截至目前,我国已有建筑面积430亿平方米,建筑能耗约占社会总能耗的30%~40%,其绝大部分源于暖气、空调采暖和制冷,建筑物节能势在必行,优化建筑物保温隔热体系迫在眉睫。
建筑节能保温隔热涂料作为一种夏热冬冷地区建筑物保温措施的补充,是一种有效的节能方法。建筑用保温隔热涂料是一种集保温、隔热、装饰于一体的安全、节能、环保、经济的新型建筑用涂料,在建筑物的外表面及室内涂覆一层保温隔热涂料可有效调节室内外温度,既可降低建筑物的内部温度,还可使建筑物内部热量不易快速散失,起到隔热保温作用。保温隔热涂料主要以阻隔、反射、辐射热量的形式调节室内温度常用的隔热材料,减少空调能耗,达到节能的目的。
——阻隔型保温隔热涂料
阻隔型保温隔热涂料是一种具有低导热率和高热阻的涂料,涂层的体积密度及其中的气孔直径足够小,可以使涂层的分子振动热传导和热对流接近于零。因而,制备阻隔型保温隔热涂料,主要选取具有低导热率的材料作为隔热骨料,或在涂膜中引入空气,空气具有极低的热导率,以气孔率高、密度小的矿物为功能性填料,然后与粘结剂经过加工制成涂料。因此,涂料中各组分导热系数的大小对涂料隔热性能的好坏起着决定性的作用。
——反射型保温隔热涂料
反射型保温隔热涂料具有反射光和热的性能,将太阳的热辐射反射回外部空间,而使被涂覆建筑物的表面及内部的温度不致升高。太阳辐射绝大部分处于400~1800nm范围内,在该波长范围内,反射率越高,涂层的隔热效果就越好。因此,制备反射型保温隔热涂料主要选取金属、金属氧化物、空心玻璃微珠、粉煤灰漂珠及陶瓷微珠等对光有高反射性,且本身具有空心结构、低导热系数性质的材料作为反射隔热填料,然后与助剂经过加工制成涂料,从而反射太阳辐射,减少热量吸收。
——辐射型保温隔热涂料
辐射型保温隔热涂料是通过辐射的形式将建筑物吸收的光和热以一定波长发射到空气中,从而降低墙体温度的一种涂料。热辐射功能可加快室内降温速率,从而实现隔热降温,是一种主动降温隔热涂料。研究人员采用过渡金属氧化物掺杂制备了陶瓷红外辐射粉,在26℃、8~13.5μm波段“大气窗口”的发射率大于0.94,以此红外材料为功能填料,制得了在“大气窗口”波段内发射率大于78%的外墙节能涂料。
——复合型保温隔热涂料
随着建筑涂料业的迅速发展,复合型保温隔热涂料备受关注。复合型保温隔热涂料是具有两种或三种隔热机理协同作用的隔热涂料,因而具有优良的保温隔热性能。研究人员以空心玻璃微珠、陶瓷微珠和反光粉为功能填料,制备了一种反射隔热弹性涂料,测试结果表明,太阳光反射比为0.84,半球发射率为0.88,隔热温差达15.3℃。另有研究人员以硬硅钙石、金红石型TiO2和中空玻璃微珠为功能填料,制备了建筑外墙隔热涂料,涂料对波长250~2500nm 范围内的太阳反射比为0.85,半球发射率为0.87,隔热温差为13℃。
——相变储热保温涂料
人体感觉最舒服的环境温度为20~23℃,相变储热保温涂料通过相变材料吸热和放热的可逆过程,可实现温度的恒定,提高人体舒适度。相变储热有着密度高、体积小、质量轻和蓄放热过程中温度波动小等优点常用的隔热材料,在太阳能热利用、工业余热回收、采暖及空调等领域有着广泛的应用。
——无机物红外发射保温隔热涂
基于辐射型保温隔热涂料的隔热原理,近年来研究者发现部分碱土金属盐用作涂料的隔热填料,其具有低吸收率和高发射率的性能,可通过辐射致冷使自身冷却、辐射致热使空气升温,从而调节室温。该涂料对太阳光中的可见光和近红外光具有较高的反射能力,并且可以通过辐射的形式将建筑物吸收的热量以一定的波长发射到空气中,降低空调制冷能耗。