SRI : Solar Reflectance Index

Qu’est-ce que le SRI ?

Le SRI, ou « Solar Reflectance Index » est un indice permettant de classer les revêtements (peintures, enduits, …), en fonction de leur aptitude à ne pas s’échauffer sous le rayonnement solaire.

La norme ASTM E1980 donne la méthode pour calculer le SRI pour des surfaces opaques horizontales à pente faible dans des conditions standards d’ensoleillement et de vent, pour des surfaces dont l’émissivité est supérieure à 0,1.

Cette méthode consiste à classer thermiquement les revêtements par un indice variant entre 0 et 100.

Un revêtement avec un SRI proche de 0 correspond à une surface qui va préférentiellement capter la chaleur, tandis qu’avec un SRI proche de 100, la surface se comporte comme un miroir vis-à-vis de la chaleur solaire.

Pour effectuer le calcul du SRI, on doit donc mesurer l’albédo, qui est le facteur de réflexion solaire (déterminé selon la norme ASTM E903 par exemple), ainsi que l’émissivité de la surface, propriété qui conditionne les échanges thermiques par rayonnement.

Procédure de calcul

Hypothèses :

  • L’air ambiant est à 310 K soit 33°C.
  • La température de rayonnement du ciel Sky est fixée à 300 K soit 23°C.
  • Le flux solaire est fixé à 1000 W.m-2.

Bilan thermique

La surface échange de l’énergie avec l’environnement, que l’on décompose en différents flux :

  • ΦSA est le flux solaire absorbé par unité de surface en W.m-2,
  • ΦS est le flux solaire total incident par unité de surface en W.m-2 (valeur standard : ΦS= 1000 W.m-2),
  • ΦC est le flux échangé par convection avec l’air ambiant en W.m-2,
  • ΦR est le flux échangé par rayonnement avec l’environnement en W.m-2.

Modélisation des flux :

  1. La surface absorbe une partie du flux solaire :
    ΦSA=α∙ΦS

    où : α le facteur d’absorption solaire (α=1−a), a l’albédo de la surface.

  2. Les échanges radiatifs sont déduits de la loi de Stefan-Boltzmann :
    ΦR=ε∙σ∙(S4Sky4)

    où : ε est l’émissivité de la surface, σ la constante de Stephan-Bolzmann, S est la température de la surface, Sky est la température de rayonnement du ciel.

  3. La surface échange par convection avec l’air ambiant :
    ΦC=ℎC∙(SA)

    S est la température de la surface, A la température de l’air ambiant, C le coefficient d’échange convectif.

Calcul du SRI :

Le SRI se calcule pour trois conditions de vent, soit trois vitesses d’air, et donc trois valeurs de ℎC différentes :

Les résultats doivent être fournis pour les trois conditions de vent. Le SRI varie peu en fonction du vent pour des revêtements ayant une forte émissivité.

La température de la surface est calculée en résolvant le bilan thermique :

ΦSACR

On calcule ensuite la température d’équilibre théorique d’une peinture noire à laquelle on attribue un indice de 0 et une peinture blanche à laquelle on attribue un indice de 100 :

  • La peinture blanche de référence est une peinture d’albédo égal à 80 % et d’émissivité de 0,9.
  • La peinture noire de référence est une peinture d’albédo égal à 5 % et d’émissivité de 0,9.

En connaissant la température TS, la surface noire de référence TB et la surface blanche de référence TB, on en déduit le SRI par la formule suivante :

ATTENTION ! Le SRI peut dépasser la valeur de 100 pour des peintures plus réfléchissantes que la peinture blanche standard, et peut même être négatif pour des revêtements noirs ou très peu émissifs (comme les métaux par exemple).