統(tǒng)一認識，正確促進建筑反射隔熱涂料的研發(fā)與應(yīng)用

中國新型涂料網(wǎng)訊：
       前言：有關(guān)“建筑熱反射隔熱涂料”的三個國家產(chǎn)品標準于2007～2010年分別出臺后，我國南方不少省、區(qū)都相繼制定了適用于本地區(qū)的《建筑反射隔熱涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（有用其他名稱的），住建部也制定了行業(yè)標準《建筑反射隔熱涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》，積極助推“建筑反射隔熱涂料”在節(jié)能建筑外圍護結(jié)構(gòu)（主要是外墻）中的應(yīng)用。
       至今，僅管有產(chǎn)品標準、技術(shù)規(guī)程及多次全國性的技術(shù)交流會竭力助推，其應(yīng)用效果并不盡人意。原因主要是在研發(fā)和應(yīng)用建筑反射隔熱涂料的過程中，思路不清晰、不統(tǒng)一，研究重點不突出，不僅是名目多及熱反射作用概念、使用范圍與利弊關(guān)系不明確，而且是很不重視對應(yīng)用中需要解決的問題及可適用、可操作性強的檢測方法進行試驗研究。
       為此，有必要擬清思路，統(tǒng)一認識，加強必要的試驗研究工作，正確地促進建筑反射隔熱涂料的研發(fā)與應(yīng)用。
1  根據(jù)用途及熱反射隔熱特點，統(tǒng)一名稱
       目前，有關(guān)“建筑反射隔熱涂料”的名稱可羅列為：
1）在產(chǎn)品標準中的名稱有：
（1）建筑外表面用熱反射隔熱涂料（JC/T1040-2007）；
（2）建筑反射隔熱涂料（JG/T235-2008）；
（3）建筑用反射隔熱涂料（GB/T2561-2010）。
2）在技術(shù)規(guī)程中的名稱有：
(1)  建筑反射隔熱涂料（住建部行業(yè)標準，江蘇、重慶、廣東、廣西、安徽、江西、四川等地方技術(shù)規(guī)程）；    
(2)  建筑反射/保溫隔熱涂料（湖南省地方應(yīng)用技術(shù)規(guī)程）。
3）學術(shù)論文中的名稱有：
（1）熱反射涂料或反射隔熱涂料；
（2）節(jié)能涂料或建筑節(jié)能涂料。
以上名稱基本上表明了三個特點，即：
1）是一種熱反射涂料，不是一般的涂料；
2）是用在建筑外圍護結(jié)構(gòu)（或其他構(gòu)筑物）的外面作涂飾面層，而不是用在航空、國防或其他特殊工程的結(jié)構(gòu)外面作涂飾面層；
3）其作用是反日輻射熱，提高外圍護結(jié)構(gòu)抵御室外熱作用的隔熱性能，達到一定程度改善室內(nèi)熱環(huán)境和建筑節(jié)能的目的。
       基于以上三個特點，名稱統(tǒng)一用“建筑反射隔熱涂料”為貼切。
建筑涂料產(chǎn)業(yè)在發(fā)展，一定會有適應(yīng)不同用途的高性能建筑涂料研發(fā)出臺，為有利于推廣應(yīng)用，應(yīng)該根據(jù)涂料的使用及性能特點，提出貼切的涂料名稱。
2  反射隔熱作用及在外圍護結(jié)構(gòu)中使用的利弊
2.1 反射隔熱作用
        建筑外圍護結(jié)構(gòu)（或構(gòu)筑物）外表面在日照下的熱反應(yīng)，如圖1所示。                 
                                    （1）
式中
qes —進入外表面的熱流，W/㎡；
Is —投射到外表面上的日輻射照度，W/㎡；
ρs —外表面的日輻射吸收系數(shù)；
     τe—日照下的外表面溫度，℃（或k）；
