建筑節能是我國節能工作的重點之一,而外墻外保溫已成為建筑節能的主產品。對于熱工設計時以保溫為主的地區,如嚴寒地區和寒冷地區,外墻外保溫不僅合理,而且適用,發展較快。而對于熱工設計時一般只考慮隔熱的夏熱冬暖地區,或熱工設計時以隔熱為主的夏熱冬冷地區,目前的一些外墻外保溫存在進一步完善的空間。根據房屋圍護結構太陽輻射熱平衡方程,針對不同地區的氣候特點,合理選擇和使用各種隔熱保溫涂料,組成復合體系,既保溫又隔熱,達到室內熱環境舒適和節能降耗的目的,值得業內人士的關注。
1、建筑節能涂料的隔熱保溫性能
當下,在節能減排的大環境下,建筑節能問題逐漸成為各界關注的熱點話題,建筑節能對今后國家可持續發展起著決定性作用。國家已經開始強制性地要求住宅和公共建筑必須進行節能保溫。保溫涂料作為外墻裝飾的首選,全國大部分的市場卻處于未開發狀態,市場空間巨大。
建筑物的保溫隔熱是節約能源、提高建筑物使用功能的重要途徑。我國的建筑能耗占全國能源消耗的30%~40%,而其中絕大部分主要用于建筑冬季采暖和夏季空調降溫。因而,建筑節能作為我國的基本國策和國家節能工作的重要組成部分,正日益受到政府各級部門及社會大眾的重視。建筑節能主要體現在兩個方面:保溫和隔熱,兩者都是為了保持室內具有適宜的溫度而采取的措施。保溫一般指維護結構在冬季阻止室內向室外傳熱,而使室內保持適當的溫度;而隔熱通常指維護結構在夏季隔離太陽輻射熱和室外高溫的影響,使其內表面保持適當溫度。保溫和隔熱的傳熱過程不同,評價指標不同,兩者的構造措施也不相同。
涂刷在被施工表面能起到隔熱保溫作用的涂料叫隔熱保溫涂料,按使用場合不同分為透明隔熱保溫涂料和非透明隔熱保溫涂料;按照隔熱保溫機理,可將隔熱保溫涂料分為阻隔性隔熱保溫涂料、反射隔熱涂料及輻射隔熱保溫涂料3類。阻隔性隔熱保溫涂料是通過低導熱系數和高熱阻來實現隔熱保溫的一種涂料。應用最廣泛的阻隔性隔熱保溫涂料是復合硅酸鹽隔熱保溫涂料。這類涂料是20世紀80年代末發展起來的,有不同的產品名稱,如復合硅酸鎂鋁隔熱涂料、稀土保溫涂料、涂覆型復合硅酸鹽隔熱涂料等。它是由無機和\\(或\\)有機粘結劑、隔熱骨料和引氣劑等制成的保溫涂料。復合硅酸鹽隔熱保溫涂料雖然導熱系數較低,成本也低,但干燥周期長,抗沖擊能力弱,干燥收縮大,吸濕率大,粘結強度低、裝飾效果較差等。目前主要用于鑄造模具、油罐和管道等的隔熱。這種涂料目前還不能用于外墻外保溫。將來通過改性,預期可用于外墻外保溫系統。合理選擇和使用各種隔熱保溫涂料產生舒適的室內熱環境,同時達到節能的目的。
對于夏季炎熱的中國南方,以建筑隔熱為主導方向的建筑節能,尤其是隔離太陽輻射熱,將有利于改善室內熱環境,節約空調降溫能耗。實際上,我們可以通過采取相應的措施,如加強建筑屋面和外墻隔熱,采取建筑外遮陽,提高窗戶的遮陽性能等等,都能夠達到建筑節能的目的。
在現有的節能材料中,建筑隔熱涂料因為其經濟性、使用方便和隔熱效果可靠等優勢,正逐步成為中國南方實施建筑節能的重要手段。隔熱涂料根據傳導、對流和輻射三種熱傳導機理,大致可以分為阻隔型隔熱涂料、反射型隔熱涂料和輻射型隔熱涂料。但三種隔熱涂料的隔熱機理不同,應用場合和所得到的效果也各不相同。
