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1、1 建筑节能涂料的研究与应用建筑节能涂料的研究与应用 建筑节能涂料的研究与应用建筑节能涂料的研究与应用建筑节能涂料的研究与应用建筑节能涂料的研究与应用 南京工业大学南京工业大学南京工业大学南京工业大学 赵石林赵石林赵石林赵石林 2014.6.2014.6.广东广东广东广东 2014 2014 第二届中国建筑涂料峰会第二届中国建筑涂料峰会 2 一、一、 国内外现状国内外现状 二、建筑外墙隔热涂料的特点与应用二、建筑外墙隔热涂料的特点与应用 三、玻璃隔热涂料的特点与应用三、玻璃隔热涂料的特点与应用 四，结论与建议四，结论与建议 建筑节能涂料建筑节能涂料建筑节能涂料建筑节能涂料 3 一一一一. .
2、国内外现状国内外现状国内外现状国内外现状 建筑节能是重要国策：随着国民经济和现代科 学技术的发展，以及国家一系列有关节能政策 法规的颁布，节能已成为人们关注的一个重要 课题。 建筑节能涂料是解决建筑节能重要途径，建筑节能涂料是解决建筑节能重要途径，生产生产 针对三方面的环保型针对三方面的环保型隔热节能涂料：隔热节能涂料： 针对外墙：建筑用反射隔热涂料 针对屋面：冷屋面（Coolroof) 针对门窗：建筑用玻璃隔热涂料 4 外墙隔热涂料发展历史： 最早于80年代由澳大利亚及美国人发明、生 产，用于军事部门。 90年代开始转为民用，主要用于石化产业的 储罐表面及建筑物外墙，效果十分显著。 曾于19
3、96年进入中国市场，以期在中国石化 行业的罐体上推广使用，但因其价格太高，无 法为国内接受。 近5年，逐渐完善技术，成本，标准，规程 现已具备条件在中国炎热地区广泛推广使用。 5 水性反辐射隔热涂料专利证书水性反辐射隔热涂料专利证书 专利2：弹性薄层保温隔热涂料 专利号ZL200610096330.0 专利1： 赵石林，专利号：ZL 99114454.6 ZL200610096330.0 6 1998年8月应用于中国扬子石化公司储油罐区。 7 隔热功能涂料主要针对：紫外，可见，红外光 光的波长范围在： 0.25微米-25微米 隔热涂料的原理和特点隔热涂料的原理和特点 二、二、 外墙隔热涂料外墙
4、隔热涂料 8 隔热涂料的隔热原理隔热涂料的隔热原理 太阳辐射的能量主要集中在波长为0.22.5m的范围 内，具体能量分布如下： 500.762.5 近红外 450.30.76 可见光 5 0.3 紫外光 所占热能 比例/ % 波长/m 太阳光谱 从表可知，太阳辐射的能量主要集中在可见光与红外区。 9 图1 户外目标与环境热能交换 其中QR：目标热反射热量（主要在可见光及近红外波段） Q：目标辐射热量（主要在813.5m波段） 涂料表面主要接收两方面的辐射能量： 太阳光通过大气窗口的直射热能Q1 大气层透射的太阳光热能Q2 10 隔热涂料的四种类型隔热涂料的四种类型 （反射型，（反射型， 辐射型
5、，阻隔型，颜料型）辐射型，阻隔型，颜料型） 11 普普 通通 颜颜 料料 中中 空空 体体 的的 陶陶 瓷瓷 的的 二二 层层 反反 射射 结结 构构 反射型隔热效果的结构隔热效果的结构 采用红外线反射率高的颜料和陶瓷串珠，采用红外线反射率高的颜料和陶瓷串珠， 使红外线大量地反射出去，防止热的传导。 使红外线大量地反射出去，防止热的传导。 1.1.反射型隔热涂料的隔热原理反射型隔热涂料的隔热原理 只要让涂层具有反射红外光的能力，就可能使得涂层少吸收红外而发热， 从而起到“隔热”作用。 12 2.2.辐射型隔热涂料的隔热原理辐射型隔热涂料的隔热原理 隔热机理：是通过波的辐射形式把建筑物吸收的日照
