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    外墻外保溫建筑節能系統組成【明敏涂料】

    作者:杭州明敏涂料發表時間:2021-05-28瀏覽量:244

    建筑節能是在我國環保節能工作中的關鍵之一,而外墻外保溫已變成建筑節能的主營產品。針對熱工設計時以隔熱保溫為主導的地區,如寒冷地區和嚴寒地區,外墻外保溫不但有效,并且可用,發展趨勢較快。而針對熱工設計時一般只考慮到隔熱的夏熱冬暖地區,或熱工設計時以隔熱為主導的夏熱冬冷地區,現階段的一些外墻外保溫系統軟件存有進一步健全的室內空間。外墻外保溫建筑節能,對于不一樣地區的氣候特點,將隔熱保溫材料和外墻外保溫配對組成,既隔熱保溫又隔熱,以做到房間內熱自然環境舒服和節能減排的目地。

    外墻外保溫建筑節能系統528.jpg

    外墻外保溫建筑節能系統中,首先了解下什么是隔熱保溫涂料:具有隔熱保溫性能的涂料稱為隔熱保溫涂料。保溫通常由提高熱阻來實現,而隔熱可通過對太陽輻射能的反射,以及對溫度波動的衰減和延遲等而達到。按照隔熱保溫機理,可將隔熱保溫涂料分為反射隔熱涂料、輻射隔熱涂料及阻隔性隔熱保溫涂料三類。

    外墻外保溫建筑節能系統反射隔熱涂料

    一、外墻外保溫建筑節能系統中非常重要的組成是反射隔熱涂料。

    反射隔熱涂料是由基料、熱反射顏料、填料和助劑等組成。它是通過反射太陽光來達到隔熱目的的。薄層隔熱反射涂料是這類涂料的代表。要達到高的熱反射率,必須選用高折光系數的顏料,但顏色對熱反射率有很大影響,通常隨著明度的降低,熱反射率下降。因此,反射隔熱涂料的顏色選用白色或淺色比較容易達到,或采用光譜選擇性材料配成一定顏色。配制有色反射隔熱涂料的關鍵之一是選擇較低吸收率的黑色顏料。

    另外,盡管外墻外保溫建筑節能中薄層反射隔熱涂料導熱系數不高,但因涂膜厚度比較薄,總熱阻有限,保溫效果不大。通過下例傳熱系數K值的計算能清楚說明這一點。已知:外墻為雙排孔混凝土小砌塊190mm×190mm,內側20mm石灰水泥砂漿找平層,反射隔熱涂料導熱系數為0.05W/(m·K),如要求墻體K=1時,問需多厚反射隔熱涂料?

     

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    隔熱涂料和外墻外保溫的技術匹配組合

    式中:

    δ——每層材料的厚度,m;

    λ——每層材料的導熱系數,W/(m·K);

    Ri、Re——分別為外墻內、外表面換熱傳熱阻,取0.11m2·K/W和0.04m2·K/W。

    代入得δ3=0.0276m=27.6mm,也就是說涂膜厚度要達27.6mm,這是既不經濟,又不可能的。

    其實,要保溫,就要求有一定的熱阻。即要求材料不僅有低的導熱系數,而且還要有一定的厚度,二者缺一不可。

    這種產品現已用于海上鉆井平臺、油罐、石油管道、建筑業的鋼結構屋頂等,降低暴露在太陽熱輻射下裝備的表面溫度和內部溫度,改善工作環境,提高安全性等。反射隔熱涂料可單獨使用,也可與其他多孔保溫材料配合使用,如作為外墻外保溫的配套材料,尤其是用于夏熱冬冷和夏熱冬暖地區,構成高反射和低傳熱結構,達到既隔熱又保溫的效果。該涂料可刷涂和噴涂施工。

    二、輻射隔熱涂料

    輻射隔熱涂料是通過輻射的形式把建筑物吸收的太陽能以長波形式發射到空氣中,從而達到隔熱降溫的效果。作為外墻涂料,需高發射率。外墻外保溫建筑節能有機涂料的發射率一般在0.80~0.90,外墻輻射隔熱涂料關鍵是制備具有高熱發射率的涂料。美國ASTMC1483-04《建筑外用太陽能輻射控制涂料標準規程》[4]規定,太陽能輻射控制涂料在環境溫度下的紅外發射率應至少為80%。輻射隔熱涂料能夠以熱發射的形式將吸收的熱量輻射出去,從而使室內降溫,達到隔熱效果。用于夏熱冬暖地區和夏熱冬冷地區隔熱,它是不錯的選擇。與外墻外保溫結合使用效果更佳。外墻外保溫建筑節能作為內墻涂料,常溫下低發射率有利于提高舒適度和節能。很多人知道lowE玻璃能提高舒適度和節能,但很少有人知道lowE內墻涂料也能做到。

     1、阻隔性隔熱保溫涂料

    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;其是20世紀80年代末發展起來的。它是由無機和(或)有機粘結劑、隔熱骨料(如海泡石、蛭石、珍珠巖粉等)和引氣劑等制成的阻隔性隔熱保溫涂料。該類涂料的性能要求可參見GB/T17371-1998《硅酸鹽復合絕熱涂料》。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。這類涂料目前主要用于鑄造模具、油罐和管道等的隔熱,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。

