欒玉成　上海宥納新材料科技有限公司

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納米保溫涂層及其在建筑領(lǐng)域應(yīng)用

欒玉成上海宥納新材料科技有限公司

摘要：納米保溫涂層是一種新型的保溫節(jié)能材料，具有低導(dǎo)熱系數(shù)、環(huán)保無毒和使用壽命長等優(yōu)點。優(yōu)納科技公司制備的基于納米孔的保溫涂層性能優(yōu)異，屬A級防火材料，導(dǎo)熱系數(shù)低至0.028 W/m·k，是一種優(yōu)良的建筑保溫材料，并通過對在其建筑中的應(yīng)用進行了分析計算和驗證。

關(guān)鍵詞：納米；保溫涂層；節(jié)能

工業(yè)能耗、交通能耗和建筑能耗是全球能耗的主要組成部分，其中建筑能耗約占全球總能耗的40%。由此可見，建筑節(jié)能將是緩解能源緊張狀況的一個重要方面。

采用保溫材料是建筑節(jié)能的一種重要手段。傳統(tǒng)保溫材料根據(jù)成分可以分為有機和無機類兩種。有機類保溫材料主要指高分子保溫材料，如發(fā)泡/擠塑聚苯板、噴涂聚氨酯以及聚苯顆粒等。有機保溫材料具有重量輕、加工性能好、致密性高、隔熱保溫效果好等優(yōu)點。其缺點是不耐老化、環(huán)保性差、穩(wěn)定和安全性差、易燃燒、易變形、施工難度大、工程成本較高、難以循環(huán)再利用等。無機保溫材料有膨脹/閉孔珍珠巖、中空?；⒅?、巖棉、礦棉、玻璃棉和輕質(zhì)砌塊自保溫體系等。無機保溫材料具有節(jié)能、使用壽命長、易施工、防火防凍、耐老化、價格便宜、可以循環(huán)再利用等優(yōu)點。無機保溫材料的缺點有容重較大、保溫效果稍差、易吸水、施工難等。

為克服傳統(tǒng)保溫材料的缺點，科學(xué)家一直希望找到一種新型保溫材料。氣凝膠由于具有極低的導(dǎo)熱系數(shù)和非常輕的質(zhì)量而受到廣大研究人員的青睞，但由于其復(fù)雜的生產(chǎn)工藝和高昂的生產(chǎn)成本等原因，并未得到廣泛應(yīng)用。為解決傳統(tǒng)保溫材料和氣凝膠的缺點，宥納科技公司研發(fā)了一種新型的納米保溫涂層，該納米保溫涂料制備工藝簡單、成本低、安全可靠、施工方便、保溫性能優(yōu)異，可廣泛應(yīng)用于建筑、化工、航天等行業(yè)。

1　建筑保溫?zé)峁ば阅茉u價

建筑物的熱工性能參數(shù)，主要包括屋頂?shù)母魺崆闆r、外圍護結(jié)構(gòu)的熱阻等，要改善建筑物的熱工性能，就必須從這些方面進行優(yōu)化。

建筑物的熱工性能，主要體現(xiàn)在保溫和隔熱兩個方面。保溫作用，以室內(nèi)為例，是指建筑材料和結(jié)構(gòu)在冬季防止由室內(nèi)向室外傳熱，從而使室內(nèi)保溫適當(dāng)溫度的能力；隔熱作用，以建筑物外墻、屋頂為例，是指建筑材料和結(jié)構(gòu)在夏季隔離太陽輻射熱和室外高溫的影響，從而使室內(nèi)保持適當(dāng)溫度的能力。

通常，保溫性能用傳熱系數(shù)值或傳熱阻值來評價；隔熱性能用夏季室外計算溫度條件下圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面最高溫度值來評價。材料傳熱系數(shù)K，指單位時間內(nèi)，在溫度梯度的方向，通過單位面積物體的熱量，單位為W/㎡·k。傳熱熱阻R，為傳熱系數(shù)K的倒數(shù)，單位為㎡·k/W。通常來說，圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)值越小，或者傳熱阻值越大，保溫性能越好。

式中，λ——材料在運行溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)，W/m·k；

δ——材料的厚度，m；

減少建筑能耗，降低圍護結(jié)構(gòu)的耗熱量及改善其熱工性能，是建筑節(jié)能取得成效的關(guān)鍵。根據(jù)《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》GB50189-2005中4.2條規(guī)定，得到不同地區(qū)圍護結(jié)構(gòu)屋面、外墻保溫傳熱系數(shù)限值，見表1。

表1　不同氣候分區(qū)圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)限值

2　納米保溫涂層結(jié)構(gòu)

