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淺談建筑房屋外墻外隔熱保溫材料的熱工原理及應用

放大字體  縮小字體 發布日期:2015-07-18  來源:湖南富億帕杰建筑節能涂料有限公司  作者:劉懿鋒(國家專利發明人)  瀏覽次數:2054
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一、建筑房屋外墻外圍護結構隔熱材料分類、機理及應用
       自然界中熱量是以傳導、對流和輻射三種方式傳導。根據傳熱的三種傳導機理和建筑房屋外墻傳熱夏季是從室外向室內傳遞、冬季是從室內向室外傳遞的原理,可以把建筑房屋外墻外圍護結構隔熱相應的分成阻隔型隔熱、反射型隔熱、反射保溫型隔熱三種類型。
       1、阻隔型隔熱
       阻隔型隔熱是阻止熱以傳導的方式通過物體傳導。要求材料具有良好的阻止熱傳導的性能,即材料的導熱系數越小越好。當材料的導熱系數為一定值的時候,就要求材料要有一定的厚度來維持較高的熱阻。目前,常用隔熱材料如輕集料無機保溫砂漿、聚苯顆粒保溫砂漿、聚苯板等,就是靠增加材料的厚度來減緩墻體熱傳遞的速度,達到冬季隔熱室內保溫的目的。但在夏季白天日光熱經過批刮有阻隔型隔熱材料層的外墻壁緩慢的不斷傳入室內空間和墻體結構中,這些傳入的熱能晚上在室外氣溫下降后,再反過來通過批刮有阻隔型隔熱材料層的外墻壁向室外傳遞,傳遞的速度同樣很緩慢,而形成室內溫度高于室外氣候溫度,晚上空調使用時間長,用電量增加。所以,阻隔型隔熱材料較適合冬季嚴寒或寒冷季節長、夏熱季節短的地區作外墻外保溫材料使用。
        2、反射型隔熱
       在炎熱的夏季,太陽的強烈輻射給人們的生活和工作帶來很大的不便,以至于人們不得不使用空調、冷氣機、電風扇和各種噴淋裝置以及其它降溫措施,造成建筑物能耗增加。日光熱反射型涂料就是利用涂膜對光和熱的高反射作用使太陽照射到涂膜面上的大部分熱量得到反射,不被涂膜所吸收,阻止熱量通過涂膜向墻體內的傳導,達到夏季隔熱室內涼爽舒適的目的。由于反射型隔熱涂料具有高反射性和涂膜的低導熱系數,使得涂膜在超過一定的厚度時,其反射性能只與涂膜表面的反射率有關,而與涂膜厚度無關。這與阻隔型隔熱材料的隔熱效果與材料厚度密切相關是完全不同的。但在冬季太陽照射到涂膜面上的大部分熱量同樣得到反射,不被涂膜所吸收,阻止了熱量通過涂膜向墻體內的傳導,墻體外涂膜表面溫度比涂刷國標外墻涂料的墻體外表面溫度更低,使室內向室外的傳熱量增大,惡化了室內的熱環境。因此,反射型隔熱涂料較適合夏熱冬暖地區作外墻外隔熱裝飾材料使用,不適合冬季嚴寒或寒冷季節長的地區作外墻隔熱裝飾材料使用,適用于夏季時間較長、冬季時間較短的夏熱冬冷地區作外墻隔熱裝飾材料使用,夏熱時間較短、冬冷時間較長或夏季不熱、冬季又冷的夏熱冬冷地區應與阻隔型隔熱材料配套使用,達到既夏季隔熱又冬季保溫的目的。
       3、反射保溫型隔熱
       反射保溫型隔熱涂料由底層、中層、面層涂料組成。當氣候環境溫度高于某臨界溫度時,利用涂膜對光和熱的高反射作用使太陽照射到涂膜面上的大部分熱量得到反射,不被涂膜所吸收,阻止熱量通過涂膜向墻體內的傳導,達到夏季隔熱室內涼爽舒適的目的;當氣候環境溫度低于某臨界溫度時,利用涂膜對日光熱的蓄熱作用,提高墻體外涂膜表面的溫度,增強外墻圍護結構的熱穩定性(即:,當圍護結構材料層的熱阻R為一定值時,圍護結構材料層的蓄熱系數S值越大,圍護結構的熱惰性指標D值越大,圍護結構的熱穩定性越好),從而減少室內向室外的熱傳遞,達到冬季室內熱環境舒適的目的。所以,反射保溫型隔熱涂料較適合夏熱冬冷地區作外墻外隔熱裝飾材料使用和配套阻隔型隔熱材料作嚴寒或寒冷季節長、夏熱季節短的地區作外墻外保溫裝飾材料使用,降低阻隔型隔熱材料的厚度,同時起到夏季隔熱的作用。
       二、建筑房屋外墻外圍護結構隔熱保溫材料的熱工計算
   
