薛黎明 (安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院,安徽 合肥 230001)
建筑反射隔熱涂料應(yīng)用于夏熱冬冷、夏熱冬暖地區(qū)的屋面和外墻,能夠降低夏季高溫天氣時(shí)屋面和外墻外表面的溫度,并由此而帶來(lái)一系列效益:減少熱量向建筑物內(nèi)的傳導(dǎo)、延長(zhǎng)涂膜耐久性、改善涂膜的耐沾污性和提高涂膜(乃至所涉及的外墻外保溫系統(tǒng))的抗裂性等。其中,減少熱量向建筑物內(nèi)的傳導(dǎo)是其產(chǎn)生的節(jié)能效果。這種節(jié)能效果在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑用反射隔熱涂料》(GB/T25261-2010)中被考慮為等效涂料熱阻。
由于建筑反射隔熱涂料的應(yīng)用涉及到節(jié)能計(jì)算,所以其應(yīng)用技術(shù)比普通建筑涂料更為重要和復(fù)雜。我國(guó)于2015年頒布了《建筑反射隔熱涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T359-2015),解決了工程應(yīng)用中有關(guān)節(jié)能計(jì)算和工程質(zhì)量控制等問題,使工程應(yīng)用有了良好的技術(shù)支撐。
夏熱冬冷地區(qū)建筑節(jié)能的特點(diǎn)是既需要考慮建筑物的夏季隔熱,又需要考慮冬季保溫,因而建筑反射隔熱涂料在夏熱冬冷地區(qū)的外墻面應(yīng)用時(shí)必須考慮冬季的保溫問題,即需要與之配套保溫層,形成保溫層-建筑反射隔熱涂料節(jié)能系統(tǒng)。就目前實(shí)際工程情況來(lái)看可有以下幾種應(yīng)用形式。
這種情況下作為保溫層的保溫板可以是模塑聚苯板、擠塑聚苯板和硬泡聚氨酯板等。在這類系統(tǒng)中,建筑反射隔熱涂料的作用除了因涂膜產(chǎn)生的等效涂料熱阻能夠使保溫板材的厚度減薄外,還因?yàn)槟軌蚪档拖募靖邷靥鞖鈺r(shí)的表面溫度而提高外墻外保溫系統(tǒng)的抗裂性。但實(shí)際上由于在達(dá)到節(jié)能50%的要求時(shí)所需要的板材厚度本來(lái)就很薄,因而應(yīng)用建筑反射隔熱涂料并不能取得直接的經(jīng)濟(jì)效益,實(shí)際中幾乎沒有此類配套構(gòu)造,至少在安徽省的情況是如此。
在外墻保溫砂漿-建筑反射隔熱涂料系統(tǒng)中,若簡(jiǎn)單地按照GB/T25261-2010標(biāo)準(zhǔn)附錄中給出的計(jì)算結(jié)果,建筑反射隔熱涂料產(chǎn)生的等效涂料熱阻以南京地區(qū)為例為(0.16~0.20)(m2·K)/W,則可以將導(dǎo)熱系數(shù)為0.07W/(m·K)的保溫砂漿厚度減?。?1.2~14.0)mm;將導(dǎo)熱系數(shù)為0.085W/(m·K)的保溫砂漿厚度減?。?3.6~17.0)mm。若能夠保證保溫砂漿的質(zhì)量并正確使用,該系統(tǒng)是適用于夏熱冬暖地區(qū)應(yīng)用的良好節(jié)能措施。
在安徽省[1]和江蘇省[2]的地方標(biāo)準(zhǔn)中,考慮對(duì)一些本身熱阻能夠滿足節(jié)能設(shè)計(jì)要求或者距離節(jié)能設(shè)計(jì)要求相差很小的墻體(如芯孔插保溫板的混凝土砌塊墻體、加氣混凝土砌塊墻體等),都將建筑反射隔熱涂料配合保溫膩?zhàn)邮褂?,?gòu)成建筑反射隔熱涂料-保溫膩?zhàn)酉到y(tǒng)。該系統(tǒng)能夠減緩墻體的開裂現(xiàn)象,消除或減小梁、柱等節(jié)點(diǎn)處的熱橋。此外,也有對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行研究的論文發(fā)表[3]。
保溫膠泥[4]是專門作為建筑反射隔熱涂料配套保溫層而研制的新型墻體保溫材料,其干密度不大于180kg/m3、導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.055W/(m·K),而且具有足夠好的物理力學(xué)性能,使其施工成25mm厚的保溫層時(shí)不需要使用抗裂防護(hù)層。該外墻保溫膠泥-反射隔熱涂料節(jié)能系統(tǒng)能夠在在普通混凝土墻體或其他普通砌體墻體上應(yīng)用,而且其保溫層厚度在25mm時(shí)能夠滿足許多種建筑物50%的節(jié)能設(shè)計(jì)要求。該系統(tǒng)在安徽省的建筑節(jié)能工程中應(yīng)用已在千萬(wàn)平方米以上,成為夏熱冬冷地區(qū)應(yīng)用建筑反射隔熱涂料的成熟技術(shù)。
