綠色建筑中節能環保材料的應用與實踐研究*

陳 鵬

(南京軟件谷奇創通訊科技有限公司 江蘇 南通 226000)

目前,全球變暖趨勢加劇,我國大力倡導綠色環保發展理念,建筑行業作為我國重要的經濟支柱型產業,為實現長久、穩定、可持續發展,需要及時轉變發展理念,應用節能綠色環保建筑材料建立“節能型”建筑,降低建筑能耗,減少對周圍環境的影響,實現建筑行業可持續發展[1]。A 園住宅樓4幢施工地夏季高溫,平均溫度可達到32℃,工程施工節能環保措施以降低能耗,達到建筑隔熱、保溫的目的。反射隔熱涂料是一種功能性涂料,用于建筑外墻,可以反射紅外線產生的熱量,達到隔熱、保溫的目的[2]。屋頂綠化可以節能,隔熱,但在高層建筑中其隔熱、節能效果會受到影響,結合反射隔熱涂料能夠降低空凋能耗,優化其節能效果。

1 工程概述

A 園住宅樓4幢位于B市商業中心,建設用地總面積為16 471 m2,建設總面積為24 022 m2,高50 m,地下共1層,地上共15層,建筑類別為1類,耐火等級為1級,建筑結構為剪力墻,抗震防裂度為7 度,CM符合地基,安全等級為二級,建筑使用年限為50年。

2 建筑綠色環保節能反射隔熱涂料的節能機理

建筑室內與室外空氣形成熱對流,建筑圍爐結構熱傳導結合熱對流組成空凋系統的熱負荷。外墻會接收并傳遞太陽光至建筑內部,在這一過程中,外墻外表面的溫度以及墻體結構的傳熱系數可能會對熱傳導的效率和程度產生影響[3]。

3 建筑模型與參數設置

3.1 建筑模型參數

建筑共22層,體系系數為0.30,平頂屋,傳熱系數為1.09 W/(m2·K),外墻傳熱系數為3.11 W/(m2·K)建筑外窗、外墻參數如表1所示。

表1 建筑外窗、外墻參數

3.2 模型設置方案

模型設置3個方案,如表2所示。對比不同模型對建筑節能率的影響,除衛生間、廚房無供冷,其余區域均進行供冷。

表2 模型設置方案

根據建筑地點綠化植物特點,屋頂綠化參數設置如表3所示。

表3 屋頂綠化設置

3.3 材料選擇與分析儀器

經過審慎考慮與評估,研究人員決定采用西安易斯柏涂料公司生產的兩種反射隔熱涂料,分別為非耐鹽霧型與耐鹽霧型,進行深入的實驗研究。為確保實驗結果的準確性和可靠性,研究人員選擇了工程模擬基板作為實驗對象。在實驗設備方面,研究人員準備了鹽霧試驗機,用于模擬惡劣環境下的鹽霧侵蝕條件;同時還備有建筑專用反射隔熱太陽光及光譜測試儀器,用以精確測量涂料的反射隔熱性能。為全面評估涂料的耐候性能,研究人員采用紫外光老化儀器進行耐火性測試。測試周期設定為12 h,以確保實驗結果的充分性和有效性。在實驗開始前,研究人員將涂料濕潤4 h,并將環境溫度控制在約50℃,以模擬實際使用環境。隨后進行8 h的光照實驗,并將環境溫度提升至60℃,以進一步檢驗涂料的耐候性能。需要注意的是,檢測過程中應注意檢測太陽光的反射比,檢查太陽光反射比的衰減情況,如觀察外墻面是夠出現起皺、開裂等物理情況[4]。

耐鹽霧性檢測進行中性鹽霧試驗,施工地空氣中鹽霧含量最大為0.44 mg NaC/m3,最小為0.151 mg NaC/m3,采用濃度為5%,p H 值在6～7的氯化鈉鹽水溶液進行實驗,主要觀察耐鹽霧反射涂料對太陽光反射比情況。

反射隔熱涂料施工的基本流程如圖1所示。

圖1 反射隔熱涂料施工基本流程

4.2 工程施工

使用“彈性平涂”施工工藝,體系技術參數如表4所示。

表4 “彈性平涂”技術參數

4 反射隔熱涂料施工技術

4.1 基本工序

根據表4技術參數,建筑工程反射隔熱涂料最少涂裝2遍。項目結合工程實際情況按照“兩底兩面”要求進行施工,第一遍涂裝施工結束,需等至干燥后再涂裝第二遍。涂裝應施工均勻,涂層牢固[5],同時底漆也應重復施工兩道。

4.2.1 基層檢驗

(1)表面清潔。檢查基層表面是否干凈,沒有塵土、油脂、蠟、銹斑等污染物。

(2)表面平整度。檢查基層表面是否平整,沒有凹凸不平的部分。

(3)濕度檢測。使用濕度檢測儀器檢查基層表面的濕度水平。

(4)粗糙度。檢查基層表面的粗糙度。某些涂料可能對表面粗糙度有要求,需要在施工前進行檢查和處理。

4.2.2 膩子

(1)膩子施工。選擇合適的膩子材料,根據其說明書的指導,混合和準備好膩子。然后使用刮刀或抹刀將膩子均勻地涂抹在外墻表面上。確保膩子的厚度均勻,并覆蓋整個施工區域。

