輻射保溫隔熱涂料示范工程應用研究

張海寧

（太原市建筑設計研究院，山西 太原030002）

0 引言

保溫隔熱涂料的熱傳導機理和熱傳導方式的不同可以分為三類，即阻隔型、反射型和輻射型。三種涂料的隔熱機理是不同的，因此也有不同的應用場合和應用效果[1]。從三種涂料原理可以看出，三種涂料涂飾用于建筑外表面時，對隔熱均有一定效果，這些效果也在實踐中得到驗證，但當用于建筑保溫時，則有不同的表現。阻隔性隔熱涂料的涂膜厚度和熱阻緊密聯系，在涂膜厚度沒有辦法增加的情況下，對熱阻的增加值也比較低，反射隔熱性涂料涂飾于建筑外墻主要減少外墻得熱，在夏季效果較為明顯，但在冬季無法起到保溫的效果[4]。輻射型隔熱涂料是通過在涂料中添加特殊的功能材料，使涂膜可以把物體表面吸收的太陽光能量以一定波長的電磁波的形式發射到空氣中，從而達到降溫隔熱的目的。

建筑外墻圍護結構保溫是建筑節能工作最重要的部分，是降低建筑使用能耗的主要手段。根據山西省現行節能標準為例，建筑能耗與1980—1981年采暖季能耗相比要下降65%，其中外墻圍護結構承擔了其中40%～50%的下降任務，占比達到70%。但建筑節能在高速發展的過程中，也出現了很多急需解決的問題。輻射保溫隔熱涂料作為外墻保溫隔熱一種新的嘗試，符合建筑材料“多功能性”的發展方向，對建筑節能發展起到一定的推動作用。

1 工程概況

選取四棟老舊居住建筑（位于寒冷地區）作為樣本建筑進行測試，四棟建筑分別命名為東南西北樓，其中南、西、北樓位于一個小院，東樓與其他各樓隔一條馬路。其中東樓與北樓是六層建筑，且東樓帶地下室，北樓一層為商鋪；西樓為四層建筑，無地下室；南樓為五層建筑，帶地下室。這四棟樓建造于20世紀80、90年代，建筑外墻為清水磚墻，無保溫；外窗為推拉窗，密封條脫落嚴重，有結霜現象發生；原有屋面無保溫，夏熱冬冷，冬季室內溫度低于14℃，熱源為市政集中供熱，在小區設置換熱站，分四個支管分別進入四棟樓。

2 改造及測試方案

為了形成效果對比，選取四棟建筑中的兩棟建筑按照既有建筑節能改造工作中的做法進行改造，另兩棟建筑除了外墻與外窗外，其他部位的改造也按照既有建筑節能改造的做法進行。現選取南樓與西樓外墻刷保溫涂料，北樓與東樓外墻用EPS保溫板。各樓圍護結構改造項目有以下幾點：

（1）屋面。將南樓、西樓改造為50厚噴涂硬泡聚氨酯，北樓、東樓改造為50厚噴涂硬泡聚氨酯。

（2）外墻。將南樓、西樓改造為0.3mm厚輻射保溫隔熱涂料，北樓、東樓改造為60厚聚苯板（EPS）。

（3）外窗。將南樓、西樓改造為平開PVC窗（5+12+5low-E充氬氣）（傳熱系數1.8），北樓、東樓改造為平開PVC窗（5+9+5）（傳熱系數2.6）。

（4）地下室頂板。將南樓、西樓改造為50厚超細無機噴涂棉，北樓、東樓改造為50厚超細無機噴涂棉。

（5）陽臺頂板。將南樓、西樓改造為50厚噴涂硬泡聚氨酯，北樓、東樓改造為50厚噴涂硬泡聚氨酯。

（6）陽臺欄板。將南樓、西樓改造為0.3mm厚輻射保溫隔熱涂料，北樓、東樓改造為60厚聚苯板（EPS）。

在改造工作結束之后，采暖季開始前，通過測試室內外空氣溫度以及各棟樓的耗熱量，計算出各樓單位面積耗熱量，從而計算出輻射保溫隔熱涂料的等效熱阻，同時利用能耗模擬軟件，結合實測數據，對測試結果進行校驗。

