“碳中和”下，怎樣做好建筑隔熱保溫涂料？

簡述

隔熱保溫凝膠生產(chǎn)廠家表示，為應(yīng)對全球氣候變化，我國承諾到2030年做到二氧化碳排放峰值，并于2060年前完成“碳中和”。據(jù)調(diào)查，全球建筑領(lǐng)域消耗了40%的能源，同時(shí)約占全球總碳排放量的36%；我國建筑業(yè)碳排放占全國總碳排放比例約為20%。

建筑隔熱保溫涂料是一種具有隔熱保溫、維護(hù)和裝飾功能的新型建筑節(jié)能涂料，涂敷于房頂和墻體的表面可減少由戶外環(huán)境造成的傳熱負(fù)載。20世紀(jì)90時(shí)代，美國、德國、瑞士等國建筑物內(nèi)墻涂料裝飾率達(dá)80%。

當(dāng)時(shí)國內(nèi)外建筑外墻涂料發(fā)展的主要方向是高耐老化、高耐污染、高固色和低污染，建筑外墻涂料僅僅具有裝飾與保護(hù)的功效。隨著建筑節(jié)能與碳排放日益獲得重視，21世紀(jì)以來，隔熱保溫涂料應(yīng)用商店重.心逐漸由航天、軍用向工業(yè)與建筑遷移。

隔熱保溫凝膠生產(chǎn)廠家表示，建筑隔熱保溫涂料一般由涂膜原料、顏填料、溶劑和助劑構(gòu)成，按成膜物質(zhì)可分為有機(jī)涂料、無機(jī)涂料；按常用溶劑可分為溶劑型涂料、水性漆；依據(jù)隔熱保溫原理不同，建筑隔熱保溫涂料可分為隔絕型、反射型、輻射型和復(fù)合性4類。

隔絕型涂料

隔絕型涂料常在涂層中引入氣體或選擇低熱導(dǎo)率填料的方式去減少鍍層傳熱。其隔熱原理如圖所示。

隔熱保溫凝膠生產(chǎn)廠家表示，根據(jù)發(fā)泡的形式在涂料中引入氣體可讓鍍層具備疏松多孔構(gòu)造，盡管減少了傳熱系數(shù)，但也會造成涂層的物理性能下降，并且孔隙率很高容易吸濕，危害涂層的隔熱性能和使用期限。目前常采用添加隔熱保溫填料的方法，在具有隔熱保溫功效的同時(shí)減少松散構(gòu)造對鍍層防水的不良影響

隔絕型涂料適合于冬季寒冷和高溫天氣地域，涂層的厚度和傳熱系數(shù)是決定鍍層隔熱保溫特性的重要因素。實(shí)踐應(yīng)用時(shí)對內(nèi)墻涂料厚度一般要求是：薄涂型涂料的干膜厚度＜1mm，厚涂型干膜厚度≥1mm，涂層厚度有限。因而為了隔絕型涂料在實(shí)際應(yīng)用中具有較好的隔熱保溫效果，進(jìn)一步降低涂層的傳熱系數(shù)仍十分必要。

反射型涂料

建筑反射隔熱涂料是指以樹脂材料為原料、配上功能性顏填料及助劑制成的具有較強(qiáng)太陽光反射比的涂料。反射型涂料的隔熱原理如圖3所示，因?yàn)樘柟獾妮椛淠芰恐饕植加谀芤姽夂徒t外波段，反射型涂料主要通過反射可見和近紅外波段的太陽輻射開展隔熱。

反射型涂料透射率完全取決于顏填料與樹脂的映射指數(shù)，顏填料映射指數(shù)與樹脂映射系數(shù)的比率越多，鍍層透射率越大。常見樹脂映射指數(shù)一般為1.45~1.50，其類型對鍍層太陽熱反射水平?jīng)]有影響，因而反射型涂料多選用映射指數(shù)強(qiáng)的顏填料做為隔熱作用填料。

鈦白粉（TiO2）因?yàn)檎酃饴矢?、無毒、平穩(wěn)等特點(diǎn)，變成反射型涂料常用的作用顏填料。但以鈦白粉為基本顏填料的鍍層常呈白色或淺色，用以建筑外墻和屋面易造成炫光，且難以滿足建筑對色調(diào)的要求。