阻隔型隔熱涂料是通過涂料自身的高熱阻來實現隔熱的一種涂料。是屬于厚膜涂料。涂料施工時涂裝成一定厚度,一般為5~20mm,在經過充分干燥固化后,由于材料干燥成膜后熱導率很小,因此涂層具有一定的減慢熱流傳遞的能力。目前應用最廣泛的阻隔性隔熱涂料是硅酸鹽類復合涂料,這類涂料是20世紀80年代末發展起來的一類新型隔熱材料。我國有上百家研究單位和企業在進行這類涂料的研究工作,各生產廠對產品的稱呼不盡相同,如復合硅酸鎂鋁隔熱涂料、稀土保溫涂料、涂覆型復合硅酸鹽隔熱涂料等,涂料配方、施工方法各異,性能,如快干速硬、防水憎水等也各不相同,但均屬硅酸鹽系涂料?,F在這類涂料正在經歷一場由工業隔熱保溫向建筑隔熱保溫的轉變,但由于存在自身材料結構帶來的缺陷,如干燥周期長,施工受季節和氣候影響大,抗沖擊能力弱,干燥收縮大,吸濕率大,對墻體的粘結強度偏低以及裝飾性有待進一步改善等,故這類隔熱涂料較少用于外墻涂裝。
反射型隔熱涂料也稱日光熱反射涂料,是在鋁基反光隔熱涂料的基礎上發展而來,通過選擇合適的樹脂、金屬、或金屬氧化物顏、填料及生產工藝,制得高反射率涂層,反射太陽光來達到隔熱目的。利用反射型隔熱涂料的熱反射原理,將反射型隔熱涂料涂刷在建筑表面,就能夠降低建筑表面和內部溫度,尤其適用于夏熱冬冷和夏熱冬暖地區,構成低輻射傳熱結構,提高建筑結構隔熱效果,從而達到降低空調制冷能耗、節約能源的目的。
輻射型隔熱涂料與上述兩種涂料不同,此類涂料的作用機理是通過輻射的形式把建筑物吸收的日照光線和熱量以一定的波長發射到空氣中,阻擋了熱能的傳遞,減少了建筑的得熱量,從而達到良好的隔熱節能的效果。輻射隔熱涂料不同于泡沫塑料、玻璃棉等多孔性阻隔式保溫材料。白天太陽能經過屋頂和墻壁中的阻隔式保溫材料不斷傳入室內和結構中,即使晚上室外溫度降低,室內和結構中的熱量也不能馬上散去。而輻射隔熱涂料卻能夠以熱發射的形式將吸收的熱量輻射出去,從而使室內與室外以相似的速率降溫。
2、隔熱保溫涂料的性能特點及應用領域
保溫涂料是一種新型的保溫材料,該產品由優質天然礦物質添加化學添加劑和高溫粘劑,經過制漿,入模、定型、烘干、成品、包裝等工藝制造而成。本產品是集封閉微孔結構與網狀纖維結構為一體的優質高效保溫材料。
在使用溫度范圍內,可長期使用,不易老化、不變質、無毒無味、保溫性能長期不減,具有體輕、導熱系數小,隔冷、隔熱、防震、吸音等特點,可廣泛用于冶金、化工、石油、船舶、紡織、醫藥、交通、熱電、建筑等行業中,便于施工,不污染環境,不刺激皮膚,施工無損耗等特點。在高溫管道、設備、容器的外表面噴涂,可以有效抑制熱輻射和熱量的損失,經測試:在工業窯爐外表面僅涂6mm厚的高溫隔熱保溫涂料就可以減少熱量損失30%以上,涂刷在窯爐內壁會比任何材料表面平整光滑和火焰紅外線反射功能,減少爐壁的吸熱,使爐膛的火焰溫度生高。在零下30℃的箱體涂10mm厚的高溫隔熱保溫涂料,24小時箱體里的溫度不低于0℃。另外該高溫隔熱保溫涂料氯離子含量為零,還可防止空氣或工藝中濕的氯化物進入, 接觸金屬表面,不會導致金屬焊接的焊縫脆化。涂料的絕緣系數很高,有很好的高溫下絕緣效果。