     te   —室外空氣溫度，℃（或k）；
     αe —外表面上的熱交換系數(shù)數(shù)，W/（㎡.k）。在不考慮質(zhì)交換條件下，αe 由對流熱交換系數(shù)αc和輻射熱交換系數(shù)αr兩部分組成。
由于日輻射與氣溫是周期性變化的，在周期性熱作用下，（1）式應(yīng)書為（2）式，即
                                                           ( 2 )

式中的Is.m、τe.m和te.m分別為日輻射照度、外表面溫度和室外空氣溫度的日平均值，AIs、Aτe 和Ate分別為日輻射照度、外表面溫度和空氣溫度的日振幅值。
（1）、（2）式表明：
1）當Is和te按照一定 的規(guī)律變化，且外圍護構(gòu)的構(gòu)造層次及組成材料不變時，外表面溫度τe 是隨ρS值的增大而升高，或隨ρS值的減少而降低，且τe 的升高及降低幅度都較大。這就是建筑反射隔熱涂料用在建筑外圍護結(jié)構(gòu)外飾面上，由于其太陽光反射比及熱輻射率高而具有有效熱反射隔熱作用的機理。
2）當ρS不變和Is及te 按照一定規(guī)律變化時，外表面溫度τe 就會隨外圍護結(jié)構(gòu)的構(gòu)造層次及組成材料構(gòu)成的熱工性能快速或緩慢地升高。對于輕質(zhì)材料構(gòu)成的外圍護結(jié)構(gòu)，由于其熱阻抗性能優(yōu)，外表面在日照下的溫度升得快、且高，此時的熱阻抗隔熱性能就好。因為外表面升溫快、且高，由外表面向空中散發(fā)的熱量就多，進 入外圍護結(jié)構(gòu)并通過其內(nèi)表面向室內(nèi)散發(fā)的熱量就少，這屬“熱阻抗隔熱”（亦稱“阻熱升溫隔熱”）；對于重質(zhì)材料構(gòu)成的外圍護結(jié)構(gòu)，由于材料的蓄熱系數(shù)及導(dǎo)溫系數(shù)大，熱穩(wěn)定性及熱擴散性能優(yōu)，外表面在日輻射作用下的升溫就很慢，也不會升得太高。因為作用在外表面上的熱量會很快被重質(zhì)結(jié)構(gòu)擴散和積蓄，只有當其內(nèi)、外表面溫度高于室內(nèi)、外氣溫時，積蓄的熱量才會散發(fā)到室內(nèi)、外空氣中去。這屬“熱穩(wěn)定性隔熱”（亦稱“蓄熱降溫隔熱”）。
3）對于施涂了建筑反射隔熱涂料外飾面層的外圍護結(jié)構(gòu)，當外圍護結(jié)構(gòu)的構(gòu)造層次及組成材料不變時，外表面在日照下的溫度不僅要受建筑反射隔熱涂料面層的太陽輻射吸收系數(shù)的影響，而且也會受到涂層中的底涂及膩子找平層熱物性的影響。由于底涂及膩子層材料的厚度很薄，熱物性不確定，一般在《建筑反射隔熱涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》中，都將其作為有列因素考慮，而不會在外圍護結(jié)構(gòu)的隔熱設(shè)計算和建筑節(jié)能設(shè)計計算中，將其作為一個構(gòu)造層列入計算。
1.2建筑反射隔熱涂料在建筑外圍護結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的利弊
       建筑反射隔熱涂料應(yīng)用在建筑外圍護結(jié)構(gòu)的外飾面層中，因其具有較高的太陽光反射比（有稱太陽熱反射比）和半球發(fā)射率，可以達到明顯的隔熱效果而有下列有利作用：
1）降低外表面溫度，減少通過外圍護結(jié)構(gòu)進入室內(nèi)的熱量，可在一定程度上達到改善夏季室內(nèi)熱環(huán)境和降低空調(diào)制冷能耗的目的 。