(2)膩子修整。在膩子開始干燥之前,使用抹刀或砂紙等工具對施工的膩子進行修整,填補任何不平整的地方,并確保整個表面都光滑平坦。

(3)膩子充分干燥。等待膩子完全干燥,確保外墻表面受到保護,以防止任何損壞或污染[6]。

4.2.3 底漆、面漆

施工人員采用輥涂方式,對施工基層進行底漆涂底,確保涂底均勻,避免漏涂。共施工兩道,兩道工序間隔不低于2 h。膩子干燥后,使用反射隔熱涂料進行噴涂。遵循工程樣板操作方法,調整合適氣壓,試噴后正式噴涂。注意噴涂厚度,避免流掛。噴槍口距墻面45 cm,噴嘴與墻面垂直,緩慢、平穩、連續噴涂,轉折處避免銳角走向[7]。噴涂兩道,第一道與第二道工序之間間隔4 h,直至噴涂厚度達到裝飾的要求。在噴涂過程中要注意加強防風措施,貫徹“綠色環保”理念,降低污染,減少對周圍環境的影響。完成最后一道涂料工序,需要進行保養固化,具體保養固化時間應結合地方氣候條件確定保養時間,工程開展時處于夏季,保養時間為7 d。

5 施工效果

5.1 內表面溫度計算

根據建設地氣象數據,按照GB 50176—2016 民用建筑熱工設計規范得到不同方案的外墻內表面逐時溫度顯示,耐鹽霧隔熱涂料、非耐鹽霧隔熱涂料、綠化屋面結合反射隔熱墻面外墻表面逐時溫度對比綠化屋面結合反射隔熱墻面外墻表面溫度隨著溫度升高,其隔熱效果最好,在0～8 h時,三種方案的隔熱保溫效果相差不大,溫度(℃)依次為29、30、31、32。但隨著時間增加,從10 h后,非耐鹽霧隔熱涂料溫度開始逐漸高于其他兩種方案。時間達到16 h時,耐鹽霧隔熱涂料、非耐鹽霧隔熱涂料溫度均高于綠化屋面結合耐鹽霧反射隔熱墻面方案的溫度,說明反射隔熱材料能夠有效反射的太陽光,結合物理綠色節能措施可以有效達到隔熱降溫的效果[8]。

5.2 耐鹽霧與耐候性實驗

耐鹽霧測試結果顯示,隨著測試時間的延長,兩種不同類型的反射隔熱涂料的反射比發生改變,對材料的隔熱性能產生一定的影響,具體情況如圖2 所示。初次使用兩種類型材料的太陽輻射反射比相差0.1。但是隨著時間的變化,兩種類型材料的反射率呈下降趨勢,其中非耐鹽霧型涂料反射比明顯比耐鹽霧型涂料耐候性下降較快。

圖2 耐候性測試結果

耐鹽霧測試顯示,耐霧性涂料從初使用0到投入使用1 000 h后的反射比(3.7%)衰退顯著低于非耐鹽霧涂料(8.3%),提示耐霧性涂料的整體耐候性與耐鹽霧性均優于非耐鹽霧性涂料。此節能環保建筑材料可以投入到沿海城市使用,能夠有效提高建筑節能效果,減少成本支出,有良好的環保效果。

5.3 節能效果

選擇該區建筑結構相同、位置相同的無節能普通建筑、僅有綠化屋面的建筑與本研究中三種建筑方案節能效果進行對比如圖3所示。

圖3 不同節能措施建筑空調能耗的時間演變

該結果顯示,未采取任何節能措施的建筑,其在夏季的空調能耗數值為38 k W·h/(m2·a),而僅有屋面綠化的建筑,其在夏季的空調能耗數據為37.6 k W·h/(m2·a),節能率不高,僅為1.05%。使用耐鹽霧涂料節能率為7.89%,使用和非耐鹽霧涂料節能率為9.21%。工程為高層建筑,長期使用反射涂料節能率降低,使用屋頂綠化結合用耐鹽霧涂料能夠從無節能措施能耗的38 k W·h/(m2·a)降至34 k W·h/(m2·a),空調節能率達到10.26%。說明將屋頂綠化結合耐鹽霧反射隔熱涂料可以提高節能環保的效果,是一種可以遠期使用的節能環保措施。

6 結語

反射隔熱涂料在建筑工程的實際應用中可以達到良好的隔熱節能效果,可改善建筑居住的室內環境,提升居住者居住舒適度。筆者選擇位于沿海的建筑工程為研究對象,選擇兩種不同類型的反射隔熱涂料進行實驗,其結果顯示,與未采取節能措施的建筑相比,使用反射隔熱涂料能夠極大提高節能效果,耐鹽霧型的反射隔熱涂料隔熱節能效果略微高于非耐鹽霧涂料,將耐鹽霧型的反射隔熱涂料與屋頂綠化結合可以達到更好的節能效果,適宜高層建筑遠期使用,能夠降低能耗,提高環保效果。