建筑反射隔熱涂料的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問題分析

Application situation and problems analysis of architectural
reflective thermal insulation coating
                 Shi Yumei1,Yang Wenyi2, Qiao Yaling2
(1.China Academy of Building Research, 100013  2. China Building Material Test & Certifacation Group Co.,Ltd，100024)

Abstract: The application situation of the reflective coatings were introduced briefly. Combined with the relevant standards, the problems of the application were analysised deeply,and the development prospect were discussed preliminarily.
       Keywords: Architectural reflective thermal insulation coating

一、概述
       近年來，隨著國家提倡節(jié)能、環(huán)保產(chǎn)業(yè)政策的實(shí)施，人們的節(jié)能意識(shí)不斷提高，特別是建筑節(jié)能，涉及面廣，更是日益受到重視，國內(nèi)不少省市相繼頒布實(shí)施工業(yè)與民用建筑節(jié)能法規(guī)。涂料行業(yè)中最能體現(xiàn)建筑節(jié)能的品種之一是建筑反射隔熱涂料。由此，建筑隔熱涂料的研發(fā)及應(yīng)用提到了議事日程，目前在我國正在形成熱潮。出臺(tái)了JC/T 1040-2007《建筑外表面用熱反射隔熱涂料》GB/T 25261-2010《建筑用反射隔熱涂料》、JG/T235-2014 《建筑反射隔熱涂料》等標(biāo)準(zhǔn)。
        建筑反射隔熱涂料是通過反射可見光及紅外光的形式將太陽能量隔絕，達(dá)到隔熱的目的。通過選擇合適的樹脂、空心陶瓷粉、玻璃微珠、金屬或金屬氧化物（納米材料）等功能填料，采用特定的生產(chǎn)工藝便可制得高反射率的涂層。這種涂料具有裝飾及隔熱的雙重作用，屬功能性涂料，除用于建筑工程的屋面及墻面的反射隔熱，還可運(yùn)用于石油化工行業(yè)、糧食儲(chǔ)備行業(yè)諸多領(lǐng)域，需求量有迅速增大的趨勢(shì)，是一種很有發(fā)展前途的功能涂料新品種。
       建筑反射隔熱涂料產(chǎn)品還未能大范圍的應(yīng)用，其中涂料在建筑工程中的隔熱實(shí)際效果及隔熱時(shí)效性還有待在實(shí)踐工程中進(jìn)一步考察。

二、應(yīng)用現(xiàn)狀及問題分析
       1. 建筑隔熱涂料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)隔熱性能的要求
       2013年前公布實(shí)施的行業(yè)及國家標(biāo)準(zhǔn)中，隔熱指標(biāo)多為太陽反射比、半球發(fā)射率，其具體差異為：
       JC/T 1040-2007《建筑外表面用熱反射隔熱涂料》 在標(biāo)準(zhǔn)中提出了17項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，隔熱性能為：太陽反射比≥0.83，半球發(fā)射率≥0.85，耐人工老化后上述指標(biāo)分別為≥0.81及≥0.83；
       JG/T 235-2008《建 筑反射隔熱涂料》 在標(biāo)準(zhǔn)中提出屋面及外墻反射涂料除應(yīng)滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)外，隔熱性能為：太陽反射比（白色）≥0.80，半球發(fā)射率≥0.80，隔熱溫差≥10℃，隔熱溫差衰減（白色）外墻≤12℃；
       GB/T 25261-2010《建筑用反射隔熱涂料》在標(biāo)準(zhǔn)中提出：太陽反射比≥0.80，半球發(fā)射率≥0.80 其他產(chǎn)品性能滿足相關(guān)國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，其中耐人工老化及耐沾污性能應(yīng)滿足國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的最高等級(jí)要求。
       HG/T4341-2012 《金屬表面用太陽熱反射隔熱涂料》在標(biāo)準(zhǔn)太陽熱反射性能要求：太陽反射比≥0.80，其他色≥0.60，半球發(fā)射率≥0.85 ，近紅外光反射比要求合格品≥0.60，一等品≥0.70，優(yōu)等品≥0.80，該標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)給出了隔熱溫差的試驗(yàn)方法。