保溫涂料具有極好的耐候性能:導熱系數低、保溫性能穩定、軟化系數高,耐凍融、抗老化。采用柔軟性抗裂技術,各層材料彈性模量變化指標相匹配逐層漸變,允許變形與限制變形相結合,能夠隨時分散和消解變形應力。
基層變形適應性強,有效地防止墻面裂縫的產生;體系無空腔,抗負風壓能力強,適用于多層及高層建筑;透氣性好,呼吸功能強,既有很好的防水功能,又能排解保溫層的水分;耐火等級為B1級。
施工方便,采用預混合干拌及輕骨料分裝技術可避免施工現場稱量不準的問題。能多點多層面施工速度快;糾偏能力較強。對平整不高的結構施工適應性好,能夠有效地對局部偏差實施裝飾糾正。 綜合造價較低。
隨著世界經濟的復蘇,并快速發展,我國對耐高溫隔熱材料將要發生巨大的變化,傳統的耐高溫隔熱材料已很難滿足行業使用要求?,F在耐高溫隔熱保溫涂料作為高科技隔熱材料的代表,他的技術性和應用性指標如何,將會影響相關一系列產業的節能和升級改造。這就要求保溫隔熱涂料必須具備以下特點:一是耐溫高,采用無機納米陶瓷微珠和特制高溫溶液,耐溫可以長時間達到1800℃;二是導熱系數低,耐高溫隔熱保溫涂料的導熱系數只有0.03W/m.K,能有效抑制各種傳導熱和輻射熱,隔熱保溫抑制效率可達90%左右,可抑制高溫物體和低溫物體的熱輻射和熱量的傳導散失,對物體熱量可保持70%不散失。ZS-1耐高溫隔熱保溫涂料在1100℃的物體表面涂上8mm厚,物體表面的溫度就能從1100℃降低到100℃以內;三是無機水性環保涂料,原料100%采用無機材料精加工而成,水性涂料,常溫、高溫下無任何氣體產生,無任何有害氣體揮發;四是絕緣耐壓好,ZS-1耐高溫隔熱保溫涂料中的陶瓷微珠和靜態空氣包絕緣等級可以達到一級,涂料硬度可以達到6H,耐壓強度可以承受80兆帕以上;五是涂料阻燃防火等級高,由于ZS-1耐高溫隔熱保溫涂料耐溫高,選用無機材料,無燃點閃點,無任何有害氣體產生,可以用在窯爐內壁上常年耐火燒烤,防火等級達到A級。預計在未來十年里,耐高溫隔熱涂料在工業、軍事、民用領域有很廣泛的應用,隨著涂層技術的深入研究與發展,以及對涂料各方面性能的進一步了解,耐高溫隔熱涂料必將具有更佳的使用意義。
3、建筑節能隔熱保溫涂料的主要性能指標
據了解墻體、屋面的保溫性能用傳熱系數K值來衡量,它的含義是圍護結構兩側空氣溫度差為1O℃,單位時間內通過單位面積傳遞的熱量,K值越小,保溫性能越好。隔熱性能可以用D值表示,它是表征圍護結構對溫度波衰減快慢程度的指標。D值越大,說明對周期性溫度波的衰減能力大,墻體和屋面內表面的溫度波動小,即在夏季的隔熱性能好,空調房間的室溫波動也可相應減小。保溫涂料的性能指標主要有:熱導率、容重、最高使用溫度、抗壓強度、含水率、線膨脹系數、抗折強度和PH值等。
