PDF《建筑节能涂料的研究与发展趋势》

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36 Technical Exchange 技术交流建筑专栏建筑节能涂料的研究与发展趋势 能源消耗是当今世界面临的重大难题,尤其是20 世纪70年代能源危机的出现使节能减排成为世界各行 业急于解决的首要问题.

据统计,各项建筑能源消耗 占能源总耗的三分之一,在中国430亿m2 的建筑中, 99%属于高能耗建筑,即使是新建筑,仍有95%以上 是高能耗建筑,单位面积采暖能耗是国际上气候条件 相近国家的2~3倍.因此,如何正确选择设计和改造 建筑物,使其能耗降低到最小,满足国家《公共建筑 节能标准》的规定,符合国家节能减排的要求,是建 筑业亟待解决的问题.目前,欧美等发达国家建筑业 强制节能标准已经普遍实施,均立法要求必须或鼓励 使用节能产品.我国也已开始颁布和实施新的建筑节 能法规,中国第一部公共建筑节能设计的综合性国家 标准《公共建筑节能设计标准》GB50189―2005,已于2005年7月1日起实施,北京、上海已率先提出节能 率65%的建筑节能标准.可见,无论是在国外还是国 内,对建筑材料的选择和使用上更加注重节能、环保 和安全,已成为主流趋势.自20世纪80年代以来,建 筑业、石油工业、运输业、兵器工业等迅速发展,需 要使用新型的隔热涂料,以降低物体表面温度,阻止 热传导,改善工作环境,提高安全性.目前,美国和 西欧一些国家已研制出隔热涂料,并在军事和民用的 许多领域得到了应用.其中典型的应用就是通过在屋 顶上涂履白色涂层,可以明显地降低屋顶的温度,并 极大地降低建筑物的冷却需求,可以缓解城市中的 热岛效应 . 1.节能涂料种类与原理 节能涂料属于功能性建筑涂料,按其节能原理的 不同可分为阻隔型、辐射型、反射型节能涂料.3种 涂料的隔热机理不同,性能特点、应用场合及节能效 果也不相同. 1.1阻隔型节能涂料 阻隔型节能涂料的绝热机理是阻止热传导.涂料 成膜后涂膜中充满着孔隙,因而涂膜的干密度很低, 导热系数λ一般小于0.06W/(m2 ・k),隔热性能优异. 2010年9月 总第100期www.puworld.com

37 通过涂膜的热量传导变得非常缓慢,有效阻止室内热 量流失和室外热量的进入,从而起到隔热保温作用. 隔热涂层一般由底层、中间层和面层3部分组成.底 层涂料耐化学性好,具有良好的附着力、耐温热性和 防锈性能;

中间层除具有底层的性能外,还具有增加 底层和面层附着力的作用;

面层则是隔热涂膜材料, 具有良好的隔热性能,可减少VOC挥发,降低环境污 染.阻隔型涂料在实际应用中的隔热效果与涂膜厚度 密切相关. 1.2辐射型节能涂料 辐射型节能涂料的隔热机理是通过波的辐射形式 把建筑物吸收的日照光线和热量以一定的波长发射到 空气中,从而起到隔热降温效果.辐射涂料吸收室内 物体发出的红外线后又以辐射的形式返回室内,阻止 了室内物体热量的流失,同时室外物体发出的红外线 被辐射涂料涂膜吸收后又返回到室外,阻止热量流入 室内,从而起到隔热保温作用.辐射型涂料一般由高 辐射材料、粘接剂、悬浮剂、稀释剂组成,目前主要 应用于冶金、炼钢等高温环境,可以大幅度地提高物 体的辐射系数,改善炉内传热过程,达到节能、增效 的目地[5] ,此涂料在建筑领域应用较少. 1.3反射型节能涂料 反射型节能涂料也称太阳反射型涂料,其绝热机 理是通过涂膜的反射作用将日光中的红外辐射反射到 外部空间,从而避免物体因吸收红外线而导致自身温 度的升高.据统计,太阳辐射到达地球表面的能量 97%集中在0.3~2.5μm的波长范围内,其中紫外线部 分辐射能量只占太阳总辐射能量的13%,可见光和红 外线部分辐射能量占太阳光总辐射能量的84%.因此 在可见光和红外线范围内,涂膜的反射率越高,隔热 效果越好.反射型涂料一般由成膜物、反射填料等组 成,通过选择反射率高的填料,可以高效率反射太阳 光照射到涂膜上的大部分能量,同时涂膜具有低的传 导系数,阻止热量通过涂膜传导.反射型涂料在实际 应用中的隔热效果与涂膜的表面反射率密切相关,而 与涂膜厚度基本无关. 2.红外反射型节能涂料制备 反射型涂料最初是为了满足军事和航天的需求而 发展起来的,该涂料可以削弱敌方的红外设备效能, 降低暴露在太空中航天器件的表面温度,改善工作环 境和提高安全性,因此该涂料的应用受到重视,并得 到了较多的研究,现已广泛应用于建筑、石油、运输、造船及军用航天等领域. 2.1成膜物质 反射太阳光能力的强弱主要用物质的折光指数来 表征,折光指数越大,对太阳光的反射能力越强.环 氧树脂的折光指数为1.45~1.50,其中常用的醇酸树 脂为1.48与环氧树脂的折光指数接近;