = 240 Вт/м².
При отражении только 30% поверхность поглотит:
800 × 0,70 = 560 Вт/м².
Разница составляет 320 Вт/м². Это не является прямым расчетом температуры поверхности, поскольку температура также зависит от ветра, теплоотдачи, теплопроводности и других факторов, но показывает влияние доли поглощенной энергии.
От чего меняется отражающая способность
Свойства покрытия не обязательно остаются неизменными в течение всего срока эксплуатации. Пыль, атмосферные загрязнения и другие отложения меняют фактуру и цвет поверхности. Светлое покрытие после загрязнения обычно отражает меньше света, чем в чистом состоянии.
На характеристику влияют:
- цвет и химический состав пигмента;
- степень блеска покрытия;
- шероховатость и рельеф;
- загрязнение поверхности;
- изменение цвета под действием ультрафиолета;
- мелкие царапины и истирание наружного слоя.
Особенно заметны изменения на глянцевых покрытиях. Мелкие царапины нарушают гладкость поверхности и усиливают рассеивание света, поэтому первоначальный блеск постепенно уменьшается даже без значительного изменения цвета.
При выцветании ситуация зависит от состава покрытия. Изменение оттенка может сопровождаться изменением отражения в отдельных диапазонах спектра, поэтому первоначальные и эксплуатационные характеристики поверхности могут различаться.
Значение для фасадов и кровель
На фасаде светоотражающая способность прежде всего влияет на визуальное восприятие здания и распределение отраженного света. Очень глянцевые поверхности способны создавать выраженные солнечные блики, особенно если крупные панели ориентированы под близкими углами.
Матовые покрытия дают более рассеянное отражение. Благодаря этому небольшие неровности и различия в положении отдельных панелей визуально проявляются слабее, чем на поверхности с выраженным зеркальным отражением.
Для кровельных материалов значение характеристики связано еще и с поглощением солнечной энергии. Темные металлические кровли обычно нагреваются сильнее светлых при одинаковых внешних условиях, хотя точная температура определяется не одним цветом, а всем спектральным поведением покрытия.
При выборе наружного материала поэтому необходимо различать декоративную светоотражающую способность и способность отражать солнечную энергию. Первая преимущественно описывает поведение поверхности в видимом диапазоне, вторая важнее при оценке возможного нагрева.
Как учитывать показатель при выборе покрытия
Светоотражающую способность нельзя оценивать только визуально по образцу небольшого размера. На большой площади влияние блеска, направления солнечного света и ориентации панелей становится гораздо заметнее.
Для фасада важны цвет, степень блеска и характер рассеивания. Если необходимо избежать выраженных бликов, обычно предпочтительнее поверхность с более рассеянным отражением. Если задача связана со снижением солнечного нагрева, следует дополнительно оценивать характеристики покрытия во всем солнечном диапазоне, а не только его визуальную светлоту.
Следует учитывать и изменение поверхности со временем. Загрязнение, истирание и выцветание способны менять первоначальные характеристики, поэтому фактическая отражательная способность эксплуатируемого материала может отличаться от показателя нового образца.
Светоотражающая способность в итоге характеризует взаимодействие поверхности со световым излучением и показывает, какая его доля возвращается от материала. Для строительных покрытий она зависит от цвета, пигмента, блеска, фактуры и состояния поверхности. Этот показатель особенно полезен при оценке внешнего вида фасадов и кровель, однако при анализе нагрева его необходимо рассматривать вместе с отражением солнечного излучения в более широком спектральном диапазоне.