熱導率即導熱系數。保溫涂料傳遞熱量的性質稱為導熱性。它是保溫涂料傳遞熱量能力大小的參數,反映了涂料的導熱能力,是保溫涂料的主要熱物理特性。熱導率與涂料的其他一些物理性能\\(如密度和含水率\\)密切相關,還與涂料的內部結構有關,也與保溫層尺寸有關。
在溫度為100℃時經過烘干且呈松散狀態的保溫涂料,其單位體積的質量即為涂料的容重。它存在一個最佳容重值的問題,即在最佳容重下,它才具有較小的熱導率和較好的保溫效果。在工程中為節約能源和減少保溫管道支吊架結構荷重,應盡量采用容重小的保溫涂料。稱之為高效的保溫涂料的容重不得大于100KG/M3。最高使用溫度是指保溫涂料長期安全可靠地工作所能承受的極限溫度。一般保溫涂料的使用溫度是指保溫涂料在該溫度下長期使用,其理化性能穩定,符合設計和運行的技術要求。保溫涂料的耐溫越高,阻燃防火性就越高,志盛威華的保溫涂料可以長期耐溫達到1800℃,可以在高溫窯爐內壁上保溫隔熱??箟簭姸仁峭苛鲜艿綁嚎s力作用而破損時,每單位原始橫截面上承受的最大壓力負荷。涂料的抗壓強度與加工工藝、涂料孔隙率等有密切關系?!对O備及管道保溫技術導則\\)\\)\\(GB4272—92\\)規定硬質制品抗壓強度不應小于0.33MPA。對于軟質、半硬質及松散狀保溫涂料,一般受到壓縮荷載時不會損壞,因此抗壓強度未作規定??拐蹚姸仁峭苛显谑艿綇澢摵勺饔孟缕茐臅r,單位面積上所受的力偶矩。水、水汽是很好的導熱體,保溫涂料的含水率越低,保溫性就越好。保溫涂料吸收水的性質稱為吸水性。涂料單位體積吸水的程度用吸水率來表示。保溫涂料的吸濕性,對其保溫效果有很大的影響,吸收的水蒸氣遇冷會凝聚成水或結成冰,從而大大地提高了其熱導率,甚至引起涂料開裂,破壞保溫結構。另外,為了降低保溫涂料吸收的水分,除了在施工中應注意防水外,還可以適當地在保溫涂料中加入憎水劑,如憎水礦棉板和憎水珍珠巖等。用空心微珠的生產的保溫涂料含水率是最低的。保溫涂料受熱時的膨脹特性可用線膨脹系數表示。保溫涂料的線膨脹系數與涂料的熱穩定性有密切的關系。如涂料的線膨脹系數較大,則保溫結構受熱后,內部因變形會產生較大的應力,當溫度變化劇烈時,保溫結構便會受到破壞。設計保溫結構時,應根據涂料的線膨脹系數的大小預留一定尺寸的膨脹縫。
保溫涂料的防火性能可用燃燒性能、煙密度、毒性指標等表示。目前的涂料都具有一定的防火性能,屬不燃物,高溫時不會產生有毒氣體。耐高溫保溫涂料,采用耐高溫溶液,耐溫1800℃,水性無機環保涂料,常溫高溫下無任何揮發物產生,防火等級完全可以達到AAA級。涂層導熱系數都只有0.03W/m.K,能有效抑制并屏蔽紅外線的輻射熱和熱量的傳導,隔熱保溫抑制效率可達90%左右,可抑制高溫物體的熱輻射和熱量的傳導散失,絕緣、耐壓、固化后可再加工,涂刷不規則物體方便。
保溫涂料的吸聲系數:即涂料吸收的聲能與入射聲能的比值。這個指標對設備、建筑的噪聲有相當影響。如建筑物的空調系統,通過設備、管道的復合保溫,選用吸聲系數高的涂料,由于消聲將大大降低噪聲的危害。
4、建筑節能隔熱保溫涂料的主要類型
