納米保溫涂層及其在建筑領域應用

欒玉成　上海宥納新材料科技有限公司

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納米保溫涂層及其在建筑領域應用

欒玉成上海宥納新材料科技有限公司

摘要：納米保溫涂層是一種新型的保溫節能材料，具有低導熱系數、環保無毒和使用壽命長等優點。優納科技公司制備的基于納米孔的保溫涂層性能優異，屬A級防火材料，導熱系數低至0.028 W/m·k，是一種優良的建筑保溫材料，并通過對在其建筑中的應用進行了分析計算和驗證。

關鍵詞：納米；保溫涂層；節能

工業能耗、交通能耗和建筑能耗是全球能耗的主要組成部分，其中建筑能耗約占全球總能耗的40%。由此可見，建筑節能將是緩解能源緊張狀況的一個重要方面。

采用保溫材料是建筑節能的一種重要手段。傳統保溫材料根據成分可以分為有機和無機類兩種。有機類保溫材料主要指高分子保溫材料，如發泡/擠塑聚苯板、噴涂聚氨酯以及聚苯顆粒等。有機保溫材料具有重量輕、加工性能好、致密性高、隔熱保溫效果好等優點。其缺點是不耐老化、環保性差、穩定和安全性差、易燃燒、易變形、施工難度大、工程成本較高、難以循環再利用等。無機保溫材料有膨脹/閉孔珍珠巖、中空?；⒅?、巖棉、礦棉、玻璃棉和輕質砌塊自保溫體系等。無機保溫材料具有節能、使用壽命長、易施工、防火防凍、耐老化、價格便宜、可以循環再利用等優點。無機保溫材料的缺點有容重較大、保溫效果稍差、易吸水、施工難等。

為克服傳統保溫材料的缺點，科學家一直希望找到一種新型保溫材料。氣凝膠由于具有極低的導熱系數和非常輕的質量而受到廣大研究人員的青睞，但由于其復雜的生產工藝和高昂的生產成本等原因，并未得到廣泛應用。為解決傳統保溫材料和氣凝膠的缺點，宥納科技公司研發了一種新型的納米保溫涂層，該納米保溫涂料制備工藝簡單、成本低、安全可靠、施工方便、保溫性能優異，可廣泛應用于建筑、化工、航天等行業。

1　建筑保溫熱工性能評價

建筑物的熱工性能參數，主要包括屋頂的隔熱情況、外圍護結構的熱阻等，要改善建筑物的熱工性能，就必須從這些方面進行優化。

建筑物的熱工性能，主要體現在保溫和隔熱兩個方面。保溫作用，以室內為例，是指建筑材料和結構在冬季防止由室內向室外傳熱，從而使室內保溫適當溫度的能力；隔熱作用，以建筑物外墻、屋頂為例，是指建筑材料和結構在夏季隔離太陽輻射熱和室外高溫的影響，從而使室內保持適當溫度的能力。

通常，保溫性能用傳熱系數值或傳熱阻值來評價；隔熱性能用夏季室外計算溫度條件下圍護結構內表面最高溫度值來評價。材料傳熱系數K，指單位時間內，在溫度梯度的方向，通過單位面積物體的熱量，單位為W/㎡·k。傳熱熱阻R，為傳熱系數K的倒數，單位為㎡·k/W。通常來說，圍護結構的傳熱系數值越小，或者傳熱阻值越大，保溫性能越好。

式中，λ——材料在運行溫度下的導熱系數，W/m·k；

δ——材料的厚度，m；

減少建筑能耗，降低圍護結構的耗熱量及改善其熱工性能，是建筑節能取得成效的關鍵。根據《公共建筑節能設計標準》GB50189-2005中4.2條規定，得到不同地區圍護結構屋面、外墻保溫傳熱系數限值，見表1。

表1　不同氣候分區圍護結構傳熱系數限值

2　納米保溫涂層結構

建筑保溫行業中產品多種多樣，Uninano保溫涂層不僅隔熱性能優異，而且擁有環保無毒，使用壽命長等眾多優點，是保溫市場中非常有競爭力和前景的產品，Uninano保溫涂層與其他保溫產品的對比如表2所示。