6、光线和热量 以一定的波长发射到空气中，从而起到降温效果。 13 3.3.阻隔型隔热涂料的隔热原理阻隔型隔热涂料的隔热原理 隔热机理是阻止热传导。这种涂料成膜后，涂膜中充满着孔隙， 干涂膜的密度很低，其导热系数(入)一般小于0.06 W /( m K ) , 所以具有很好的隔热性能。 14 4.4.颜料型隔热涂料的隔热原理颜料型隔热涂料的隔热原理 指该颜料对太阳光谱中的紫外光，可见光及红外光的总反射率 为71%，使得涂层少吸收红外而发热，从而起到“隔热”作用。 15 隔热涂料的四种类型特点：隔热涂料的四种类型特点： 反射型反射型: :多反射，少吸热，表面温度低。多反射，少吸热，表面温度低。 辐射
7、型辐射型: :吸热后，多散热，表面温度低。吸热后，多散热，表面温度低。 阻隔型：吸热后，少传热，室内温度低。阻隔型：吸热后，少传热，室内温度低。 颜料型：多反射，少吸热，表面温度低颜料型：多反射，少吸热，表面温度低 16 理想的隔热涂料必须解决： 反射（或辐射）隔热颜填料的选择反射（或辐射）隔热颜填料的选择 树脂的选择树脂的选择 涂料的制备方法涂料的制备方法 隔热涂料的制备和特点隔热涂料的制备和特点隔热涂料的制备和特点隔热涂料的制备和特点 17 涂料的制备涂料的制备涂料的制备涂料的制备 2 2 .1.1隔热粉体的选择隔热粉体的选择隔热粉体的选择隔热粉体的选择 反射型 选定了3种核心隔热粉体，其
8、特点是：在所 需波段内反射率最高。 我们选择氧化锡、陶瓷粉、金红石型氧化钛、 玻璃微珠等可能具有红外屏蔽作用的物质作为 填料，制备成涂料，制成涂层，用UV3101PC紫 外-可见-近红外分光光度仪分别测其全波段反 射率（如图2），并且分别计算了添加不同填 料涂层的紫外光，可见光，近红外光平均反射 率（如表2）。 18 图2 添加不同填料的涂层的紫外-可见-近红外反射率 A 玻璃微珠 B 金红石型氧化钛 C 陶瓷粉 D 纳米氧化锡 E 纳米氧化钇 F超细绢云母 19 表2 添加不同填料的涂层的紫外-可见-近红外平均反射率 4.02 6.62 4.99 超细绢云母 F 29.76 35.88 12
9、.86 纳米氧化钇 E 21.23 58.17 29.73 纳米氧化锡 D 16.3 81.92 48.88 陶瓷粉 C 4.72 77.88 54.1 金红石型氧化钛 B 39.02 54.33 58.35 玻璃微珠 A 紫外光 平均反射率 可见光 平均反射率 近红外 平均反射率 填料名称 序号 因此，选用玻璃微珠、金红石型氧化钛，陶瓷粉等作为薄层弹性反辐射 隔热涂料的填料，综合效果最好。 20 隔热粉体的选择隔热粉体的选择隔热粉体的选择隔热粉体的选择 （辐射型辐射型）：）： 过渡金属氧化物系列填料的红外发射率过渡金属氧化物系列填料的红外发射率 (814um(814um ) ) 试样为： F
10、e2O3、MnO2、NiO、Co2O3、CuO 及 堇青石的组合 红外发射率(% )： 88. 9 % ，88. 4%，85. 5% ，85. 7% ， 92. 3% ， 95. 4% 堇青石组合具有较高的红外发射率。 21 辐射型隔热涂料辐射型隔热涂料 22 图3不同乳液成膜后紫外-可见-近红外反射率 a硅丙乳液 b纯丙乳液 c氟碳树脂 d水性PU e苯丙乳液 2.22.22.22.2树脂乳液的选择树脂乳液的选择树脂乳液的选择树脂乳液的选择 23 表 3 不同乳液成膜后的紫外-可见-近红外平均反射率 5.84 7.15 4.73 苯丙乳液 e 4.04 4.89 5.93 水性PU d 5.
