薄型绝热涂料系统保温隔热效果研究

2021-06-12李珊珊乐少军徐金枝

上海涂料 2021年3期

李珊珊，钟巍，乐少军，徐金枝，高鹏

（中国建筑标准设计研究院有限公司，北京 100048）

0 引言［1-2］

目前，外墙外保温系统是我国建筑外墙常用的一种保温节能技术。在十多年外墙外保温系统的推广和应用过程中，传统的保温材料逐渐显现出一些弊端，问题主要集中在安全性和防火性两大方面。基于此，在夏热冬冷、夏热冬暖地区，具有保温、隔热功能的热反射隔热涂料得到了迅猛发展。热反射隔热涂料作为一种常用的隔热产品，其反射隔热效果与颜色、明度、基材、漆膜厚度及表面沾污直接相关，还与季节、光照强度相关，夏季中午阳光照射最强烈时反射效果显著，在春秋两季、阴雨气候或黑夜里，其实际反射隔热效应与普通同色涂层差异不明显，冬季由于反射太阳光热导致建筑物失热，加大了热损失。因此，在具体应用中受到很多限制。

薄型绝热涂料系统是在总结现有外墙外保温系统的应用基础上应运而生的一种新型建筑墙体节能系统，它由底漆、SiO2气凝胶绝热厚质中涂漆、SiO2气凝胶绝热面漆组成，施涂后形成总干膜厚度＞ 2 mm，具有装饰、绝热功能的材料。薄型绝热涂料系统的绝热作用机理主要体现在阻隔热传导、反射隔热和辐射隔热保温3个方面，主要通过掺加在系统中的SiO2气凝胶粉体获得绝热效果。该产品不仅具有与普通涂料相同的装饰效果，其颜色、明度、质感等均不影响其绝热性能，且冬、夏季以及昼夜均能发挥有效的绝热效果。

本研究对薄型绝热涂料系统在试验房的保温隔热效果进行了验证研究。

1 薄型绝热涂料系统保温隔热效果试验房验证研究

1.1 试验房概述

本课题研究组于2020年5月在上海奉贤区化学工业区普工路10号的上海中南建筑材料有限公司厂房建造试验房，研究在房间构造、尺寸完全相同的情况下，涂刷薄型绝热涂料体系的试验房与涂刷普通涂料的试验房的能耗区别，主要通过温差和热流情况进行表征。图1为试验房全貌。

1.2 墙体构造

（1）普通试验房（自内向外）：5 mm厚水泥砂浆抹灰+150 mm厚烧结实心砖砌体+5 mm厚水泥砂浆抹灰+外墙腻子+底漆+普通涂料2道。

（2）保温试验房（自内向外）：5 mm厚水泥砂浆抹灰+150 mm厚烧结实心砖砌体+5 mm厚水泥砂浆抹灰+外墙腻子+底漆+2 mm厚SiO2气凝胶绝热厚质中涂漆+SiO2气凝胶绝热面漆2道。

1.3 测试仪器

采集器（1台），日置LR8410；气象箱（1台），辽宁锦州阳光科技；热电偶（32个）、热流贴片（32个）、太阳能辐射仪（2台），北京建研天润科技有限公司。

1.4 测试布点

在墙体、屋顶内外表面均布置了热电偶测试温度，在墙体、屋顶内表面布置热流贴片和热电偶测试热流和温度，在室内和室外设置了热电偶测试温度；热电偶和热流贴片均连接有自动记录仪连续记录温度和热流数据，数据采集频率为5 min/次。

（1）热流贴片直接安装在被测围护结构的内表面上，且保证表面完全接触。

（2）热电偶安装在被测墙体结构两侧表面，内表面热电偶靠近热流贴片安装，外表面热电偶安装在与内表面热流贴片相对应的位置。热电偶连同100 mm长引线与被测表面紧密接触，热电偶表面涂覆与墙体相同的涂料以确保其表面的辐射系数与墙面相同。

（3）检测点应避开砌体砌筑砖缝。

（4）普通试验房、保温试验房墙体、屋顶内外表面热电偶和热流贴片都设置2个检测点，取平均值；室内温度均只有1个检测点；室外温度也只有1个检测点，通过离地1.5 m的气象箱内布置的热电偶进行温度测试；普通试验房、保温试验房的屋顶均设置了太阳能辐射计用以测量太阳总辐射和分光辐射能量。

1.5 检测结果

1.5.1 太阳光反射比和近红外发射比测试数据

普通试验房、保温试验房墙体的太阳光反射比和近红外发射比测试结果见表1和图2。根据测试结果显示：SiO2气凝胶绝热面漆的太阳光反射比和近红外发射比远远高于普通涂料。