表2　Uninano保溫涂層在行業中所處的位置

Uninano保溫涂料嚴格遵守GB規定，各項指標均符合規定甚至遠超于標準要求，如表3所示。

表3　Uninano保溫涂層與國標的對比

Uninano建筑外保溫層的結構見圖1，由于結構簡單使其使用范圍大大增加，外墻內墻保溫層中都可以使用。施工手法簡單方便，不僅可以采用傳統的批涂，而且可以通過調節稠度進行激噴，這樣可以做到無死角全方位的保溫。放在模具中可以制得光滑平整隔熱性能優異強度很好的板塊，使其應用領域更加廣闊，圖2所示為Uninano保溫涂料涂在磚頭上和制得板塊效果圖。

圖1　Uninano建筑外保溫層的結構圖

圖2　Uninano保溫涂料涂磚頭上和制板效果圖

3　應用分析

以東北地區某建筑物為例，該區域屬于嚴寒地區B區，冬季長于夏季，冬季氣候條件比夏季更嚴酷，建筑面積為468 ㎡，為兩層框架結構，體形系數為0.38＜0.4，符合《公共建筑節能設計標準》，根據該建筑的結構組成和《公共建筑節能設計標準》、《民用建筑熱工設計規范》，我們可得到該建筑的外墻熱工性能情況如表3所示。

表3　改造前外墻保溫熱工性能表

根據《民用建筑熱工設計規范》GB50176-93附表2.2內表面換熱系數為hi=8.7w/㎡·k，即熱阻為0.115㎡·k/w，附表2.3外表面換熱系數為he=23.0w/㎡·k，即熱阻為0.043 ㎡·k/w，從表2總熱阻得到總傳熱系數為0.388 w/㎡·k＜0.4，符合《公共建筑節能設計標準》要求。

我們現采用納米孔保溫涂層對保溫系統的保溫材料進行改造，即使用納米孔保溫涂層替代擠塑板，在改造后該建筑的外墻熱工性能情況如表4所示。

表4　改造后外墻保溫熱工性能表

從該表中我們可看出，納米保溫涂層的保溫厚度為60 mm，相比聚苯板厚度下降了33.3%，而總傳熱系數為0.388 w/㎡·k＜0.4，符合《公共建筑節能設計標準》要求，因此納米保溫涂層能顯著的減薄墻體厚度，對于現代綠色節能建筑來說，意義重大，并且納米保溫涂層屬于A1級不燃材料，防火等級高，而建筑保溫比較常用的保溫材料模塑聚苯板EPS、擠塑聚苯板XPS等等，燃燒等級為B1級，在一定程度上，存在安全隱患，安全防火等級不夠而容易導致火災給國家帶來不可估量的損失，例如：2007年上海源深體育發展游泳館失火，引燃泡沫保溫層，部分屋頂損毀；2008年濟南奧運中心體育館失火，引燃防水保溫層，燒毀面積約3 000㎡；2009年中國科技館新館工地失火，起火處為新館主體結構保溫層內的擠塑板；2011年首都國際機場2號航站樓停機坪因引燃外墻保溫材料發生火災，形成濃煙；2012年雙流國際機場屋頂保溫材料失火等等。因此使用更加安全有效的超效節能保溫材料迫在眉捷。而該種納米保溫涂層提供了一種安全節能的解決方案，并擁有廣闊的應用前景。

4　結語

優納科技公司制備的基于納米孔的保溫涂層性能優異，導熱系數低至0.028 W/m·k，屬A級防火材料，是一種優良的建筑保溫材料，具有很低的導熱系數、環保無毒和使用壽命長等優點。該納米保溫涂料制備工藝簡單、成本低、安全、施工方便，與傳統保溫材料相比具有很大的優勢。

Nano Heat Insulation Coating
and Its Application in Construction Field

Luan Yucheng
Shanghai Uninano New Materials Technology Limited Company

Abstract:Nano heat insulation coating is a new type heat insulation energy saving material, which has some advantages, such as low thermal conductivity, non-toxic environmental friendly and long service life. Nano heat insulation coating produced by uninano technology limited company belongs to level A fireproof material, whose thermal conductivity is as low as 0.028 W/m·k, which is an excellent construction insulation material. It is analyzes and is validates by construction application.

Key words:Nano, Heat Insulation Coating, Energy Saving

DOI:10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2016.02.005