李珊珊，鐘 巍，樂少軍，徐金枝，高 鵬

（中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100048）

0 引言［1-2］

目前，外墻外保溫系統(tǒng)是我國建筑外墻常用的一種保溫節(jié)能技術(shù)。在十多年外墻外保溫系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用過程中，傳統(tǒng)的保溫材料逐漸顯現(xiàn)出一些弊端，問題主要集中在安全性和防火性兩大方面。基于此，在夏熱冬冷、夏熱冬暖地區(qū)，具有保溫、隔熱功能的熱反射隔熱涂料得到了迅猛發(fā)展。熱反射隔熱涂料作為一種常用的隔熱產(chǎn)品，其反射隔熱效果與顏色、明度、基材、漆膜厚度及表面沾污直接相關(guān)，還與季節(jié)、光照強(qiáng)度相關(guān)，夏季中午陽光照射最強(qiáng)烈時(shí)反射效果顯著，在春秋兩季、陰雨氣候或黑夜里，其實(shí)際反射隔熱效應(yīng)與普通同色涂層差異不明顯，冬季由于反射太陽光熱導(dǎo)致建筑物失熱，加大了熱損失。因此，在具體應(yīng)用中受到很多限制。

薄型絕熱涂料系統(tǒng)是在總結(jié)現(xiàn)有外墻外保溫系統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)上應(yīng)運(yùn)而生的一種新型建筑墻體節(jié)能系統(tǒng)，它由底漆、SiO2氣凝膠絕熱厚質(zhì)中涂漆、SiO2氣凝膠絕熱面漆組成，施涂后形成總干膜厚度＞ 2 mm，具有裝飾、絕熱功能的材料。薄型絕熱涂料系統(tǒng)的絕熱作用機(jī)理主要體現(xiàn)在阻隔熱傳導(dǎo)、反射隔熱和輻射隔熱保溫3個(gè)方面，主要通過摻加在系統(tǒng)中的SiO2氣凝膠粉體獲得絕熱效果。該產(chǎn)品不僅具有與普通涂料相同的裝飾效果，其顏色、明度、質(zhì)感等均不影響其絕熱性能，且冬、夏季以及晝夜均能發(fā)揮有效的絕熱效果。

本研究對(duì)薄型絕熱涂料系統(tǒng)在試驗(yàn)房的保溫隔熱效果進(jìn)行了驗(yàn)證研究。

1 薄型絕熱涂料系統(tǒng)保溫隔熱效果試驗(yàn)房驗(yàn)證研究

1.1 試驗(yàn)房概述

本課題研究組于2020年5月在上海奉賢區(qū)化學(xué)工業(yè)區(qū)普工路10號(hào)的上海中南建筑材料有限公司廠房建造試驗(yàn)房，研究在房間構(gòu)造、尺寸完全相同的情況下，涂刷薄型絕熱涂料體系的試驗(yàn)房與涂刷普通涂料的試驗(yàn)房的能耗區(qū)別，主要通過溫差和熱流情況進(jìn)行表征。圖1為試驗(yàn)房全貌。

1.2 墻體構(gòu)造

（1） 普通試驗(yàn)房（自內(nèi)向外）：5 mm厚水泥砂漿抹灰+150 mm厚燒結(jié)實(shí)心磚砌體+5 mm厚水泥砂漿抹灰+外墻膩?zhàn)?底漆+普通涂料2道。

（2） 保溫試驗(yàn)房（自內(nèi)向外）：5 mm厚水泥砂漿抹灰+150 mm厚燒結(jié)實(shí)心磚砌體+5 mm厚水泥砂漿抹灰+外墻膩?zhàn)?底漆+2 mm厚SiO2氣凝膠絕熱厚質(zhì)中涂漆+SiO2氣凝膠絕熱面漆2道。

1.3 測試儀器

采集器（1臺(tái)），日置LR8410；氣象箱（1臺(tái)），遼寧錦州陽光科技；熱電偶（32個(gè)）、熱流貼片（32個(gè)）、太陽能輻射儀（2臺(tái)），北京建研天潤科技有限公司。

1.4 測試布點(diǎn)

在墻體、屋頂內(nèi)外表面均布置了熱電偶測試溫度，在墻體、屋頂內(nèi)表面布置熱流貼片和熱電偶測試熱流和溫度，在室內(nèi)和室外設(shè)置了熱電偶測試溫度；熱電偶和熱流貼片均連接有自動(dòng)記錄儀連續(xù)記錄溫度和熱流數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集頻率為5 min/次。