表1 普通试验房、保温试验房墙体和屋顶的太阳光反射比和近红外发射比测试结果Table 1 Test results of solar reflectance ratio and near-infrared emission ratio of the walls and roofs of common test room and insulation test room

图2 普通试验房、保温试验房墙体和屋顶的太阳光反射比和近红外发射比测试结果Figure 2 Test results of solar reflectance ratio and near-infrared emission ratio of the walls and roofs of common test room and insulation test room

1.5.2 夏季墙体测试数据

时间：2020年8月12~17日，未配置空调。本研究仅选取普通试验房、保温试验房南面墙体外表面温度与辐照度测试数据、内表面温度与热流量及方向变化测试数据和室内空气温度测试数据，结果分别见图3~5。

图3 普通试验房、保温试验房南外墙温度与辐照度测试数据Figure 3 Test data of temperature and irradiance of the south outer walls of common test room and insulation test room

图4 普通试验房、保温试验房南内墙温度与热流量及方向变化测试数据Figure 4 Test data of temperature，heat flow and direction change of the south inner walls of common test room and insulation test room

图5 普通试验房、保温试验房室内空气温度测试数据Figure 5 Indoor air temperature test data of common test room and insulation test room

从图3中的数据可以看出：在夏季典型气候条件下，在构造和尺寸完全相同的普通试验房和保温试验房均无空调的情况下，保温试验房南面墙体在10:00~22:00时段的外表面温度均低于普通试验房，中午时段的温度差值更为明显；在该时间段，两种试验房的墙体外表面温度均高于室外温度；在其他时间，两种试验房的墙体外表面温度基本相同，与室外温度也基本持平。这表明，绝热涂料体系具有优异的辐射换热和反射隔热性能。

从图4的测试数据可以看出：在夏季典型气候条件下，在构造和尺寸完全相同的普通试验房和保温试验房均无空调的情况下：

（1）在9:00~19:00时段，保温试验房南面墙体的内表面温度均低于普通试验房，中午时段的温度差值更为显著，同时在这个时间段，两种试验房墙体内表面温度均高于室外温度；而在其他时间段，保温试验房南面墙体内表面温度则明显高于普通试验房，清晨时段（约5:00~7:00）的温度差值更为显著。

（2）保温试验房南面墙体内表面的热流量曲线图较普通试验房内表面的热流量曲线图更为平滑。在中午时段，普通试验房热量自室外向室内传递出现峰值时，保温试验房的峰值显著降低，墙体内表面温度也更低；而在晚上，普通试验房热流量从室内向室外传递出现峰值时，保温试验房的热流量峰值显著比普通试验房要低，温度高于普通试验房。

这表明无论热量从室内向室外传递，还是从室外向室内传递，保温试验房都比普通试验房有着更好的保温隔热性能。

1.5.3 冬季墙体测试数据

时间：2020年12月30日~2021年1月4日，室内空调设置在24 ℃。本研究仅选取普通试验房、保温试验房南面墙体外表面温度与辐照度的测试数据、内表面温度与热流量及方向变化测试数据和内墙各面、室内空气平均温度数据，分别见图6~8。

图6 普通试验房、保温试验房南外墙温度与辐照度的测试数据Figure 6 Test data of temperature and irradiance of south outer walls of common test room and insulation test room

图7 普通试验房、保温试验房南内墙温度与热流量及方向变化测试数据Figure 7 Test data of temperature，heat flow and direction change of the south inner walls of common test room and insulation test room

图8 普通试验房、保温试验房内墙平均温度与室内空气平均温度Figure 8 Average temperatures of the inner walls and average temperatures of indoor air in common test room and insulation test room

从图6可以看出，在冬季最冷、且构造和尺寸完全相同的普通试验房和保温试验房均设置空调24 ℃的条件下，保温试验房南面墙体的外表面温度基本上均低于普通试验房，中午、下午和晚上时段的温度差值更为明显。这表明，绝热涂料体系具有优异的保温功能，与室外温差更小，散热更少。

从图7的测试数据可以看出，保温试验房南面墙体的内表面温度除在下午14:00左右与普通试验房一致或略低，其他时段均明显高于普通试验房。

从图8中可以看出，保温试验房各个内墙面的平均温度均明显高于普通试验房，室内平均温度亦明显高于普通试验房。

以上结果表明，保温试验房即使在冬季也比普通试验房有着更好的保温性能。