2）作為外墻外保溫工程的外飾面涂料，由于明顯降低了日輻射照射下的飾面層表面溫度，可克服外保溫系統(tǒng)中的保護層因溫度應(yīng)力引起的開裂和損壞，提高外保溫工程的耐候及耐久性能。
3）作為外遮陽構(gòu)件的外飾面涂料，可有效的降低遮陽構(gòu)件的遮陽系數(shù)，提高遮陽效果。
4）將隔熱效果折算成的等效熱阻代入建筑節(jié)能保溫設(shè)計計算中，可減少一定厚度的保溫層材料，節(jié)省成本。特別是用于漿料保溫系統(tǒng)的外飾面層時，不僅節(jié)省成本，還可以節(jié)省一道抹漿工序。
但應(yīng)用中也有如下不利之處：
1）不利于國家大力提倡的可再生能源—太陽能資源的有效應(yīng)用。
2）不利于冬季采暖期間提高外圍護結(jié)構(gòu)傳熱阻的要求，即反射日輻射會使外圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)修正系數(shù)ε＞1，而不是ε＜1。
3）反射隔熱會對環(huán)境因反射光而造成光污染；反射回空氣中的熱量也會提高建筑物周圍的環(huán)境空氣溫度，對夏天的建筑小區(qū)微氣候產(chǎn)生不利影響，成為熱島強度溫度不能降低的一個因素。所以，在現(xiàn)行的民用建筑綠色設(shè)計規(guī)范和綠色建筑評價標準中，都竭力推行在屋面和外墻中采用綠化遮陽、蒸發(fā)隔熱技術(shù)。
       我們一直認為。要客觀的、全面的認識和評價熱反射隔熱涂料在日照下的反射隔熱作用，即要充分的很定其有利的作，也要事實求的認知其局限性和不利的作用，盡力研究存在的問題，楊長避短。
3  不宜將反射隔熱與反射保溫混列并提
        在《實事求實地推進建筑反射隔熱涂料的研發(fā)和應(yīng)用》一文中，對用在建筑外圍護結(jié)構(gòu)中的“保溫”與“隔熱”概念作了解釋，即將冬季減少室內(nèi)熱量通過外圍護結(jié)構(gòu)向室外傳遞冠之為“保溫”，將夏季減少室外熱量通過外圍護結(jié)構(gòu)向室內(nèi)傳遞冠之為“隔熱”，這是我國建筑熱工學界的共識。
        目前，在推廣應(yīng)用建筑反射隔熱涂料中，仍存在將“反射隔熱”與“反射保溫”混列并提的。
3.1在應(yīng)用技術(shù)規(guī)程中的混列并提實例
       個別省的地方標準將建筑反射隔熱涂料飾面構(gòu)造層中的底涂和膩子層能起到一定的保溫作用而與建筑反射隔熱涂料面層一起冠之為“建筑反射保溫隔熱涂料”（reflective thermal insulation coating on building），并在術(shù)語中將其定義為：以合成樹脂不基料，與具有反射、保溫隔熱作用的功能性顏填料及助劑等配制而成。施涂于建筑外表面，既具有較高太陽光反射比和半球發(fā)射率、達到明顯的反射隔熱效果，又具有一定的熱阻、起到保溫隔熱作用，同時對建筑特起到裝飾和保護作用層的復(fù)層建筑涂料。這個稱謂是不對的，一是反射熱的作用不是保溫隔熱并提；二是不能將面層涂料+中層涂料+底層涂料（膩子）組成的涂裝構(gòu)造層稱之為“涂料”。從英文名稱看，不僅反應(yīng)不出與建筑反射隔熱涂料有何出別，而且用詞不當。
       其次，在該規(guī)程的“表4.0.1建筑反射保溫隔熱涂料層的技術(shù)要求”與“表4.0.2建筑反射隔熱涂料的技術(shù)要求”中，除了表4.0.1中有涂料層熱阻（㎡.k / W）≥0.15（涂料層厚度≥1.0mm）外，其余21項技術(shù)指標完全相同，且構(gòu)造層也基本相同。如果涂層厚度為1.0mm時的熱阻R≥0.15㎡.k / W，涂層材料的導(dǎo)熱系數(shù)λ應(yīng)為≤0.007w/(m.k)。試問，這可能嗎？