隨著中國社會經濟的快速發展,能源消耗量與日俱增,然而,我國人均能源儲備遠低于世界平均水平,能源緊缺的問題將越來越嚴峻。因此,近年來國家積極推動各行業大力發展節能產品,以減緩能源消耗速度,來維持中國經濟的快速可持續發展。由于建筑物能量損耗而消耗的能源數量巨大,近年來,建筑節能越來越受到人們重視。
建筑涂料作為一種重要的建筑材料,推行節能功能涂料對節約資源、促進社會經濟可持續發展有重要意義。
建筑使用過程中的能耗主要包括建筑采暖、空調、熱水供應等方面,各部分能耗大體比例為:采暖空調占65%,熱水供應占15%,電氣占14%,炊事占6%。采暖空調節能降耗首當其沖。
近年,中國大力推廣綠色建筑,對新建住宅要求采取隔熱保溫措施。針對目前國家的環保節能要求,建筑隔熱保溫涂料因經濟、施工方便和隔熱效果好等優點越來越受到人們的青睞,發展前景光明,將有望促進涂料市場和隔熱材料應用領域的拓展。建筑隔熱涂料產品能夠降低冬季采暖能耗,兼顧降低夏季降溫能耗,大幅度降低外墻傳熱系數,節能水平達到國際先進水平,并填補國內墻體保溫材料的空白,使當前新舊建筑物均能達到政府的節能要求。根據建筑隔熱涂料隔熱機理和隔熱方式的不同,可分為阻隔性隔熱涂料、反射隔熱涂料及輻射隔熱涂料三類。
阻隔性隔熱涂料是通過對熱傳遞的顯著阻抗性來實現隔熱的涂料。熱傳遞是通過對流、輻射及分子振動熱傳導3 種途徑來實現的。 應用最廣泛的阻隔性隔熱涂料是硅酸鹽類復合涂料,這類涂料是 20 世紀 80年代末發展起來的一類新型隔熱材料。我國有上百家研究單位和企業在進行保溫涂料的研究工作,各生產廠對產品的稱呼不盡相同,如復合硅酸鎂鋁隔熱涂料、稀土保溫涂料、涂覆型復合硅酸鹽隔熱涂料等,涂料配方、施工方法各異,性能如快干速硬、防水憎水等也各不相同,但均屬硅酸鹽系涂料。主要由海泡石、蛀石、珍珠巖粉等無機隔熱骨料、無機及有機粘結劑及引氣劑等助劑組成。經過機械打漿、發泡、攪拌等工藝制成膏狀保溫涂料。酸鹽復合隔熱涂料國家標準,為硅酸鹽隔熱涂料的生產和應用提供了一個可供參照的技術標準。受歷史和社會經濟條件等因素的影響,成本較低的阻隔性隔熱涂料在我國的發展已達到世界先進水平,但主要用作工業隔熱涂料,如發動機、鑄造模具、貯油罐等的隔熱涂層等。目前這類涂料正在經歷一場由工業隔熱保溫向建筑隔熱保溫的轉變,但由于存在自身材料結構帶來的缺陷,如干燥周期長,施工受季節和氣候影響大,抗沖擊能力弱,干燥收縮大,吸濕率大,對墻體的粘結強度偏低以及裝飾性有待進一步改善等,故這類隔熱涂料較少用于外墻涂裝。
反射隔熱涂料:節能高反射隔熱涂料(水性)是在鋁基反光隔熱涂料的基礎上發展而來,通過選擇合適的樹脂、金屬或金屬氧化物顏、填料及生產工藝,制得高反射率涂層,反射太陽光來達到隔熱目的。夏季陽光照在建筑物屋頂上,頂樓房間的室內溫度要比樓下房間高出 3~5℃。許多發達國家中,噴淋裝置、空調、冷氣機和電風扇等降溫制冷設備所耗用的能量,占全年總能耗的 20%以上。在我國,這些設備消耗的能量則更多。采用太陽熱反射涂料則可克服或緩解這些問題,因此具有廣闊的發展前景,是能為市場所接受的產品。