以上4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分別為建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、建工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)及化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，均為推薦性標(biāo)準(zhǔn)。
       2. 實(shí)際應(yīng)用中的誤區(qū)
       2.1將熱反射隔熱與保溫混為一談
       建筑保溫通常是指圍護(hù)結(jié)構(gòu)在冬季阻止由室內(nèi)向室外傳熱，夏季阻止由外至室內(nèi)傳導(dǎo)熱量，從而使室內(nèi)保持適當(dāng)?shù)臏囟取Ｈ缭谏鲜兰o(jì)80年代末開始發(fā)展和應(yīng)用的硅酸鹽復(fù)合保溫隔熱涂料具有密度低、熱導(dǎo)率小的特點(diǎn)，可達(dá)到隔熱保溫作用。保溫涂料大多用于室內(nèi)。熱反射隔熱是指通過反射太陽熱輻射來減少建筑物和構(gòu)筑物熱荷載的隔熱作用，熱反射層具有較高的太陽反射比和半球發(fā)射率，一般是不具備保溫性能的。如果半球發(fā)射率低，即向天空以輻射的形式散熱較慢，是否同時(shí)具有保溫作用還需另當(dāng)別論。熱反射隔熱涂料如果與外墻外保溫體系配合使用，會(huì)具有保溫隔熱雙重作用。嚴(yán)格講熱反射隔熱與保溫是兩個(gè)概念，如果同時(shí)具有雙重作用，要有理論及相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)支持。在實(shí)際應(yīng)用中，許多企業(yè)在熱反射隔熱涂料的宣傳材料中都加有保溫二字，但在具體的實(shí)際應(yīng)用中缺少相應(yīng)的保溫性能。市場(chǎng)上開始出現(xiàn)跟風(fēng)炒作的風(fēng)氣 ，很多類似產(chǎn)品說明書上都將隔熱保溫混為一談。
       2.2將標(biāo)準(zhǔn)中的隔熱溫差誤認(rèn)為實(shí)際的隔熱效果
       目前較為流行的是以現(xiàn)場(chǎng)的模擬實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證隔熱涂料的效果，大多是在某光源照射下，將涂有隔熱涂料及未涂有隔熱涂料的試板照射一定時(shí)間后，試板背面顯示的溫度差。在JG/T 235-2008《建筑反射隔熱涂料》標(biāo)準(zhǔn)中，設(shè)置隔熱溫差的本意也是可直觀的反映熱反射涂料的隔熱效果，從而為隔熱效果的演示、評(píng)價(jià)提供一種簡(jiǎn)便易行的測(cè)試方法。但在實(shí)際的測(cè)試方法中，模擬光源與太陽光光譜差別較大，未結(jié)合實(shí)際工程的環(huán)境條件，只是以試驗(yàn)的數(shù)據(jù)下結(jié)論，是沒有理論依據(jù)的。在許多報(bào)道中，也有這種誤導(dǎo)的宣傳，如有的涂料宣傳媒體報(bào)道稱“在相同的光照能量照射下，涂刷反射隔熱涂料和未涂刷反射隔熱涂料溫差是在15°左右，實(shí)現(xiàn)真正意義上的冬暖夏涼”。而在實(shí)際的工程中這是不可能達(dá)到的，如在北京某糧倉屋面涂刷熱反射涂料的工程中，據(jù)近一個(gè)月的跟蹤現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，倉內(nèi)溫度平均下降近2度，已是很不錯(cuò)的結(jié)果了。因此模擬試驗(yàn)中的隔熱溫差與實(shí)際的隔熱效果完全不能等同，不能以此代表涂料的實(shí)際隔熱效果。
       2.3應(yīng)用地區(qū)與范圍不清，籠統(tǒng)認(rèn)為適用于全國各地
       根據(jù)GB 50176-93《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]，我國建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)及設(shè)計(jì)要求如下：
嚴(yán)寒地區(qū)：必須充分滿足冬季保溫要求，一般可不考慮夏季防熱；
寒冷地區(qū)：應(yīng)滿足冬季保溫要求，部分地區(qū)兼顧夏季防熱；
夏熱冬冷地區(qū)：必須滿足夏季防熱要求，適當(dāng)兼顧冬季保溫；
夏熱冬暖地區(qū)：必須充分滿足夏季防熱要求，一般可不考慮冬季保溫；
溫和地區(qū)：部分地區(qū)應(yīng)考慮冬季保溫，一般可不考慮夏季防熱。 
       建筑隔熱涂料涂在建筑物外表面，在夏季有很好的隔熱降溫和降低空調(diào)能耗的效果，如果沒有特殊的設(shè)計(jì)，其主要適用于夏熱冬暖及夏熱冬冷地區(qū)，如與保溫體系配合使用也可用于其它地區(qū)。因此反射隔熱涂料的應(yīng)用是有一定區(qū)域范圍的，不能一概而論。