11、09 8.12 6.35 氟碳树脂 c 6.74 8.23 7.02 纯丙乳液 b 6.71 7.82 7.5 硅丙乳液 a 紫外光 平均反射 率 可见光 平均反射 率 近红外 平均反射 率 乳液名称序号 纯丙乳液和硅丙乳液的紫外-可见-近红外平均反射率相近，且高于其它树脂， 适宜做弹性反辐射隔热保温涂料的基料。 氟碳树脂由于有良好的成膜性，以及在紫外-可见-近红外相对较高的反射率 ，亦可作为粘接剂使用。 24 工艺流程如图4： 图4 隔热涂料制备工艺 3.3 3.3 3.3 3.3 涂料的制备涂料的制备涂料的制备涂料的制备 25 三、隔热涂料的标准问题（等效热阻值）三、隔热涂料的标准问题（等
12、效热阻值）三、隔热涂料的标准问题（等效热阻值）三、隔热涂料的标准问题（等效热阻值） 行业标准： 建筑反射隔热涂料 JG/T235-2014 建筑外表面用反射隔热涂料JC/T1040-2007 国家标准： 建筑用反射隔热涂料GBT25261-201 工程建设标准： 江苏省建设厅DGJ32/TJ01-2008，弹性隔热涂料保温系统应用技 术规程 26 中国最早的热反射涂料标准 （1994年） 反射系数0.80 辐射系数0.85 针对：双组分聚氨酯热反射双组分聚氨酯热反射 涂料。涂料。 发展为红外隐身涂料（对热发展为红外隐身涂料（对热 成像探测）成像探测） 27 29 0.8半球发射率2 0.8太阳
13、光反射比， 白色 1 指 标 项 目 序 号 表1 建筑用反射隔热涂料的性能 GB/T 25261-2010 30 指标含义： 1.太阳光反射比 solar reflectancesolar reflectance 反射的与入射的太阳辐射能通量之比值。 考察：多反射，少吸热能力。考察：多反射，少吸热能力。 2.半球发射率 hemispherical hemispherical emittanceemittance 热辐射体在半球方向上的辐射出射度与处于 相同温度的全辐射体(黑体)的辐射出射度之 比值 考察：吸热后，多散热能力。考察：吸热后，多散热能力。 31 GB/T 25261-2010GB
14、/T 25261-2010 建筑用反射隔热涂料建筑用反射隔热涂料 国标国标 3.4反射隔热涂料等效涂料热阻： 首次对反射隔热涂料引入热工 性能的指标等效涂料热阻的概念， 引入热工性能计算方法，为产品 在建筑节能中的实际节能计算提供 了切实可行的方法和数据。 32 反射隔热涂料等效涂料热阻： 反射隔热涂料增加了墙体 的隔热保温性,该增加的隔热 保温性能依据其节能效果, 折算为反射隔热涂料的等效热阻 如反射率为85%时，等效热阻为0.3 33 隔热涂料热工性能分析：隔热涂料热工性能分析： 隔热涂料在建筑上应用的节能效果可以隔热涂料在建筑上应用的节能效果可以 从以下几种方法进行分析从以下几种方法进行
15、分析: : 外表面温度的计算外表面温度的计算; ; 等效热阻值的计算等效热阻值的计算; ; 建筑能耗模拟计算建筑能耗模拟计算; ; 热惰性及内表面最高温度计算。热惰性及内表面最高温度计算。 34 涂层表面反射率与等效热阻的关系：（取全年平均）涂层表面反射率与等效热阻的关系：（取全年平均） 35 36 结论：结论：隔热涂料全年平均能耗会降低，隔热涂料全年平均能耗会降低， 越热地区，节能效果越明显。越热地区，节能效果越明显。 隔热涂料全年平均能耗降低效果隔热涂料全年平均能耗降低效果 37 国外某隔热涂料隔热K值与其它隔热材料的比较 0.25mm厚的隔热涂料其隔热效果好于14cm厚的PS泡沫板等，即
16、反射红外又具中空结 构. 38 用新标准评价彩色反射隔热涂料 表1：JG/T 235-2014行业标准中不同明度（颜色）反射涂料的反射率值： 5%人工加速老化后的 总太阳光反射比变 化率 20%15%-污染后的总太阳光 反射比变化率 0.850.850.85半球发射率 0.80L*/ 1000.40近红外反射比 NIR 0.650.400.25总太阳光反射比 TSR L* 8040 L* 80L* 40 高明度中明度低明度 指标 39 为了能正确评价彩色反射隔热涂料的隔热能力和质量水平， 在新的反射涂料标准中(JG/T 235-2014) 对反射率作了 细分并规定了不同明度的反射涂料的反射率值：对于 低明度， L* 40 时，总太阳光反射率大于 0.25， 且近红外反射率大于 0.40；对于中明度， 40 L* 80 时，总太阳光反射率大于0