我們不反對將底涂及膩子層的熱物性及其熱作用效果反應(yīng)在采用建筑反射隔熱涂料作面層的外飾面構(gòu)造層中，但要 實事求是。是材料表面的太陽光反射比及半球發(fā)射率均高形成的反射隔熱，就明確是涂料的反射隔熱作用；是材料的導(dǎo)熱系數(shù)小或?qū)�溫系�?shù)大，在足夠厚度時形成的熱阻抗或熱擴散隔熱，就明確是底涂及膩子的熱阻抗或熱擴散隔熱作用，不宜將其混列并提為“反射保溫隔熱”。
如果按該規(guī)程表4.0.3的規(guī)定，使導(dǎo)熱系數(shù)λ≤0.085w/(m.k)（乘上修正系數(shù)后應(yīng)是0.10w/(m.k)）的保溫專用膩子層熱阻R≥0.15m2.k/w，其厚度d≥0.015m，這實際上是把膩子作為保溫漿料來使用，但其導(dǎo)熱系數(shù)還不如一般無機保溫漿料（λ≤0.07w/(m.k)）。于此，還不如像重慶市地方標準那樣，將規(guī)程定名為《建筑反射隔熱涂料外墻保溫系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》（DJB/T50-076-2008），明確保溫漿料是保溫系統(tǒng)中的一個構(gòu)造層次。
3.2  在產(chǎn)品的推廣應(yīng)用“資質(zhì)報告”中混列并提實例
       北京某公司生產(chǎn)的“新型水性納米太陽熱反射材料”、“新型水性納米保溫隔熱涂料”和“新型水性納米反射隔熱保溫材料”，由國家建筑材料測試中心以GB/T9755-2001《合成樹脂乳液外墻涂料》和JG/T235-2014《建筑反射隔熱涂料》等標準為依據(jù)，檢驗了三種材料的全項性能指標及全項隔熱性能指標和顏色。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技發(fā)展中心以“新型水性納米反射隔熱涂料”對其進行科技成果評估，指出該產(chǎn)品由底涂、中涂、面涂三層不同功能的材料復(fù)合組成，比單一的太陽熱反射隔熱涂料具有更好的隔熱效果；太陽光反射比、半球發(fā)射率更優(yōu)于《建筑反射隔熱涂料》JG/T235-2008標準要求，這說明該產(chǎn)品屬“建筑反射隔熱涂料”，無可非議。
       北京市建筑材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗站及國家建筑材料工業(yè)建筑圍護材料及管道產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心，分別以GB/T13475-2008《絕熱 穩(wěn)態(tài)傳熱性質(zhì)的測定 標定和防護熱箱法》對“新型水性納米保溫隔熱材料”涂抹在300mm砌塊墻體（涂抹厚度為2mm及3.5mm），和涂抹在240mm燒結(jié)普通磚墻（涂抹厚度為3mm）的傳熱系數(shù)進行了檢測，傳熱系數(shù)分別為k=0.44w/(㎡.k)、k=0.46w/(㎡.k)及k=0.49w/(㎡ k)。西安近代化學分析測試中心采用KT-6俄羅斯西北利亞計量院導(dǎo)熱系數(shù)測定儀測定“新型水性納米保溫隔熱材料”的導(dǎo)熱系數(shù)值為0.027~0.035w/(m.k)。
       根據(jù)以上測定結(jié)果，取240mm燒結(jié)普通磚墻體按其構(gòu)造圖進行計算得：無納米涂料涂抹層的墻體熱阻R1=0.32m2.k/w，傳熱阻R0.1=0.32+0.15=0.47m2.k/w；有3mm厚涂抹層的墻體熱阻R2=0.32+0.10=0.42m2.k/，傳熱阻R0.2=0.42+0.15=0.57m2.k/w，墻體傳熱系數(shù)K=1/0.57=1.75w/(m2.k)，而不是0.49w/(m2.k)。如果按K=0.49w/(m2.k)計算，該水性納米涂料的導(dǎo)熱系數(shù)λ應(yīng)為0.0019w/(m.k)或0.002w/(m.k)。