所謂建筑反射隔熱涂料組合脫硫石膏輕集料砂漿外墻系統(tǒng),是指該保溫系統(tǒng)的外墻外側(cè)采用反射隔熱涂料外墻外保溫子系統(tǒng),該保溫系統(tǒng)的外墻內(nèi)側(cè)采用石膏基輕集料砂漿外墻內(nèi)保溫子系統(tǒng)(或水泥基輕集料砂漿外墻內(nèi)保溫子系統(tǒng))組合而成的外墻保溫系統(tǒng)。其中,反射隔熱涂料外墻外保溫子系統(tǒng)由保溫膩?zhàn)訉印⑷嵝阅退佔(zhàn)訉雍徒ㄖ瓷涓魺嵬苛贤繉訕?gòu)成;石膏基輕集料砂漿外墻內(nèi)保溫子系統(tǒng)由界面層、石膏基輕集料砂漿保溫層、抹面層以及飾面層構(gòu)成(用于外墻內(nèi)側(cè)非潮濕環(huán)境);水泥基輕集料砂漿外墻內(nèi)保溫子系統(tǒng)由界面層、水泥基輕集料砂漿保溫層、抹面層以及飾面層構(gòu)成(用于外墻內(nèi)側(cè)潮濕環(huán)境)。
該系統(tǒng)將外墻內(nèi)、外保溫組合在一起,除利用建筑反射隔熱涂料的反射隔熱性能外,還能夠有效利用脫硫石膏及其優(yōu)異性能,為提高夏熱冬冷地區(qū)建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能提供了一種新技術(shù)。
等效涂料熱阻是指建筑反射隔熱涂料賦予墻體夏季反射隔熱性能,使通過墻體向建筑物內(nèi)傳導(dǎo)的熱量減少而節(jié)省空調(diào)能耗、而在冬季會(huì)對(duì)建筑節(jié)能產(chǎn)生不利作用,而在建筑節(jié)能計(jì)算中對(duì)這種節(jié)能的有利和不利因素綜合考慮后所產(chǎn)生的節(jié)能作用的定量表達(dá)。而在JGJ/T359-2015規(guī)程中的定義為“建筑物的外墻和屋面使用建筑反射隔熱涂料時(shí),與相同條件下采用太陽(yáng)輻射吸收系數(shù)為0.7的普通涂料相比等效增加的熱阻”。
等效涂料熱阻與涂料的反射性能、涂料工程所處的氣候條件以及建筑物的部位有關(guān)。涂料的反射性能一般都認(rèn)為是滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)(例如GB/T25261-2010、JG/T235-2014)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的值;涂料工程所處的氣候條件及氣候區(qū),適用地區(qū)僅為夏熱冬暖和夏熱冬冷地區(qū);涂料所處建筑物部位指墻面(東、西墻面等)或屋面。通常的技術(shù)應(yīng)用規(guī)程類標(biāo)準(zhǔn)中都會(huì)根據(jù)這些條件而規(guī)定其取值,例如安徽省地方標(biāo)準(zhǔn)DB34/T 1505-2011 中規(guī)定其取 0.16(m2·K)/W;江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)DGJ32/TJ165-2014中規(guī)定外墻取0.26(m2·K)/W、屋面取0.3(m2·K)/W。下面介紹建工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T359-2015和上海市《建筑反射隔熱涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(DJ/TJ08-2200-2016)對(duì)反射隔熱涂料等效熱阻的取值規(guī)定和在節(jié)能設(shè)計(jì)中的計(jì)算方法。
3.1.1 “太陽(yáng)輻射吸收系數(shù)”計(jì)算方法
JGJ/T359-2015規(guī)程在第5章“熱工設(shè)計(jì)”中規(guī)定,用于建筑外墻和屋面的建筑反射隔熱涂料,在進(jìn)行隔熱設(shè)計(jì)和節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)采用“污染修正后的太陽(yáng)輻射吸收系數(shù)”進(jìn)行計(jì)算。