    2、隔熱涂料的應用

    外墻外保溫建筑節能,隔熱涂料可與外墻外保溫結合使用,也可單獨使用。

    2.1 圍護結構得熱

    太陽輻射能對建筑物的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。外表面上因太陽輻射引起的得熱按(1)式計算:

     

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    隔熱涂料和外墻外保溫的技術匹配組合

    式中:

    qsol——太陽輻射引起的得熱,W/m2;

    Is——太陽輻射照度,W/m2;

    ρs——外表面的太陽光反射比。

    就顏色來講,紅色將紅光反射出去,藍色將藍光反射出去,白色反射熱量最多,黑色吸收熱量最多。這也就是為什么絕大多數熱反射涂料是白色和淺色的原因。此外,還有反射紅外的材料,畢竟紅外光部分占了太陽50%的能量。這就是說,也可以通過選擇吸收生產有色熱反射隔熱涂料??梢钥闯?外表面涂膜的反射比越高,外表面反射的太陽輻射熱量就越多,而吸收的太陽輻射熱量就越少,即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%。

    2.2 外表面和外界的換熱

    外表面和外界的換熱按(2)式計算:

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    隔熱涂料和外墻外保溫的技術匹配組合

    式中:qt——外表面和外界的換熱,W/m2;

    αec——外表面對流換熱數,W/(m2·K);

    αer——外表面輻射換熱數,W/(m2·K);

    Ts——外表面溫度,K;

    Te——室外空氣溫度,K;

    Trm——室外平均輻射溫度,K。

    當進行實際建筑的能耗計算時,反射隔熱涂料對對流換熱系數αec基本沒有影響。

    外表面輻射換熱系數αer按(3)式計算:

    \

     

    隔熱涂料和外墻外保溫的技術匹配組合

    式中:εH——外表面半球發射率;

    σ——斯蒂芬-波爾茲曼常數,5.67×10-8W/(m2·K4)。

    室外平均輻射溫度按(4)式計算:

    \

     

    隔熱涂料和外墻外保溫的技術匹配組合

    式中:Fgd——外表面相對地面(即水平線以下區域)的角系數;

    Fsky——外表面相對天空的角系數;

    fclr——晴空的比例系數;

    Jsky——晴空輻射照度。

    外表面相對地面和天空的角系數分別按(5)式和(6)式計算:

    \

     

    隔熱涂料和外墻外保溫的技術匹配組合

    式中:θ——壁面內表面與水平地面之間的夾角(見圖1)。

    水平屋面的θ=0°,Fsky=1;

    垂直墻體的θ=90°,Fsky=0.5;

    外挑樓板的θ=180°,Fsky=0。

    \

     

    圖1內表面與地面間的夾角

    當晴空輻射照度Jsky已知時,可直接代入(4)式,否則應先按(7)式計算:

    \

     

    隔熱涂料和外墻外保溫的技術匹配組合

    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8~13.5μm,存在大氣窗,即大氣中二氧化碳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,而被發至大氣外層。這不僅有利于隔熱,還對解決熱島效應有好處。

    比如說,外墻外保溫建筑節能,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8~13.5μm光譜帶范圍內。關鍵是提高在該波段的發射率。

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    表2夏熱冬冷和夏熱冬暖地區外墻保溫和隔熱要求

    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。

    2.3 隔熱涂料和外墻外保溫的組合

    隔熱涂料和外墻外保溫的組合,外墻外保溫建筑節能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。夏熱冬冷和夏熱冬暖地區外墻保溫和隔熱要求見表2。夏熱冬冷和夏熱冬暖地區隔熱保溫材料現狀舉例見表3。由表3可以看出:采用輕質材料后,保溫性能大幅提高,而隔熱性能卻變化不大。通常以重質材料提高隔熱性能,但成本較高。能否采用較低成本材料提高隔熱性能,采用反射隔熱涂料就是一個很好的選擇,如表4所示。由表4可見,反射隔熱涂料的吸收系數只要≤0.35,即太陽反射比≥65%,計算D值只要不小于

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    表3 190mm單排孔混凝土空心砌塊墻體保溫熱工指標

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    表4 小砌塊外墻隔熱性能滿足θi.max≤30.5℃時的K、D和ρs對應關系

    1.5 即可滿足要求。這是很容易做到的。

    三、外墻外保溫建筑節能,隔熱保溫涂料和外墻外保溫的發展趨勢

    (1) 納米隔熱保溫涂料是建立在低密度和超級細孔(小于50nm)結構基礎上,其導熱系數低而反射率高。納米隔熱保溫涂料是以合成樹脂乳液為基料,引進反射率高、熱阻大的納米級反射隔熱材料如中空陶瓷粉末、氧化釔等而制成的隔熱保溫涂料[5],具有較好發展前景。

    (2) 真空狀態使分子傳導傳熱和對流傳熱完全消失。因此采用真空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。

    (3) 研制生產復合型多功能隔熱保溫涂料。將兩種或多種隔熱保溫機理協同作用,進行復合,達到優勢互補,研制出性能優良的復合型隔熱保溫涂料。

    (4) 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。

    外墻外保溫建筑節能


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