       3． 實(shí)際應(yīng)用中的瓶頸問題
       3.1耐沾污性差影響其時(shí)效性
       實(shí)際應(yīng)用中，反射隔熱涂料的涂層性能受外界影響的因素很多，其涂層暴露于大氣中，要經(jīng)受陽光、雨水、風(fēng)沙、冷熱變化等作用。一般來講，大氣中的灰塵及其它懸浮物較多，涂層易受沾污，時(shí)間久了，表面變臟，表面涂層的顏色變深，導(dǎo)致熱反射性能大幅度降低。如國內(nèi)某糧倉使用了國外的淺色反射隔熱涂料，由于國外涂料沒有耐沾污性的要求，很快面目全非，失去了隔熱性能。
目前我國涂料耐沾污性的測(cè)試方法雖不斷地修訂完善，但還不能較準(zhǔn)確地反映出涂料實(shí)際耐沾污的性能，只能作為一種參考。理想的測(cè)試應(yīng)在不同的天然曝曬點(diǎn)進(jìn)行，但又存在時(shí)間長(zhǎng)、費(fèi)用高的問題。
        3.2  反射隔熱涂料的實(shí)際節(jié)能效果尚無系統(tǒng)可行的評(píng)價(jià)方法
       目前反射隔熱涂料的節(jié)能評(píng)價(jià)大多僅停留在試驗(yàn)階段，涂料的隔熱性能指標(biāo)與建筑節(jié)能設(shè)計(jì)之間尚無統(tǒng)一的、經(jīng)過認(rèn)可的計(jì)算方法，因而導(dǎo)致了使用反射隔熱涂料后的建筑工程難以通過節(jié)能驗(yàn)收，在某種程度上也限制了該產(chǎn)品的順利發(fā)展。
       雖然根據(jù)某些節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及熱工方面的計(jì)算，也能從理論上得到能耗的具體數(shù)據(jù)，但與實(shí)際工程的應(yīng)用效果還是有一定距離的，跟蹤測(cè)試很少。在全國各地通過各個(gè)級(jí)別的評(píng)審項(xiàng)目很多，實(shí)際工程應(yīng)用也有用戶說明，一些地方也出臺(tái)了隔熱涂料的應(yīng)用技術(shù)規(guī)程，但卻 很少有實(shí)際工程后隔熱效果的跟蹤測(cè)試。往往是工程使用了隔熱涂料至于其效果及時(shí)效性如何較少有人問津。
        綜上所述，目前在我國反射隔熱涂料的發(fā)展存在雷聲大雨點(diǎn)小的現(xiàn)象，企業(yè)、科研院校等紛研制、開發(fā)出相應(yīng)產(chǎn)品，實(shí)際應(yīng)用很少見真正成功案例的報(bào)道。
       總體來講，目前在我國建筑反射隔熱涂料的發(fā)展處于市場(chǎng)培育時(shí)期。
        三、發(fā)展前景
       1．反射隔熱涂料標(biāo)準(zhǔn)的相繼出臺(tái)，對(duì)相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)及應(yīng)用發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用，但在標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行過程中也發(fā)現(xiàn)了一些如上所述的問題�？上驳氖轻槍�(duì)原標(biāo)準(zhǔn)的不足，及時(shí)地進(jìn)行了修訂。
2014年1月，JG/T 235-2014《建筑反射隔熱涂料》[2]正式發(fā)布。該標(biāo)準(zhǔn)要求反射隔熱性能如表1：
表1  反射隔熱性能

a該項(xiàng)僅限于三刺激值中的YD65≥31.26(L*≥62.7)的產(chǎn)品
       與2008版的標(biāo)準(zhǔn)相比相比，隔熱性能要求做了較大的改動(dòng)，主要變化及如下：
       1） 按照L*的高低，將熱反射涂料分為低、中、高三種明度,分別設(shè)定隔熱指標(biāo)要求；
        三種明度區(qū)間的劃分采用了日本標(biāo)準(zhǔn)JIS K5675“屋面用高日光反射涂料”中的方法，即低明度：L*≤40、中明度：40﹤L*﹤80、高明度：L*≥80。
       2） 增加近紅外反射比、污染后太陽光反射比變化率和人工氣候老化后太陽光反射比變化率指標(biāo)；
       太陽能量集中在300nm~2500nm波段，即由少部分紫外光、可見光和近紅外光組成，可見光波段的反射特性決定了涂層的明暗程度，當(dāng)涂層的顏色固定時(shí)，可見光反射率亦不能改變，若要獲得較高的太陽光反射比，就需要提高近紅外波段的反射比，因此，近紅外反射比的高低是評(píng)判熱反射涂料和普通涂料的重要依據(jù)。新標(biāo)準(zhǔn)引入了近紅外反射比的指標(biāo)，其要求同日本標(biāo)準(zhǔn)JISK 5675“屋面用高日光反射涂料”一致。國內(nèi)外一些顏填料生產(chǎn)廠家已有高紅外反射比的顏料（即所謂的“冷顏料”）和功能性填料供應(yīng)市場(chǎng)，為彩色隔熱涂料的開發(fā)提供了原材料。