（1） 熱流貼片直接安裝在被測圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面上，且保證表面完全接觸。

（2） 熱電偶安裝在被測墻體結(jié)構(gòu)兩側(cè)表面，內(nèi)表面熱電偶靠近熱流貼片安裝，外表面熱電偶安裝在與內(nèi)表面熱流貼片相對(duì)應(yīng)的位置。熱電偶連同100 mm長引線與被測表面緊密接觸，熱電偶表面涂覆與墻體相同的涂料以確保其表面的輻射系數(shù)與墻面相同。

（3） 檢測點(diǎn)應(yīng)避開砌體砌筑磚縫。

（4） 普通試驗(yàn)房、保溫試驗(yàn)房墻體、屋頂內(nèi)外表面熱電偶和熱流貼片都設(shè)置2個(gè)檢測點(diǎn)，取平均值；室內(nèi)溫度均只有1個(gè)檢測點(diǎn)；室外溫度也只有1個(gè)檢測點(diǎn)，通過離地1.5 m的氣象箱內(nèi)布置的熱電偶進(jìn)行溫度測試；普通試驗(yàn)房、保溫試驗(yàn)房的屋頂均設(shè)置了太陽能輻射計(jì)用以測量太陽總輻射和分光輻射能量。

1.5 檢測結(jié)果

1.5.1 太陽光反射比和近紅外發(fā)射比測試數(shù)據(jù)

普通試驗(yàn)房、保溫試驗(yàn)房墻體的太陽光反射比和近紅外發(fā)射比測試結(jié)果見表1和圖2。根據(jù)測試結(jié)果顯示：SiO2氣凝膠絕熱面漆的太陽光反射比和近紅外發(fā)射比遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通涂料。

表1 普通試驗(yàn)房、保溫試驗(yàn)房墻體和屋頂?shù)奶柟夥瓷浔群徒t外發(fā)射比測試結(jié)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

圖2 普通試驗(yàn)房、保溫試驗(yàn)房墻體和屋頂?shù)奶柟夥瓷浔群徒t外發(fā)射比測試結(jié)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 夏季墻體測試數(shù)據(jù)

時(shí)間：2020年8月12~17日，未配置空調(diào)。本研究僅選取普通試驗(yàn)房、保溫試驗(yàn)房南面墻體外表面溫度與輻照度測試數(shù)據(jù)、內(nèi)表面溫度與熱流量及方向變化測試數(shù)據(jù)和室內(nèi)空氣溫度測試數(shù)據(jù)，結(jié)果分別見圖3~5。

圖3 普通試驗(yàn)房、保溫試驗(yàn)房南外墻溫度與輻照度測試數(shù)據(jù)Figure 3 Test data of temperature and irradiance of the south outer walls of common test room and insulation test room

圖4 普通試驗(yàn)房、保溫試驗(yàn)房南內(nèi)墻溫度與熱流量及方向變化測試數(shù)據(jù)Figure 4 Test data of temperature，heat flow and direction change of the south inner walls of common test room and insulation test room

圖5 普通試驗(yàn)房、保溫試驗(yàn)房室內(nèi)空氣溫度測試數(shù)據(jù)Figure 5 Indoor air temperature test data of common test room and insulation test room

從圖3中的數(shù)據(jù)可以看出：在夏季典型氣候條件下，在構(gòu)造和尺寸完全相同的普通試驗(yàn)房和保溫試驗(yàn)房均無空調(diào)的情況下，保溫試驗(yàn)房南面墻體在10:00~22:00時(shí)段的外表面溫度均低于普通試驗(yàn)房，中午時(shí)段的溫度差值更為明顯；在該時(shí)間段，兩種試驗(yàn)房的墻體外表面溫度均高于室外溫度；在其他時(shí)間，兩種試驗(yàn)房的墻體外表面溫度基本相同，與室外溫度也基本持平。這表明，絕熱涂料體系具有優(yōu)異的輻射換熱和反射隔熱性能。

從圖4的測試數(shù)據(jù)可以看出：在夏季典型氣候條件下，在構(gòu)造和尺寸完全相同的普通試驗(yàn)房和保溫試驗(yàn)房均無空調(diào)的情況下：

