Winkelabhängige integrale Reflexion (gerichtet/gerichtet)

Da, wie bereits in Kapitel 7.1.3 erwähnt, die experimentelle Bestimmung der Rich-tungscharakteristik ^∆ , mit hohem Zeitaufwand verbunden ist, wurde auch bei den Innenraum Wandfarben nur eine repräsentative Auswahl untersucht: die Mineral-farbe aufgrund seiner hohen UV-Reflektivitäten, ELF-Weiß aufgrund seiner niedrigen

Werte und aufgrund des möglichen Vergleichs mit seinem wZ5-kolorierten Pen-dant, sowie zwei verschiedene Glanzgrade.

Abb. 7.10 Richtungscharakteristik der Mineralfarbe, experimentell bestimmt mit drei verschiedenen Messprotokollen ( Kapitel 5.3.3). Die gestrichelte Linie gibt das winkelabhängige Reflexionsverhalten eines idealen Lambert-Reflektors wieder.

Abb. 7.10 zeigt die winkelabhängige Richtungscharakteristik der Mineralfarbe, die im Rahmen der Messgenauigkeit als idealer Lambert-Reflektor betrachtet werden kann.

Zwischen den untersuchten Wellenlängenbereichen gibt es bei den verwendeten Messprotokollen quasi keine Unterschiede im ^∆ , Verhalten.

Eine vergleichbare Richtungscharakteristik besitzt auch ELF-Weiß, Abb. 7.11 (a), welches mit denselben Messprotokollen untersucht wurde. Die ^∆ , Werte ihrer Kolorierung mit wZ5 in (b) liegen ebenfalls nahe am ideal diffusen Verhalten, wobei ähnlich wie bei wZ1 in Abb. 7.6 (a) das 2 Messprotokoll und hier insbe-sondere bei und von der idealen Kosinusfunktion abweicht und eine winkel-unabhängige Charakteristik ^, 0,94 vorliegt. Die verminderten ^∆ , 0 Werte könnten aus einer unzureichenden Maximalwertnormierung resultieren.

Abb. 7.11 Vergleich der winkelabhängigen Reflexionen (a) von ELF-Weiß mit (b) seinem mit wZ5 (maximal) koloriertem Pendant. Gestrichelte Linien visua-lisieren ideal diffuse, die durchgezogene Linie unabhängige Reflexion mit ^, 0,94.

Abb. 7.12 Ergebnisse der experimentellen Untersuchung zur Richtungscharakteristik

∆ , einer (a) seidenmatten und einer (b) glänzenden PU-verstärkten ELF-Wandfarbe, vgl. mit Abb. 7.9 (c) und Tab. 7.3. Die gestrichelten Li-nien geben cos wieder, die durchgezogenen Funktionen sind Gauß-Kurven mit Parametern gemäß Gl. (4.32).

Bei der Untersuchung des Einflusses zweier verschiedener Glanzgrade auf die win-kelabhängigen Reflexionseigenschaften fällt zunächst auf, dass bei der seidenmatten ELF-Wandfarbe in Abb. 7.12 (a) im UV-Bereich eine, wenn auch geringe ( 1,2), spiegelnde Richtungscharakteristik zu erkennen ist, wohingegen für sichtbare bzw.

infrarote Strahlungsanteile Lambertsches Verhalten vorliegt. Wie zu erwarten, erhöht sich die spiegelnde Eigenschaft mit zunehmendem Glanzgrad und bei der glänzen-den ELF-Farbe ist nicht nur , 1,9, sondern auch im VIS- und IRA-Spektralbereich zeigt sich spiegelnde Reflexion, allerdings nur bis etwa | | ≲ 45°.

Für größere Winkel befindet sich ^, , 45° näher an der normierten Kosi-nusfunktion (Lambertsches Verhalten).

Tab. 7.4 Fazit Innenraum Wandfarben

spektrale Reflektivität

 UV-Reflexion maximal bei der Mineralfarbe:

17,3 %, 2,9 %

 Werte um 15 % möglich

 Kolorierung probates Mittel zur Modifikation

 kein signifikanter Einfluss des Glanzgrades Richtungscharakteristik

 ideal diffus, spiegelnd, unabhängig sowie Mischformen möglich

 Glanzgrad korreliert nur mit ^∆ ,

7.3 Metalle

Es ist bekannt, dass viele Metalle aufgrund ihrer glänzenden Oberfläche eine gerich-tete Reflexionscharakteristik besitzen. Wie hoch dabei die Anteile der einzelnen spektralen Bereiche sind, soll anhand des Reflexionsverhaltens ^∆ , von Alu-minium und Baustahl untersucht werden. Auch der Einfluss einer Lackschicht bei

-90°

Aluminium bzw. einer Oxidschicht bei Baustahl auf das Reflexionsverhalten sind inte-ressante Variationsparameter. Feldgonioreflektometrische Untersuchungen der Oberfläche einer Schweißapparatur (Stromquelle) liefern den Praxisvergleich.

7.3.1 Aluminium

Die Untersuchungsergebnisse sowohl zu den spektralen Reflektivitäten als auch zu den spektralbereichsspezifischen winkelabhängigen Reflexionen in Form des Refle-xionsverhaltens ^∆ , sind für eine unbehandelte, glänzende Aluminiumoberflä-che (a, b) sowie blau lackiertes Aluminium (c, d) in Abb. 7.13 dargestellt.