太陽(yáng)輻射吸收系數(shù)有兩種計(jì)算方法。一是對(duì)實(shí)際測(cè)量不同顏色的建筑反射隔熱涂料,其受污染前、后的太陽(yáng)輻射吸收系數(shù)變化進(jìn)行擬合,得到污染修正系數(shù),再按照公式(1)~(3)計(jì)算出污染修正后的太陽(yáng)輻射吸收系數(shù)。
式中:ρC為污染修正后的太陽(yáng)輻射吸收系數(shù);γ為涂料受污染前的太陽(yáng)光反射比;ρ為污染前的太陽(yáng)輻射吸收系數(shù);α為污染修正系數(shù)。
太陽(yáng)輻射吸收系數(shù)的第二種計(jì)算方法是按照J(rèn)G/T235-2014標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定方法測(cè)得污染后的太陽(yáng)光反射比,再按照(4)式計(jì)算出污染修正后的太陽(yáng)輻射吸收系數(shù)。
式中,γc為涂膜受污染后的太陽(yáng)光反射比。
3.1.2 等效涂料熱阻取值
使用建筑反射隔熱涂料的外墻和屋面,當(dāng)采用規(guī)定性的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工限值指標(biāo)計(jì)算時(shí),外墻或屋面的傳熱系數(shù)應(yīng)采用等效熱阻進(jìn)行計(jì)算,其計(jì)算公式為:
式中:K'為外墻或屋面采用建筑反射隔熱涂料的傳熱系數(shù)(W/m2·K);K為外墻或屋面未采用建筑反射隔熱涂料的傳熱系數(shù)(W/m2·K);為外墻或屋面采用建筑反射隔熱涂料的等效熱阻(m2·K/W),可按照J(rèn)GJ/T359-2015規(guī)程附錄中表C.0.1或表C.0.2(分別見表1、表2)規(guī)定取值。
夏熱冬冷地區(qū)外墻采用建筑反射隔熱涂料的等效熱阻值 表1
夏熱冬冷地區(qū)屋面采用建筑反射隔熱涂料的等效熱阻值 表2
DJ/TJ08-2200-2016標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,建筑外墻和屋面外飾面使用反射隔熱涂料進(jìn)行隔熱、節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)直接采用涂料污染后的太陽(yáng)光反射比進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算中涉及到的涂料等效熱阻則按照表3和表4選取。
外墻采用反射隔熱涂料的等效熱阻值 表3
屋面采用反射隔熱涂料的等效熱阻值 表4
相比較于JGJ/T359-2015規(guī)程,對(duì)于涉及到反射隔熱涂料的隔熱、節(jié)能設(shè)計(jì),上海市DJ/TJ 08-2200-2016標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于涂料熱阻的取值更為方便些,這可能是因?yàn)樯虾J袠?biāo)準(zhǔn)針對(duì)該地區(qū)的研究更深入、數(shù)據(jù)更多,而JGJ/T359-2015規(guī)程則需要照顧到國(guó)內(nèi)更多的地區(qū)。
缺少對(duì)工程質(zhì)量的有效控制是建筑反射隔熱涂料工程應(yīng)用中飽受詬病的問題之一。但是,隨著JGJ/T359-2015規(guī)程和JGJ/T287-2014等標(biāo)準(zhǔn)的頒布實(shí)施,使這一問題得以解決。
對(duì)于建筑反射隔熱涂料的工程質(zhì)量控制,JGJ/T 359-2015規(guī)程規(guī)定了材料進(jìn)場(chǎng)復(fù)檢和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè),材料進(jìn)場(chǎng)復(fù)檢主要項(xiàng)目是太陽(yáng)光反射比、半球發(fā)射率和近紅外反射比等涂料的功能性項(xiàng)目;更為重要的是在工程完工后,需要對(duì)涂料工程的太陽(yáng)光反射比項(xiàng)目按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)[5]進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。