      該公司在成都的交流會上介紹說，北京一個中央政府的屋頂節(jié)能改造，只是涂抹上了幾毫米厚的“新型水性納米保溫隔熱材料”就能滿足北京地區(qū)公共建筑的節(jié)能改造要求。我們對此質(zhì)疑，并表明，如果真有此特異功能，一定盡力助推。之后，該公司將材料拿到四川省建科院涂抹在原來作傳熱系數(shù)檢驗的200mm厚蒸壓加氣混凝土砌塊墻體的一側(cè)，涂抹厚度大于4mm。原檢測的傳熱系數(shù)K=0.81w/(m2.k)，涂抹7天后檢測的傳熱系數(shù)K仍在0.81W/(m2. K)左右，小者為0.80w/(m2.k)，無明顯的降低。涂抹在EPS和XPS板上用導(dǎo)熱系數(shù)測定儀檢測熱阻附加值，也反應(yīng)不出有所增加。廠家認為是涂料涂抹在墻上后沒有進行烤干開成的這樣檢測結(jié)果。北京和成都的環(huán)境相對濕度相差較大，采用同樣的檢測標準規(guī)定的檢測方法檢測結(jié)果，不可能會因環(huán)境相對濕度相差較大而有這樣明顯的差異。
        總之，建筑反射隔熱涂料用作外圍護結(jié)構(gòu)的外飾面涂料，不論是否包含了底涂和中涂，是反射隔熱作用就明確表明是反射隔熱作用；不是保溫作用或不能起保溫作用，就不要將保溫作用夸大并與其隔熱作用混談并提。
        我們一直支持研發(fā)生產(chǎn)和應(yīng)用保溫涂料，比如可用于墻體和屋頂內(nèi)表面的低輻射（Low-E）涂料或其他高性能絕熱涂料，但必須從機 理和熱作用效果上把它表述清楚，不能誤導(dǎo)。而且，還應(yīng)有在建筑工程中應(yīng)用后的絕熱節(jié)能效果檢測數(shù)據(jù)予以證實。
4應(yīng)有適用、可操作性墻的檢測方法助推建筑反射輻隔熱涂料的應(yīng)用
       于2015年6月1日起實施的《建筑反射輻隔熱涂料節(jié)能檢測標準》JGJ/T287-2014，規(guī)定了建筑反射隔熱涂料的太陽反射比及半球發(fā)的實驗室檢測方法及現(xiàn)場檢測方法。關(guān)于采用該標準測定“太陽熱反射比”和“半球登射率”，是否考慮到涂層吸收的能量并不一定會成為熱能、吸收的熱能又是否會以輻射的形式返回建筑物外部空間、涂料層的導(dǎo)熱系數(shù)小是否原會引起涂料熱阻效應(yīng)及大氣空間的熱量是否對涂料表面有輻射作用等問題，三亞建筑工程質(zhì)量檢測中心的王秀云二人的文間“從檢測角度看反射隔熱涂料標準存在的問題” 表述得很清楚，也提出了對檢測方法的建議。
        應(yīng)當指出，《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》GB50176-93中，沒有將材料表面的太陽輻射吸收系數(shù)ρs=1-太陽光反射比的規(guī)定和論述，該規(guī)范的“附表2.6太陽輻射吸收系數(shù)ρs值 ”，基本上是采用上世紀60年代出版的《炎熱地區(qū)建筑隆溫》一書中提出的用天空輻射表實測的結(jié)果和參照當時收集到的國外資料中的有關(guān)數(shù)據(jù)列出的。至今，有的高院校及科研單位在研究綠色植被屋蓋及外護結(jié)構(gòu)在日輻射作用下的隔熱性能時，仍是以該方法測定綠色植被的表面及外圍護結(jié)構(gòu)外表面材料的太陽輻射吸收系數(shù)ρs值。