Dabei ist die stark spiegelnde Richtungscharakteristik des glänzenden Aluminiums keine Überraschung, die fast 40%ige mittlere UV-Reflexion ist allerdings sehr hoch und führt zu einer aktinischen Reflektivität von 7,8 %. Im sichtbaren Spektral-bereich ergibt sich aus der mittleren 65%igen VIS-Reflektivität ein Blaulicht-gewichtetes 10 %. Diese beiden Werte verdeutlichen das hohe Gefährdungspo-tential von Aluminium, über reflektierte Strahlungsanteile zu einer schnelleren EGW-Überschreitung beitragen zu können.

Durch Auftragung eines blauen Lacks ergibt sich ein grundlegend geändertes Verhal-ten: Nicht nur die mittleren bereichsspezifischen Reflektivitäten sind erheblich gerin-ger (als Resultat unterschiedlicher -Kurven), auch die Richtungscharakteristiken sind verschieden und reichen von der gerichteten Reflexion im UV-Spektralbereich

Abb. 7.13 (a, c) Spektrale Reflektivitäten und (b, d) Reflexionsverhalten ^∆ , , Gl. (4.33), einer glänzenden sowie einer blau lackierten Aluminiumoberflä-che. Berechnete mittlere Reflektivitäten , Gl. (4.25), visualisiert durch farbige Doppelpfeile, und gewichtete Reflektanzen, Gl. (4.26), sind in (a, c) hinzugefügt. In (b, d) sind zusätzlich normierte Kosinusfunktionen (gestri-chelt) und nach Gl. (4.32) angepasste Gauß-Kurven (durchgezogen) mit Parametern abgebildet.

-90°

200 300 400 500 600 800 1000 1500 2000 2500 200 300 400 500 600 800 1000 1500 2000 2500

Reflexionsverhalten ^(_i,_r) (%)

bis zu vorwiegend diffuser Reflexion von IRA-Strahlung. Demnach bestimmen aus-schließlich die Eigenschaften des verwendeten Lackes das Reflexionsverhalten der untersuchten Probe. Bei sehr dünner Auftragung des Lackes ist ein Einfluss des Un-tergrundes, also hier von Aluminium, allerdings nicht auszuschließen.

7.3.2 Baustahl

Die wellenlängenabhängigen Reflektivitäten einer gebürsteten und einer oxidierten Baustahloberfläche zeigen bezüglich ihres spektralen Verlaufs große Ähnlichkeiten untereinander und auch mit von Aluminium, siehe Abb. 7.14 (a) und (c). Die mittleren Reflektivitäten sind allerdings sowohl beim gebürsteten als auch in wesent-lich größerem Maße beim oxidierten Baustahl deutwesent-lich kleiner als bei Aluminium.

Dementsprechend fallen auch die biologisch wirksamen Anteile mit 6,0 % und 6,2 % (gebürstet) bzw. 2,0 % und 2,7 % (oxidiert) geringer aus.

Trotz dieser großen Unterschiede in den aus -Kurven berechneten Werten sind die Richtungscharakteristiken von gebürstetem und oxidiertem Baustahl identisch.

Abb. 7.14 Ergebnisse der Reflexionsuntersuchungen an (a, b) gebürstetem und (c, d) oxidiertem Baustahl. In den Abbildungen (a) und (c) sind die jeweili-gen spektralen Reflektivitäten zusammen mit , Gl. (4.25), und den ge-wichteten Reflektanzen und , Gl. (4.26), dargestellt. In (c) ist zusätz-lich von Aluminium aus Abb. 7.13 (a) als gestrichelte Linie hinzuge-fügt. Die Kombination aus spektralbereichsspezifischer Reflektivität und Richtungscharakteristik, das Reflexionsverhalten ^∆ , , ist für beide Baustahloberflächen in (b), respektive (d) abgebildet. Gestrichelte Linien visualisieren Lambertsches Reflexionsverhalten, die Anpassung einer Gauß-Funktion an die jeweiligen Datensätze, Gl. (4.32), ist als durchgezo-gene Linie wiedergegeben.

-90°

200 300 400 500 600 800 1000 1500 2000 2500 200 300 400 500 600 800 1000 1500 2000 2500

Reflexionsverhalten ^(_i,_r) (%)

Hierbei ist anzumerken, dass durch das Bürsten der Baustahloberfläche explizit kein polierter Zustand erreicht werden sollte, da dies nur auf wenige Arbeitsplätze mit Ex-position gegenüber optischer Strahlung zutrifft. Ohne Messung der tatsächlichen Oberflächenrauigkeit kann es möglich sein, dass das Bürsten im Vergleich zur Oxid-schicht keine Verringerung der Rauigkeit bewirkte. Ein Messgerät zur Bestimmung der Oberflächenrauigkeit stand während der Projektdurchführung nicht zur Verfü-gung.

Tab. 7.5 Fazit Metalle

Aluminium  7,8 %, 10 %, gerichtete Reflexion

 Lack bestimmt ^∆ ,

Baustahl  ähnlich dem von Aluminium

 ^∆ , identisch für gebürstet und oxidiert