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建筑节能是我国节能的重点之一,外墙已成为建筑节能的主要产品。对于冷冷地区等主要地区的热工设计,外墙外保温不仅合理,而且适用性强,发展迅速。在热工设计上,只有夏热冬暖地区或夏热冬冷地区主要用于热工设计,目前部分外墙外保温还有进一步改进的空间。本文根据建筑围护结构的太阳辐射热平衡方程和不同地区的气候特点,合理选择和使用各种隔热涂料,形成既保温又隔热的复合体系,达到室内保温的目的环境舒适,节能降耗。
太阳辐射对建筑物的热环境和能耗有着重要的影响。根据波长的长短,太阳光可以分为紫外线、可见光和红外线。紫外线波长小于400nm,约占太阳总能量的5%。可见光波长在400-760nm之间,约占太阳能总量的45%。红外波长超过760nm,约占太阳总能量的50%。可见,太阳能主要集中在可见光区和红外区。
太阳辐射热通过阳光一侧进入室内,特别是东西窗、外墙以及屋顶,导致老旧外墙保温真石漆施工步骤室内过热。因此,这些部位也是夏季建筑保温的关键部位。建筑围护结构的太阳辐射热平衡方程可简化为:
当然,严格地说,还有大气被外表面吸收的辐射热,地面和物体被外表面吸收的辐射热,以及室外空气和外表面传递的热量。
由于涂层的外表面不透明,部分太阳辐射热被外表面反射,部分被吸收。从外表面反射的太阳辐射热可计算如下:
从颜色上看,红色反射红光,蓝色反射蓝光,白色反射热量最多,黑色吸收热量最多。这就是为什么大多数热反射涂层是白色和光的。此外,还有反射红外线的材料。毕竟,红外线部分占太阳能量的50%。也就是说,通过选择性吸收也可以制备彩色热反射隔热涂料。
可见,涂层外表面总反射率越高,反射到外表面的太阳辐射热越多,吸收的太阳辐射热越少。换言之,夏季送至室内的热量越少,空调负荷就越低。
外表面吸收的一部分热量被外表面辐射出去,一部分热量被传送到内部。外表面辐射热计算如下:
严格地说,换热时应考虑角度系数等因素。这里只做定性分析。辐射主要是长波辐射,也就是说,热量是以红外线的形式发出的。
对于某些谱带,如8~13.5μm,存在一个大气窗,即大气中的二氧化碳和水蒸气不吸收这些谱带的光,它们将不受阻碍地通过大气发射到大气外层。这不仅有利于隔热,而且有利于解决热岛效应。
具有隔热性能的涂料称为隔热涂料。保温是通过温度波动的衰减和延迟来实现的,保温是通过热阻来实现的。根据隔热机理,隔热涂料可分为三类:屏障隔热涂料、反射隔热涂料和辐射隔热涂料。
反光隔热涂料是在铝基反光隔热涂料的基础上发展起来的。通过选择合适的原材料和配方,制备出高反射涂料,反射阳光,达到隔热的目的。薄层隔热反射涂料是这类涂料的代表。由基材、热反射颜料及填料、助剂等组成
这种薄层隔热反射涂料具有较高的热反射率,一般在80%以上,隔热效果明显。但如上所述,颜色对热反射系数有很大的影响。另外,虽然薄层隔热反射涂料的导热系数不高,热阻较大,但由于薄膜厚度的限制,其总热阻有限,隔热效果不大。可与其它绝缘材料配合使用。
在下面的例子中,传热系数K的计算可以清楚地说明这一点。据了解,外墙为混凝土小砌块,两排孔190mm×190mm,内侧为20厚石灰水泥砂浆找平层。如果墙体要求k=1,需要多厚的保温层?
RI和re分别为外墙内外表面的传热阻力,取0.11m2·K/W和0.04m2·K/W,代入δ3=0.0276m=27.6mm,即膜厚应为27.6mm,既不经济也不可能。
实际上,要保暖,需要一定的热阻。也就是说,材料不仅要有较低的导热系数,还要有一定的厚度。
薄层隔热反射涂料的隔热原理主要是由于其具有较高的热反射率,有效地降低了辐射换热和对流换热。为了获得高的热反射率,必须选择高折射率的颜料,通过选择白色或浅色很容易获得涂膜的颜色,或者使用光谱选择材料可以制备出一定的颜色。选择吸收率低的黑色颜料是制备彩色隔热反射涂料的关键之一。美国军用标准规定深色油漆的反射率大于50%。
该产品已应用于海洋钻井平台、油罐、输油管道、钢结构屋盖、建筑业玻璃幕墙等,以降低受太阳热辐射设备的表面温度和内部温度,改善工作环境,提高安全性等
反射式隔热涂料可单独使用,也可与外墙外保温配套材料等其他多孔隔热材料结合使用,特别适用于夏热冬冷地区和夏热冬暖地区,形成高反射、低传热结构,达到隔热保温的效果。涂层可以通过刷涂和喷涂的方式进行。
最广泛使用的阻隔保温涂料是复合硅酸盐保温涂料。该涂料主要用于铸造模具、油罐和管道的保温。
辐射隔热涂料能将吸收的热量以放热的形式辐射出去,使房间降温,达到隔热效果。是夏热冬冷地区保温的好选择。最好与外墙保温结合使用。作为内墙涂料,室温低发射率有利于提高舒适性和节能性。很多人知道low E玻璃可以提高舒适性和节能性,但很少有人知道lowe内墙涂料可以提高舒适性和节能性。
纳米隔热涂料是由合成树脂乳液制成的中空陶瓷粉体、氧化钇等高反射率、大热阻的隔热涂料。具有良好的发展前景。纳米隔热涂料是以低密度、超细孔(小于50nm)结构为基础,具有低导热性和高反射率。
真空状态使分子的传导和对流换热完全消失。因此,利用真空填料制备性能优异的隔热涂料成为当前研究的热点之一。在美国,astec陶瓷保温涂料将空间技术应用于建筑中。隔热效果可以通过涂一层薄薄的一层来实现。
开发生产复合型多功能隔热涂料。一种具有良好隔热效果的涂料往往是两种或两种以上隔热机理协同作用的结果。每种隔热涂料都有自己的特点,可以通过复合来达到优势互补,开发出性能优良的复合隔热涂料。
为了满足夏热冬冷地区和夏热冬暖地区建筑节能的需要,将不同的保温涂料和保温材料结合起来,形成了既保温又保温的外保温体系,或以隔热为主的外保温系统。这也是外墙外保温的发展趋势。