纳米保温涂层及其在建筑领域应用

栾玉成　上海宥纳新材料科技有限公司



纳米保温涂层及其在建筑领域应用

栾玉成上海宥纳新材料科技有限公司

摘要：纳米保温涂层是一种新型的保温节能材料，具有低导热系数、环保无毒和使用寿命长等优点。优纳科技公司制备的基于纳米孔的保温涂层性能优异，属A级防火材料，导热系数低至0.028 W/m·k，是一种优良的建筑保温材料，并通过对在其建筑中的应用进行了分析计算和验证。

关键词：纳米；保温涂层；节能

工业能耗、交通能耗和建筑能耗是全球能耗的主要组成部分，其中建筑能耗约占全球总能耗的40%。由此可见，建筑节能将是缓解能源紧张状况的一个重要方面。

采用保温材料是建筑节能的一种重要手段。传统保温材料根据成分可以分为有机和无机类两种。有机类保温材料主要指高分子保温材料，如发泡/挤塑聚苯板、喷涂聚氨酯以及聚苯颗粒等。有机保温材料具有重量轻、加工性能好、致密性高、隔热保温效果好等优点。其缺点是不耐老化、环保性差、稳定和安全性差、易燃烧、易变形、施工难度大、工程成本较高、难以循环再利用等。无机保温材料有膨胀/闭孔珍珠岩、中空玻化微珠、岩棉、矿棉、玻璃棉和轻质砌块自保温体系等。无机保温材料具有节能、使用寿命长、易施工、防火防冻、耐老化、价格便宜、可以循环再利用等优点。无机保温材料的缺点有容重较大、保温效果稍差、易吸水、施工难等。

为克服传统保温材料的缺点，科学家一直希望找到一种新型保温材料。气凝胶由于具有极低的导热系数和非常轻的质量而受到广大研究人员的青睐，但由于其复杂的生产工艺和高昂的生产成本等原因，并未得到广泛应用。为解决传统保温材料和气凝胶的缺点，宥纳科技公司研发了一种新型的纳米保温涂层，该纳米保温涂料制备工艺简单、成本低、安全可靠、施工方便、保温性能优异，可广泛应用于建筑、化工、航天等行业。

1　建筑保温热工性能评价

建筑物的热工性能参数，主要包括屋顶的隔热情况、外围护结构的热阻等，要改善建筑物的热工性能，就必须从这些方面进行优化。

建筑物的热工性能，主要体现在保温和隔热两个方面。保温作用，以室内为例，是指建筑材料和结构在冬季防止由室内向室外传热，从而使室内保温适当温度的能力；隔热作用，以建筑物外墙、屋顶为例，是指建筑材料和结构在夏季隔离太阳辐射热和室外高温的影响，从而使室内保持适当温度的能力。

通常，保温性能用传热系数值或传热阻值来评价；隔热性能用夏季室外计算温度条件下围护结构内表面最高温度值来评价。材料传热系数K，指单位时间内，在温度梯度的方向，通过单位面积物体的热量，单位为W/㎡·k。传热热阻R，为传热系数K的倒数，单位为㎡·k/W。通常来说，围护结构的传热系数值越小，或者传热阻值越大，保温性能越好。

式中，λ——材料在运行温度下的导热系数，W/m·k；

δ——材料的厚度，m；

减少建筑能耗，降低围护结构的耗热量及改善其热工性能，是建筑节能取得成效的关键。根据《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005中4.2条规定，得到不同地区围护结构屋面、外墙保温传热系数限值，见表1。

表1　不同气候分区围护结构传热系数限值

2　纳米保温涂层结构

建筑保温行业中产品多种多样，Uninano保温涂层不仅隔热性能优异，而且拥有环保无毒，使用寿命长等众多优点，是保温市场中非常有竞争力和前景的产品，Uninano保温涂层与其他保温产品的对比如表2所示。

表2　Uninano保温涂层在行业中所处的位置

Uninano保温涂料严格遵守GB规定，各项指标均符合规定甚至远超于标准要求，如表3所示。

表3　Uninano保温涂层与国标的对比

Uninano建筑外保温层的结构见图1，由于结构简单使其使用范围大大增加，外墙内墙保温层中都可以使用。施工手法简单方便，不仅可以采用传统的批涂，而且可以通过调节稠度进行激喷，这样可以做到无死角全方位的保温。放在模具中可以制得光滑平整隔热性能优异强度很好的板块，使其应用领域更加广阔，图2所示为Uninano保温涂料涂在砖头上和制得板块效果图。

图1　Uninano建筑外保温层的结构图

图2　Uninano保温涂料涂砖头上和制板效果图

3　应用分析

以东北地区某建筑物为例，该区域属于严寒地区B区，冬季长于夏季，冬季气候条件比夏季更严酷，建筑面积为468 ㎡，为两层框架结构，体形系数为0.38＜0.4，符合《公共建筑节能设计标准》，根据该建筑的结构组成和《公共建筑节能设计标准》、《民用建筑热工设计规范》，我们可得到该建筑的外墙热工性能情况如表3所示。

表3　改造前外墙保温热工性能表

根据《民用建筑热工设计规范》GB50176-93附表2.2内表面换热系数为hi=8.7w/㎡·k，即热阻为0.115㎡·k/w，附表2.3外表面换热系数为he=23.0w/㎡·k，即热阻为0.043 ㎡·k/w，从表2总热阻得到总传热系数为0.388 w/㎡·k＜0.4，符合《公共建筑节能设计标准》要求。

我们现采用纳米孔保温涂层对保温系统的保温材料进行改造，即使用纳米孔保温涂层替代挤塑板，在改造后该建筑的外墙热工性能情况如表4所示。

表4　改造后外墙保温热工性能表

从该表中我们可看出，纳米保温涂层的保温厚度为60 mm，相比聚苯板厚度下降了33.3%，而总传热系数为0.388 w/㎡·k＜0.4，符合《公共建筑节能设计标准》要求，因此纳米保温涂层能显著的减薄墙体厚度，对于现代绿色节能建筑来说，意义重大，并且纳米保温涂层属于A1级不燃材料，防火等级高，而建筑保温比较常用的保温材料模塑聚苯板EPS、挤塑聚苯板XPS等等，燃烧等级为B1级，在一定程度上，存在安全隐患，安全防火等级不够而容易导致火灾给国家带来不可估量的损失，例如：2007年上海源深体育发展游泳馆失火，引燃泡沫保温层，部分屋顶损毁；2008年济南奥运中心体育馆失火，引燃防水保温层，烧毁面积约3 000㎡；2009年中国科技馆新馆工地失火，起火处为新馆主体结构保温层内的挤塑板；2011年首都国际机场2号航站楼停机坪因引燃外墙保温材料发生火灾，形成浓烟；2012年双流国际机场屋顶保温材料失火等等。因此使用更加安全有效的超效节能保温材料迫在眉捷。而该种纳米保温涂层提供了一种安全节能的解决方案，并拥有广阔的应用前景。

4　结语

优纳科技公司制备的基于纳米孔的保温涂层性能优异，导热系数低至0.028 W/m·k，属A级防火材料，是一种优良的建筑保温材料，具有很低的导热系数、环保无毒和使用寿命长等优点。该纳米保温涂料制备工艺简单、成本低、安全、施工方便，与传统保温材料相比具有很大的优势。

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