1、反射保溫型隔熱涂料熱工計算
    


2、反射型隔熱涂料熱工計算
    
3、無機輕集料Ⅱ型保溫砂漿熱工計算

       綜上所述,滾刷反射保溫型隔熱涂料后只要控制相對穩定狀態下的極限溫度,即:冬季外墻面溫度≥5℃、夏季外墻面溫度≤42℃時,反射保溫型隔熱涂料層的熱阻相當于35mm厚Ⅱ型無機保溫砂漿的熱阻值。滾刷反射型隔熱涂料后只要控制相對穩定狀態下的極限溫度,即:夏季外墻面溫度≤42℃時,反射型隔熱涂料層的熱阻相當于35mm厚Ⅱ型無機保溫砂漿的熱阻值,但冬季墻體外涂膜表面溫度比涂刷國標外墻涂料的墻體外表面溫度更低,所以冬季熱阻值僅為0.061。充分論證了反射型和反射保溫型隔熱涂料具有一定的熱阻值R,且在涂膜達到一定的厚度后,熱阻值只與涂膜的反射率、蓄熱系數、表面溫度有關,與涂膜的厚度無關。夏季反射率越高、表面溫度越低、熱阻值越大,冬季蓄熱系數越大、表面溫度越高,熱阻值越大。同時,通過熱工計算進一步闡明了反射型和反射保溫型隔熱涂料的適用范圍。
三、如何提高外墻外隔熱保溫用涂料的使用年限
       提高外墻外隔熱保溫用涂料的使用年限,必須從如下幾個方面著手方能實現。
1、涂膜應具有耐酸雨性,不被酸雨浸濕而產生變色、粉化。
2、涂膜應能耐受室外氣候的長期反復作用而不產生破壞。
3、涂膜應具有防滲水性,不被雨水滲透而產生龜裂、起皮、脫落。
4、涂膜應具有很好的耐沾污性,涂膜上的塵埃能象瓷片一樣易清洗干凈。
       要實現上述四個方面,關鍵的技術是涂膜要有一定的疏水性和較好的韌性,使雨水在涂膜表面能形成荷葉水珠滴落下來,不浸濕滲透涂膜表面。所以,國家現有相關的涂料國標、行標規定的技術指標應盡快提高或增加內容,并應制訂涂料施工質量現場驗收標準,才能確保外墻外隔熱保溫用涂料的使用年限達到15年以上。
四、外墻外隔熱保溫用涂料施工質量現場驗收檢測方法
1、 耐酸性
       現場檢驗:晴天,將0.5kg 5%的硫酸或硝酸(化學純)的酸液一次性灑落在墻體涂膜面上,涂膜無酸液浸濕和變色的痕跡,即為合格。
       檢驗數量:隨機檢查,東南西北每面墻不少于3處,每處不少于1㎡。
2 、耐沾污性
       現場檢驗:晴天,現場采用碳素黑墨汁作為污染介質,將其用軟毛刷橫向縱向交錯均勻地涂刷在涂膜面上(面積50mm×50mm),干燥1h后,用清潔水和洗衣刷擦洗2min,能擦洗干凈,即為合格。
       檢驗數量:隨機檢查,東南西北每面墻不少于3處。
3 、反射型和反射保溫型隔熱涂料太陽光反射比、近紅外光反射比
       現場檢驗:晴天,采用便攜式反射比測定儀按照JG/T235-2014規定的太陽光反射比和近紅外光反射比的測定——輻射積分法現場測試太陽光反射比和近紅外光反射比。太陽光反射比:低明度≥0.25、中明度≥0.40、高明度≥0.65;近紅外光反射比:低明度≥0.40、中明度≥L值/100、高明度≥0.80;即為合格。
       檢驗數量:隨機檢查,東南西北每面墻不少于3處,每處不少于1㎡。
4、反射保溫型隔熱涂料冬季涂膜外表面溫度、反射型隔熱涂料夏季涂膜外表面溫度
       現場檢驗:冬季不下雨雪、氣候環境溫度在-15℃~0℃時;夏季晴天、氣候環境溫度在30~45℃時,按《民用建筑熱工設計規范》GB50176的規定要求,現場測量外墻外涂膜面溫度,冬季四面墻溫度≥5℃,夏季四面墻溫度≤42℃,即為合格。
       檢驗數量:隨機檢查,東南西北每面墻不少于3處。

 
 
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