這種產品現已用于建筑業的鋼結構屋頂和玻璃幕墻等,起到阻止熱傳導,降低暴露在太陽熱輻射下裝備的表面溫度和內部環境溫度,改善工作環境,提高安全性等作用。據測算,使用太陽熱反射涂料可以節約 15%~20%的空調費。它的性能特點決定了其目標市場在石油化工領域、糧儲倉庫部門、建筑業及車輛、船舶的制造業等方面,市場范圍相當廣泛。反射隔熱涂料采用進口固體丙烯酸樹脂作為基料,利用特種材料,如“空心微珠”等組合形成高太陽熱反射漆膜,不僅具有工業、建筑涂料的防腐裝飾功能,同時起到了極佳的降溫隔熱作用??招奈⒅樘盍蠈t外光的反射比遠遠高于普通填料。玻璃微珠與陶瓷微珠的反射比相近,但陶瓷微珠的貯存穩定性差,空心玻璃微珠保溫涂料較穩定。
輻射隔熱涂料:降溫快輻射隔熱涂料是通過輻射的形式把建筑物吸收的日照光線和熱量以一定的波長發射到空氣中,從而達到良好隔熱降溫效果的涂料。其中的關鍵技術是制備具有高熱發射率的涂料組分。研究表明,多種金屬氧化物,如 Fe2O3、Mn02、C0203、CuO 等具有反型尖晶石結構的摻雜型物質具有熱發射率高的特點,因而廣泛用作隔熱節能涂料的填料。人們詳細研究了紅外輻射的原理,并通過在硅酸鹽結晶相中加入 Al2O3,Vi02 等金屬氧化物細粉作為填料而研制出的紅外輻射涂料在 5~15μm 波段內輻射紅外線的能力在 85%以上。 輻射隔熱涂料不同于玻璃棉、泡沫塑料等多孔性低阻隔性隔熱材料,因這些材料只能減慢但不能阻擋熱能的傳遞。白天太陽能經過屋頂和墻壁不斷傳人室內空間及結構,一旦熱能傳入,就算室外溫度減退,熱能還是困陷其中。而輻射隔熱涂料卻能夠以熱發射的形式將吸收的熱量輻射掉,從而促使室內與室外以同樣的速率降溫。
薄層隔熱反射涂料:選擇耐候性好、韌性好、耐溫較高、成膜性好的基料,加入輕質、孔隙率高、熱絕緣系數大的絕緣填料及反射率高、表面光潔的反射填料,并輔以合適的分散劑、阻燃劑、成膜助劑等,研制成的薄層隔熱反射涂料的熱反射率可達85%以上,可用于成品油罐及低溫容器的隔熱保溫。
真空絕熱保溫涂料:真空狀態能使分子振動熱傳導和對流傳導兩種方式完全消失,為此采用真空的填料以制備性能優良的保溫涂料成為當前研究的熱點之一。美國推出利用太空科技的 ASTEC 陶瓷絕熱涂料在建筑物內使用,施以薄層即可有效地增強隔熱保溫效果,秋天可使室溫提高2.8~4.4℃,夏天可使室內降低同樣的溫度,該涂料也具有較長的使用壽命。如一種由極微小的真空陶瓷微珠和與其相適應的環保乳液組成的水性涂料,它與墻體、金屬、木制品等基體有較強的附著力,直接在基體表面涂抹 0.3mm左右即可達到隔熱保溫目的。
技術的進步刺激了各種節能材料的涌現,促進了節能功能涂料的發展。其中,隔熱保溫涂料作為節能功能涂料的典型,受到業內人士的普遍關注并取得明顯的發展。
隔熱保溫涂料的主要作用是阻止自身熱量的散失和阻止外界太陽能量的侵入。由于中國的地域寬廣,對隔熱保溫涂料的需求有所不同,北方寒冷地區要求保溫效果明顯的材料,減少室內自身熱量的散失,因此外墻保溫材料在北方地區有作用明顯。南方地區光照強、氣溫高,因此需要隔熱效果好的涂料,以阻止外界太陽能量的侵入。