紅外反射色漿一般也指“冷顏建筑新材料2022．5料”，與一般色漿一樣具備顏色，但近紅外光譜區(qū)（0.7~2.5μm）的太陽光透射率高過一般色漿，選用“冷色漿”的材料外表溫度比同色調(diào)傳統(tǒng)材料外表溫度低5～13°C。

建筑屋面墻體用反射隔熱涂料長期曝露在戶外，污染及老化作用會降低涂層的太陽光透射率，影響到隔熱性能，開發(fā)具備高耐污染性及耐老化的反射隔熱涂料是推廣其應(yīng)用的關(guān)鍵。此外，在冬天較寒冷的地域應(yīng)用反射隔熱涂料可能會增加額外供熱量，因而研究可變太陽光透射率涂料具有重要意義。

輻射型涂料

輻射型涂料可應(yīng)用于屋面表面，運(yùn)用空氣對8~13.5μm波段高透過率（大氣窗口），將熱以紅外輻射的方式發(fā)送到低溫的室外空氣中，做到積ji減少屋面外外表溫度效果。其傳熱機(jī)常見的輻射型填料一般為堇青石、含過渡金屬氧化物的尖晶石等具有高紅外發(fā)射率的結(jié)構(gòu)陶瓷。

輻射型涂料用于屋面表面時(shí)，在無需附加鍵入動能的情況下就能產(chǎn)生豐厚的制冷效果，能夠減少冷凍設(shè)備產(chǎn)生的能耗，但其制冷效果遭受自然條件的影響，主要包含空氣可降雨量及其云彩等。

新式SiO2氣凝膠隔絕型涂料

SiO2氣凝膠隔熱保溫材料是一類具備極低傳熱系數(shù)的新型納米材料，具有較高的氣孔率，其空間網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)里的孔隙可以有效地隔絕固態(tài)導(dǎo)熱，并增加氣體熱對流途徑，其常溫下的傳熱系數(shù)可低到0.013~0.016W/（m·K），小于空氣的傳熱系數(shù)[0.025W/（m·K）]。

SiO2氣凝膠涂料制備過程如圖7所示。選用增稠劑、增稠劑等助劑先做成SiO2氣凝膠漿體，接著再和涂膜樹脂、助劑、溶劑以及其它顏填料混和，然后通過高速分散制取SiO2氣凝膠涂料。制取SiO2氣凝膠涂料時(shí)要盡量避免因?yàn)镾iO2氣凝膠易團(tuán)圓與自身延性大、強(qiáng)度低等問題對隔熱性能帶來的影響。

匯總

隨著工業(yè)涂料工業(yè)的快速發(fā)展，具備2～3種隔熱保溫原理協(xié)同效應(yīng)的高性能復(fù)合隔熱保溫涂料備受矚目。制取復(fù)合性涂料主要有2種方式，一是將具有不同功能的填料同時(shí)添加涂料中；二是制取出復(fù)合性填料后把它添加涂料中。根據(jù)不同氣候區(qū)開發(fā)相匹配的光、熱特性建筑節(jié)能涂料是復(fù)合性涂料發(fā)展的一個(gè)重要方位。

面對碳達(dá)峰、碳中和國家重大戰(zhàn)略及建筑行業(yè)的綠色低碳發(fā)展要求，建筑隔熱保溫涂料需進(jìn)行進(jìn)一步的基礎(chǔ)理論研究與項(xiàng)目研發(fā)，包含：

（1）建筑隔熱保溫涂料光熱轉(zhuǎn)換理論、光熱性能與材料微觀結(jié)構(gòu)間關(guān)系機(jī)制等基礎(chǔ)知識需深入分析；

（2）輻射型涂料在工程積極制冷、可再生資源運(yùn)用等方面展示出巨大潛力，但其建筑運(yùn)用方法和技術(shù)性能指標(biāo)有待健全；

（3）氣凝膠等新材料在工程隔熱保溫方面表現(xiàn)出優(yōu)異特性，但其成本難題、建筑運(yùn)用方式等有待處理。