（1） 在9:00~19:00時(shí)段，保溫試驗(yàn)房南面墻體的內(nèi)表面溫度均低于普通試驗(yàn)房，中午時(shí)段的溫度差值更為顯著，同時(shí)在這個(gè)時(shí)間段，兩種試驗(yàn)房墻體內(nèi)表面溫度均高于室外溫度；而在其他時(shí)間段，保溫試驗(yàn)房南面墻體內(nèi)表面溫度則明顯高于普通試驗(yàn)房，清晨時(shí)段（約5:00~7:00）的溫度差值更為顯著。

（2） 保溫試驗(yàn)房南面墻體內(nèi)表面的熱流量曲線圖較普通試驗(yàn)房內(nèi)表面的熱流量曲線圖更為平滑。在中午時(shí)段，普通試驗(yàn)房熱量自室外向室內(nèi)傳遞出現(xiàn)峰值時(shí)，保溫試驗(yàn)房的峰值顯著降低，墻體內(nèi)表面溫度也更低；而在晚上，普通試驗(yàn)房熱流量從室內(nèi)向室外傳遞出現(xiàn)峰值時(shí)，保溫試驗(yàn)房的熱流量峰值顯著比普通試驗(yàn)房要低，溫度高于普通試驗(yàn)房。

這表明無論熱量從室內(nèi)向室外傳遞，還是從室外向室內(nèi)傳遞，保溫試驗(yàn)房都比普通試驗(yàn)房有著更好的保溫隔熱性能。

1.5.3 冬季墻體測試數(shù)據(jù)

時(shí) 間：2020年12月30日~2021年1月4日，室內(nèi)空調(diào)設(shè)置在24 ℃。本研究僅選取普通試驗(yàn)房、保溫試驗(yàn)房南面墻體外表面溫度與輻照度的測試數(shù)據(jù)、內(nèi)表面溫度與熱流量及方向變化測試數(shù)據(jù)和內(nèi)墻各面、室內(nèi)空氣平均溫度數(shù)據(jù)，分別見圖6~8。

圖6 普通試驗(yàn)房、保溫試驗(yàn)房南外墻溫度與輻照度的測試數(shù)據(jù)Figure 6 Test data of temperature and irradiance of south outer walls of common test room and insulation test room

圖7 普通試驗(yàn)房、保溫試驗(yàn)房南內(nèi)墻溫度與熱流量及方向變化測試數(shù)據(jù)Figure 7 Test data of temperature，heat flow and direction change of the south inner walls of common test room and insulation test room

圖8 普通試驗(yàn)房、保溫試驗(yàn)房內(nèi)墻平均溫度與室內(nèi)空氣平均溫度Figure 8 Average temperatures of the inner walls and average temperatures of indoor air in common test room and insulation test room

從圖6可以看出，在冬季最冷、且構(gòu)造和尺寸完全相同的普通試驗(yàn)房和保溫試驗(yàn)房均設(shè)置空調(diào)24 ℃的條件下，保溫試驗(yàn)房南面墻體的外表面溫度基本上均低于普通試驗(yàn)房，中午、下午和晚上時(shí)段的溫度差值更為明顯。這表明，絕熱涂料體系具有優(yōu)異的保溫功能，與室外溫差更小，散熱更少。

從圖7的測試數(shù)據(jù)可以看出，保溫試驗(yàn)房南面墻體的內(nèi)表面溫度除在下午14:00左右與普通試驗(yàn)房一致或略低，其他時(shí)段均明顯高于普通試驗(yàn)房。

從圖8中可以看出，保溫試驗(yàn)房各個(gè)內(nèi)墻面的平均溫度均明顯高于普通試驗(yàn)房，室內(nèi)平均溫度亦明顯高于普通試驗(yàn)房。

以上結(jié)果表明，保溫試驗(yàn)房即使在冬季也比普通試驗(yàn)房有著更好的保溫性能。

2 結(jié)語

（1） 由普通試驗(yàn)房、保溫試驗(yàn)房墻體的太陽光反射比和近紅外發(fā)射比測試結(jié)果顯示：SiO2氣凝膠絕熱面漆的太陽光反射比和近紅外發(fā)射比遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通涂料。

（2） 通過對(duì)普通試驗(yàn)房和保溫試驗(yàn)房的溫差和熱流量情況分析表明：無論在夏季還是冬季，薄型絕熱涂料系統(tǒng)均具有明顯提升被涂墻體保溫性能的作用。這與熱反射隔熱涂料在冬季起副作用是完全不同的。