建筑保溫行業(yè)中產(chǎn)品多種多樣，Uninano保溫涂層不僅隔熱性能優(yōu)異，而且擁有環(huán)保無毒，使用壽命長等眾多優(yōu)點，是保溫市場中非常有競爭力和前景的產(chǎn)品，Uninano保溫涂層與其他保溫產(chǎn)品的對比如表2所示。

表2　Uninano保溫涂層在行業(yè)中所處的位置

Uninano保溫涂料嚴格遵守GB規(guī)定，各項指標均符合規(guī)定甚至遠超于標準要求，如表3所示。

表3　Uninano保溫涂層與國標的對比

Uninano建筑外保溫層的結(jié)構(gòu)見圖1，由于結(jié)構(gòu)簡單使其使用范圍大大增加，外墻內(nèi)墻保溫層中都可以使用。施工手法簡單方便，不僅可以采用傳統(tǒng)的批涂，而且可以通過調(diào)節(jié)稠度進行激噴，這樣可以做到無死角全方位的保溫。放在模具中可以制得光滑平整隔熱性能優(yōu)異強度很好的板塊，使其應(yīng)用領(lǐng)域更加廣闊，圖2所示為Uninano保溫涂料涂在磚頭上和制得板塊效果圖。

圖1　Uninano建筑外保溫層的結(jié)構(gòu)圖

圖2　Uninano保溫涂料涂磚頭上和制板效果圖

3　應(yīng)用分析

以東北地區(qū)某建筑物為例，該區(qū)域?qū)儆趪篮貐^(qū)B區(qū)，冬季長于夏季，冬季氣候條件比夏季更嚴酷，建筑面積為468 ㎡，為兩層框架結(jié)構(gòu)，體形系數(shù)為0.38＜0.4，符合《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》，根據(jù)該建筑的結(jié)構(gòu)組成和《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》、《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》，我們可得到該建筑的外墻熱工性能情況如表3所示。

表3　改造前外墻保溫?zé)峁ば阅鼙?/p>

根據(jù)《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》GB50176-93附表2.2內(nèi)表面換熱系數(shù)為hi=8.7w/㎡·k，即熱阻為0.115㎡·k/w，附表2.3外表面換熱系數(shù)為he=23.0w/㎡·k，即熱阻為0.043 ㎡·k/w，從表2總熱阻得到總傳熱系數(shù)為0.388 w/㎡·k＜0.4，符合《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》要求。

我們現(xiàn)采用納米孔保溫涂層對保溫系統(tǒng)的保溫材料進行改造，即使用納米孔保溫涂層替代擠塑板，在改造后該建筑的外墻熱工性能情況如表4所示。

表4　改造后外墻保溫?zé)峁ば阅鼙?/p>

從該表中我們可看出，納米保溫涂層的保溫厚度為60 mm，相比聚苯板厚度下降了33.3%，而總傳熱系數(shù)為0.388 w/㎡·k＜0.4，符合《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》要求，因此納米保溫涂層能顯著的減薄墻體厚度，對于現(xiàn)代綠色節(jié)能建筑來說，意義重大，并且納米保溫涂層屬于A1級不燃材料，防火等級高，而建筑保溫比較常用的保溫材料模塑聚苯板EPS、擠塑聚苯板XPS等等，燃燒等級為B1級，在一定程度上，存在安全隱患，安全防火等級不夠而容易導(dǎo)致火災(zāi)給國家?guī)聿豢晒懒康膿p失，例如：2007年上海源深體育發(fā)展游泳館失火，引燃泡沫保溫層，部分屋頂損毀；2008年濟南奧運中心體育館失火，引燃防水保溫層，燒毀面積約3 000㎡；2009年中國科技館新館工地失火，起火處為新館主體結(jié)構(gòu)保溫層內(nèi)的擠塑板；2011年首都國際機場2號航站樓停機坪因引燃外墻保溫材料發(fā)生火災(zāi)，形成濃煙；2012年雙流國際機場屋頂保溫材料失火等等。因此使用更加安全有效的超效節(jié)能保溫材料迫在眉捷。而該種納米保溫涂層提供了一種安全節(jié)能的解決方案，并擁有廣闊的應(yīng)用前景。

4　結(jié)語

優(yōu)納科技公司制備的基于納米孔的保溫涂層性能優(yōu)異，導(dǎo)熱系數(shù)低至0.028 W/m·k，屬A級防火材料，是一種優(yōu)良的建筑保溫材料，具有很低的導(dǎo)熱系數(shù)、環(huán)保無毒和使用壽命長等優(yōu)點。該納米保溫涂料制備工藝簡單、成本低、安全、施工方便，與傳統(tǒng)保溫材料相比具有很大的優(yōu)勢。

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