建筑节能涂料的研究与发展趋势

能源消耗是当今世界面临的重大难题，尤其是20世纪70年代能源危机的出现使节能减排成为世界各行业急于解决的首要问题。据统计，各项建筑能源消耗占能源总耗的三分之一，在中国430亿m2的建筑中，99%属于高能耗建筑，即使是新建筑，仍有95%以上是高能耗建筑，单位面积采暖能耗是国际上气候条件相近国家的2～3倍。因此，如何正确选择设计和改造建筑物，使其能耗降低到最小，满足国家《公共建筑节能标准》的规定，符合国家节能减排的要求，是建筑业亟待解决的问题。目前，欧美等发达国家建筑业强制节能标准已经普遍实施，均立法要求必须或鼓励使用节能产品。我国也已开始颁布和实施新的建筑节能法规，中国第一部公共建筑节能设计的综合性国家标准《公共建筑节能设计标准》GB50189—2005，已于2005年7月1日起实施，北京、上海已率先提出节能率65%的建筑节能标准。可见，无论是在国外还是国内，对建筑材料的选择和使用上更加注重节能、环保和安全，已成为主流趋势。自20世纪80年代以来，建筑业、石油工业、运输业、兵器工业等迅速发展，需要使用新型的隔热涂料，以降低物体表面温度，阻止热传导，改善工作环境，提高安全性。目前，美国和西欧一些国家已研制出隔热涂料，并在军事和民用的许多领域得到了应用。其中典型的应用就是通过在屋顶上涂履白色涂层，可以明显地降低屋顶的温度，并极大地降低建筑物的冷却需求，可以缓解城市中的“热岛效应”。

1.节能涂料种类与原理

节能涂料属于功能性建筑涂料，按其节能原理的不同可分为阻隔型、辐射型、反射型节能涂料。3种涂料的隔热机理不同，性能特点、应用场合及节能效果也不相同。

1.1阻隔型节能涂料

阻隔型节能涂料的绝热机理是阻止热传导。涂料成膜后涂膜中充满着孔隙，因而涂膜的干密度很低，导热系数λ一般小于0.06W/(m2·k)，隔热性能优异。通过涂膜的热量传导变得非常缓慢，有效阻止室内热量流失和室外热量的进入，从而起到隔热保温作用。隔热涂层一般由底层、中间层和面层3部分组成。底层涂料耐化学性好，具有良好的附着力、耐温热性和防锈性能；中间层除具有底层的性能外，还具有增加底层和面层附着力的作用；面层则是隔热涂膜材料，具有良好的隔热性能，可减少VOC挥发，降低环境污染。阻隔型涂料在实际应用中的隔热效果与涂膜厚度密切相关。

1.2辐射型节能涂料

辐射型节能涂料的隔热机理是通过波的辐射形式把建筑物吸收的日照光线和热量以一定的波长发射到空气中，从而起到隔热降温效果。辐射涂料吸收室内物体发出的红外线后又以辐射的形式返回室内，阻止了室内物体热量的流失，同时室外物体发出的红外线被辐射涂料涂膜吸收后又返回到室外，阻止热量流入室内，从而起到隔热保温作用。辐射型涂料一般由高辐射材料、粘接剂、悬浮剂、稀释剂组成，目前主要应用于冶金、炼钢等高温环境，可以大幅度地提高物体的辐射系数，改善炉内传热过程，达到节能、增效的目地，此涂料在建筑领域应用较少。

1.3反射型节能涂料

反射型节能涂料也称太阳反射型涂料，其绝热机理是通过涂膜的反射作用将日光中的红外辐射反射到外部空间，从而避免物体因吸收红外线而导致自身温度的升高。据统计，太阳辐射到达地球表面的能量97%集中在0.3～2.5μm的波长范围内，其中紫外线部分辐射能量只占太阳总辐射能量的13%，可见光和红外线部分辐射能量占太阳光总辐射能量的84%。因此在可见光和红外线范围内，涂膜的反射率越高，隔热效果越好。反射型涂料一般由成膜物、反射填料等组成，通过选择反射率高的填料，可以高效率反射太阳光照射到涂膜上的大部分能量，同时涂膜具有低的传导系数，阻止热量通过涂膜传导。反射型涂料在实际应用中的隔热效果与涂膜的表面反射率密切相关，而与涂膜厚度基本无关。