目前市場上的保溫隔熱涂料主要分兩大類,一類以厚質的外保溫系統為代表,利用降低熱傳遞的阻隔原理,效果明顯,另外還有傳統的硅酸鹽類復合涂料也是利用這一原理;另一類是薄層涂料,利用減少太陽光吸收的原理減少外界太陽能量的侵入。外保溫系統使用厚質材料發展比薄層隔熱涂料早些,目前已有一些成功的生產企業和工程案例,薄層隔熱涂料起步相對較晚,市場上同類產品效果參差不齊,但南方市場發展應用前景廣闊。涂料行業作為高能耗產業之一,有責任也有能力為降低建筑能耗、節約資源、促進社會經濟可持續發展作出更大的貢獻。
5、建筑節能隔熱保溫涂料的應用
隨著中國社會經濟的快速發展,能源消耗量與日俱增,然而,我國人均能源儲備遠低于世界平均水平,能源緊缺的形勢將越來越嚴峻。因此,近年來國家積極推動各行業大力發展節能產品,以減緩能源消耗速度,來維持中國經濟的快速可持續發展。
建筑涂料作為一種重要的建筑材料,推行節能功能涂料對節約資源、促進社會經濟可持續發展有重要意義。由于建筑物能量損耗而消耗的能源數量巨大,近年來,建筑節能越來越受到重視。
根據自然界中熱量傳遞\\(對流、輻射、傳導\\)的三種方式,可以把建筑保溫隔熱涂料相應地分為阻隔型建筑保溫隔熱涂料、反射型建筑保溫隔熱涂料、輻射型建筑保溫隔熱涂料和復合型多功能保溫隔熱涂料4種。這4種涂料的保溫隔熱機理各不相同,因此應用場合和所得到的保溫隔熱效果也各不相同。在以隔熱涂料為飾面的外墻外保溫系統,隔熱涂料和外墻外保溫的組合,由導熱系數低的EPS、XPS等材料承擔保溫作用,由隔熱涂料和其他材料一起承擔隔熱作用,能很好滿足夏熱冬冷和夏熱冬暖地區外墻保溫和隔熱要求。采用反射隔熱涂料就是一個很好的選擇。將不同的隔熱涂料和保溫材料組合,制成既隔熱又保溫的外墻外保溫體系。試驗得出,空調負荷與隔熱涂層的反射率和發射率作用之和成反比。據估算,該體系空調負荷節能20%~30%。太陽能對建筑物熱環境和能耗有著十分重要的作用。
根據波長的長短,太陽光可以分為紫外線、可見光和紅外線,紫外線的波長小于400nm,約占太陽總能量的5%;可見光波長在400~760nm,約占太陽總能量的45%;而紅外線的波長大于760nm,約占太陽總能量的50%??梢?,太陽能主要集中于可見光區和紅外區。太陽輻射熱通過向陽面,特別是東、西向窗戶和外墻以及屋面進入室內,從而造成室內過熱,因此這些部位也是建筑物夏季隔熱的關鍵部位。外表面涂膜的反射率越高,外表面反射的太陽熱量就越多,而吸收的太陽熱量就越少,也就是說,向室內傳導的熱量就越少,夏天空調負荷就越低。如果反射隔熱涂料的太陽光反射比為80%,則房屋圍護結構得熱就只有20%。發射主要是長波輻射,即以紅外的形式把熱量發射出去。對于某些光譜帶,如8.0~13.5μm,存在大氣窗,即大氣中CO2和水蒸氣等對這些光譜帶的光是不吸收的,它們會無阻礙地通過大氣,而被發射至大氣外層。這不僅有利于隔熱,還對解決熱島效應有好處。例如夏天涂膜外表面溫度為47℃,則對應最大光譜輻射力的波長約為9.06μm,因此發射的紅外基本在8.0~13.5μm光譜帶范圍內。