        對(duì)于戶外使用的建筑材料，建筑熱反射涂料必定受到風(fēng)雨侵蝕、環(huán)境污染、陽光曝曬等影響造成涂層降解、表面集塵，從而使之熱反射功能減弱，可見污染和老化對(duì)熱反射涂料的隔熱性能（主要是太陽光反射比）影響不容忽視，直接決定著熱反射涂料的使用壽命和節(jié)能效果。為了評(píng)價(jià)熱反射涂料的實(shí)效性，增加污染后太陽光反射比變化率和人工氣候老化后太陽光反射比變化率指標(biāo)。
       3） 刪除“隔熱溫差”和“隔熱溫差衰減”項(xiàng)目
       隔熱溫差指標(biāo)設(shè)置的初衷是直觀地反映熱反射涂料的隔熱效果，從而為熱反射材料隔熱效果的演示、評(píng)價(jià)以及熱反射涂料的推廣提供一種簡(jiǎn)便易行的測(cè)試方法。實(shí)際上，當(dāng)環(huán)境條件、試驗(yàn)底材、熱反射涂層厚度、結(jié)構(gòu)等條件一定時(shí)，熱反射面層的反射比直接決定著隔熱溫差的大小，反射比越大，隔熱溫差越大，大量的驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果也印證了這一點(diǎn)。也就是說，隔熱溫差并不是材料本身固有的熱性能，而是反射比大小的外在體現(xiàn)而已。隔熱溫差試驗(yàn)作為企業(yè)演示其產(chǎn)品隔熱效果的方法尚可，但是作為產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的性能項(xiàng)目，其試驗(yàn)方法的科學(xué)性有待論證。
       2． 涂料的耐沾污性一直是建筑涂料應(yīng)用中存在的難題之一，隨著科技的進(jìn)步，該問題也在不斷的得到改善，通過采取一些有效方法，涂層的耐沾污性得到大幅度提高，如光觸媒等介質(zhì)的采用，具有自清潔功能的罩面涂料已有問世并取得了明顯的效果。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 30191-2013 《外墻光催化自潔涂覆材料》已于2014年9月1日實(shí)施。
       對(duì)涂料的耐沾污性測(cè)試方法GB/T 9780 《建筑涂料涂層耐沾污性試驗(yàn)方法》已進(jìn)行了修訂，有了耐沾污性試驗(yàn)用灰標(biāo)準(zhǔn)樣品，進(jìn)一步提高了耐沾污試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性以及與實(shí)際污染效果之間的可比性，該修訂標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)于2014年8月正式實(shí)施。
       3．修訂后的JG/T 235-2014《建筑反射隔熱涂料》以及JGJ/T 287-- 2014《建筑熱反射涂料節(jié)能檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》中，對(duì)隔熱性能的檢測(cè)，增加了便攜式儀器測(cè)定法。實(shí)際工程檢測(cè)設(shè)備可為現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)提供服務(wù)，有利于反射隔熱工程的質(zhì)量驗(yàn)收和跟蹤工程節(jié)能效果的測(cè)試。
       4．建筑工程行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T XXX-- XXXX《熱反射涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》正在報(bào)批中，將有助于指導(dǎo)建筑熱反射涂料的工程施工，控制施工質(zhì)量，使其真正發(fā)揮隔熱功能，并能作為工程質(zhì)量監(jiān)督部門質(zhì)量驗(yàn)收的依據(jù)之一。在規(guī)程中還將引入熱工性能計(jì)算方法，可為產(chǎn)品在建筑節(jié)能中的實(shí)際節(jié)能計(jì)算提供切實(shí)可行的方法和數(shù)據(jù)，能夠較直觀地反映反射隔熱涂料在外墻維護(hù)結(jié)構(gòu)中對(duì)熱工性能的貢獻(xiàn)，將會(huì)方便設(shè)計(jì)院、建筑節(jié)能相關(guān)部門對(duì)隔熱涂料的了解及選用，促進(jìn)熱反射涂料的推廣應(yīng)用。
       四、結(jié)語
       建筑反射隔熱涂料是一種新型功能性涂料，隨著產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，建筑節(jié)能模型的能耗計(jì)算，加上實(shí)際工程的跟蹤測(cè)試，會(huì)在夏熱冬暖及夏熱冬冷地區(qū)的節(jié)能應(yīng)用中得到廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)
       [1] GB 50176-93《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》
       [2] JG/T 235-2014《建筑反射隔熱涂料》