       目前，不論是在國外還是在國內(nèi)，日輻射作用下材料表面的熱反射性能，都是以材料表面的太陽光（或熱）反射比及半球發(fā)射率（或熱輻射率）的綜合作用來表征，僅管材料有一定的熱阻抗和熱擴散能力，其作用也會反映在受日輻射照射后的表面溫度及向外發(fā)射的熱通量上。
       材料表面的太陽輻射吸收系數(shù)是外圍護結(jié)構(gòu)隔熱設(shè)計計算中的必要參數(shù)，也是建筑節(jié)能設(shè)計能耗計算中的重要參數(shù)�！督ㄖ�反射隔熱涂料節(jié)能檢測標準》JGJ/T287-2014并沒有將其檢測結(jié)果與ρs值進行聯(lián)系和換算，只是表明了建筑熱反射涂料的兩個反射隔熱性能指標，缺乏實用價值。而且檢測設(shè)備都是由易損壞的組件構(gòu)成，不僅價貴，且耐久性差；還有就是檢測方法的可操作性不強，受被測表面狀況及環(huán)境因素的影響很大，難以真實地反應(yīng)被測表面材料在日照下的太陽輻射反射（或吸收）性能。
       所以，從有利于推廣應(yīng)用建筑反射隔熱涂料出發(fā)，可以借鑒現(xiàn)行行業(yè)標準《透光圍護結(jié)構(gòu)的太陽得熱量檢測方法》和目前還在應(yīng)用的天空輻射表檢測ρs值的方法，并在其基礎(chǔ)上通過試驗研究提出適用和可操作性強的建筑反射隔熱涂料太陽輻射吸收系數(shù)的實驗室和現(xiàn)場檢測方法。
5推進建筑反射隔熱涂料研發(fā)應(yīng)用的建議
      我曾建議由建住部科技發(fā)展促進中心牽頭，組織有研發(fā)能力的建筑反射隔熱涂料生產(chǎn)廠家和有關(guān)的科研院校組成課題組，列課題對“建筑反射隔熱涂料的熱性能及其應(yīng)用技術(shù)”試驗研究。
研究內(nèi)容主要有三方面：
1、建筑反射隔熱涂料的熱性能綜合研
（1）建筑反射隔熱涂料與一般外墻涂料的熱性能對比試驗研究。
（2）不同色澤建筑反射隔熱涂料的熱性能及其耐久性試驗研究。
（3）用作圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)裝飾面層用的高性能建筑保溫涂料的熱性能試驗研究。
（4）熱射涂料飾面工程的節(jié)能效益實測研究。
2、應(yīng)用技術(shù)綜合研究
（1）熱反射涂料外飾面工程的耐久性技術(shù)研究。
（2）表面太陽輻射吸收系數(shù)檢測方法研究。
3、編制國家（或行業(yè)）標準
標準名稱：材料表面太陽輻射吸收系數(shù)檢測方法
標準名稱：（1）范圍；（2）規(guī)范性引用文件；（3）術(shù)語和定義；（4）檢測儀器；（5）檢測環(huán)境；（6）檢測方法；（7）檢測報告。
（以上建議至今尚未啟動）。
在此，敬請“中國建筑涂料協(xié)會”考慮為盼。
       結(jié)語
    1、非常感謝中國建筑涂料協(xié)會邀請我們參加第三層建筑涂料技術(shù)峰會，并給我們安排發(fā)言的機會。
    2、我們也知道，在我國航天、軍工及其他特殊的行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，已早有為熱控技術(shù)研發(fā)應(yīng)用成功的高性能絕熱材料（或涂料）。建筑及建筑環(huán)境有其特點，用在其圍護結(jié)構(gòu)上的隔熱材料或保溫材料，都應(yīng)適應(yīng)推進“以人為本”的綠色建筑要求的建筑及建筑環(huán)境特點。
    3、我們認為，在推進建筑反射隔熱涂料的研發(fā)與應(yīng)用中，統(tǒng)一認識非常必要，必須目標明確，步調(diào)一致。我們相信，在中國建筑涂料協(xié)會諸位同志們的努力和協(xié)作下，建筑涂料的研發(fā)和應(yīng)用一定會邁上更高、更新的臺階。