表1 改造前后各樓修正后理論耗熱量

3 測試概況

（1）測試參數：室內外溫度、建筑耗熱量。

（2）測試設備：鉑電阻溫度傳感器、熱計量表。

（3）測試時間與周期：

溫度測試時間：2016年11月3日—2017年2月26日；采樣間隔：60min。

耗熱量測試時間：2016年11月26日—2017年2月26日。

（4）測點布置：熱表裝在每棟樓對應的熱力管井中安裝，室外溫度計放置在背陰的房間外面，室內溫度計放置在室內高度為1m左右的背光位置。根據住戶實際情況與配合度，整個示范項目室內共安裝有20個溫度計，其中東樓4個，西樓5個，南樓5個，北樓6個。

4 測試結果

4.1 室內外溫度

對室內外溫度進行綜合整理，可以看到東西南北樓室內平均溫度所示，溫度數據取自2016年11月3日—2017年2月26日，采樣間隔1h。得到以下結果：東樓的平均溫度為20.92℃；西樓的平均溫度為19.55℃；南樓的平均溫度為19.90℃；北樓的平均溫度為21.64℃。

由此可見，每棟樓在整個采暖季室內平均溫度都達到18℃，符合《居住建筑節能檢測標準》（JGJ/T 132—2009）的要求。

4.2 耗熱量計算

截至2016年11月26日，四棟示范建筑的熱表全部安裝完畢，同一時間讀取四塊熱表的初始數值作為項目的初始熱量。按照7d一個周期的原則讀取熱表數據，特殊時期除外。測試期間92d總計讀取13組數據。

為了便于計算，將測試數據簡化成四個階段：①2016年11月26日—2016年12月18日，22d；②2016年12月18日—2017年1月16日，29d；③2017年1月16日—2017年2月4日，19d；④2017年2月4日—26日，22d。經過整理，這四個階段耗熱量計算值。

4.3 節能量計算

由于改造前建筑單位面積能耗沒有進行過測試，因此只能用軟件模擬的方法來確定。利用PKPM能效測評軟件對四棟建筑進行能耗模擬。改造前PKPM軟件中默認的室內外氣候條件是：計算用采暖期室外平均溫度=-2.2℃，室內平均溫度=16℃，室內外溫差為18.2℃；改造后PKPM軟件中默認的室內外氣候條件是：計算用采暖期室外平均溫度=-0.9℃，室內平均溫度=18℃，室內外溫差為18.9℃。而實際測得的室內外溫差與理論溫差存在差異，因此應該對改造前后理論采暖能耗進行修正，修正結果如表1所示。

對比四棟建筑改造前后能耗，計算改造后建筑節能率。

4.4 涂料等效熱阻計算

對比改造后各樓實測能耗及理論能耗可知，各樓的實測節能量與理論節能量均存在一定差距，由于各分項能耗無法進行測試，現近似認為沒有達到理論節能量的部分是均勻分布在各個分項能耗上面，將改造后的理論能耗與實測能耗進行對比分析可以得到南樓及西樓中涂料的等效苯板厚度及等效熱阻[2]。

5 結論

通過對示范工程的能耗測試結果，可近似地認為輻射保溫隔熱涂料的熱阻等同于23～27cm的模塑聚苯板，涂料建筑通過結合高性能窗戶可以使整個建筑圍護結構實測節能量增加到50%～60%；在實測建筑中，涂料建筑使用的門窗類型為（6mm+9mmair+6mm）Low-E平開窗，根據檢測報告，窗戶傳熱系數為1.8W/（m2·K），考慮如果更換更加節能的門窗，可能節能效果會更明顯[3]。