外表面涂膜的發射率越高,其結果向室內傳導的熱量也就越少,降溫能耗就越低,即越節能。環保越來越引起世界各國的重視,保溫涂料的研制應沿循涂料發展的潮流,向水性、環保的方向發展,避免使用環保法規中禁用的有害物質。提高產品性能,擴大品種規格,降低成本,以滿足不同用戶的需要。如復合硅酸鹽保溫涂料應向快速固化、憎水、提高黏結強度、降低密度、低溫施工、降低成本和用于建筑節能等方向發展。
在夏季,艷陽高照的情況下空氣中溫度一般都保持在30℃以上,建筑外表因為長時間受到太陽的照射而引起表面溫度持續升高。一般來說,水泥、混凝土、瓷磚、金屬、保溫磚、玻璃等建筑外表的溫度可以達到40~50℃之間,而彩鋼板、防水材料上溫度可以達到60℃,達到燙人的溫度。在這樣的高溫下,人們在室內居住或者是在廠房車間或者倉庫等一類地方工作的時候,氣溫必然會升高,進而影響到人們正常的生活和工作。而且高溫情況下,對于材料的存放,設備的安全也容易造成影響,甚至有可能埋藏著爆炸等極大的安全隱患。溫度高就需要降溫,夏天一般室內降溫都是開空調進行降溫。這樣一來又會造成極大的能源浪費。
一種保溫效果良好的涂料往往是兩種或多種隔熱機理同時起作用。各種保溫涂料各有其優點,因此可考慮將它們綜合起來,充分發揮各自的特點,進行優勢互補,研制出性能優良的復合型保溫涂料。不同使用條件對保溫涂料會有一些特殊的要求,研制耐高溫、保冷、防水、防火、防腐蝕、抗氧化、抗輻射、減振等多種功能結合的涂層,將更具吸引力和競爭力。
據了解,現在南方大部分城市都開始使用隔熱涂料進行新房建設和節能改造,隔熱的效果都很好。據報道,廣西綠桂公司生產的ynmt亞納米特漆對工廠廠房進行隔熱、翻新維護后,由市質量安全監督檢測站進行檢查,鐵皮屋頂的溫度由噴涂前的64.78℃降低到47.19℃,學校宿舍樓的隔熱工程噴涂后比噴涂前降溫31℃。目前,ynmt亞納米特隔熱涂料正逐漸進入百姓家庭。
低輻射傳熱涂料、高效薄層隔熱防腐一體化涂料、真空絕熱涂料等是保溫涂料研制的另一方向。含有納米或亞納米微孔結構的涂膜及采用納米材料制得的涂膜將是下一階段保溫涂料發展的熱點之一。作為一種最具市場應用潛力的新興科學技術,納米技術的發展為保溫涂料的研究提供了前所未有的機遇和可能性。
6、結束語
同傳統的外墻外保溫建筑節能體系相比,建筑隔熱涂料更適合中國南方高溫、高濕、多雨、夏季時間長的特點,能夠降低施工綜合造價,提高建筑的穩定性和耐久性。是適合中國南方建筑節能要求的新型節能材料。將不同的隔熱保溫涂料和保溫材料組合,制成既隔熱又保溫的外墻外保溫系統,或制成以隔熱為主的外墻外保溫系統,以滿足夏熱冬冷地區和夏熱冬暖地區等的建筑節能需要。
這也是外墻外保溫的發展趨勢。同時我們也可以看到,建筑隔熱涂料的使用已經超出地域及形態限制,建筑新型“冷”技術格局正在形成和發展之中。建筑隔熱涂料的特殊性能,具有顯著的經濟效益、環境效益和重要的社會效益。建筑隔熱涂料的發展應用必定能夠為建筑節能事業提供有效的保障。