淺談影響外墻飾面材料節(jié)能性能的因素

廖利娣（廣東省建筑材料研究院）

淺談影響外墻飾面材料節(jié)能性能的因素

廖利娣
（廣東省建筑材料研究院）

近幾年來，國家對建筑節(jié)能的要求越來越高，外墻飾面材料節(jié)能性能在建筑節(jié)能中所起的作用不可忽視。通常我們以太陽輻射吸收系數(shù)來表征飾面材料的隔熱性能優(yōu)劣，那么影響飾面材料太陽輻射系數(shù)的因素有哪些，本文就這些問題進(jìn)行了探討。

飾面材料；太陽輻射吸收系數(shù)；顏色；明度

1 概述

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)在太陽周期性的作用下，在室內(nèi)形成較大的溫度變化和差異，不僅影響著室內(nèi)熱舒適度，還對建筑能耗有一定的影響。隨著建筑節(jié)能工作在我國全面開展，外墻飾面材料的節(jié)能性能在近幾年被重視起來，外墻飾面材料的太陽輻射吸收系數(shù)也被列入了建筑工程項目驗收規(guī)范中的強(qiáng)檢項目。當(dāng)前飾面磚和熱反射涂料被廣泛應(yīng)用于建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)裝飾中，而在很多工程檢測中，我們發(fā)現(xiàn)很多送檢單位對飾面材料的顏色、表面材質(zhì)等樣品信息不了解，也不清楚材料顏色的深淺和表面的粗糙程度對材料的節(jié)能效果有多大影響，針對上面的疑問，我們通過實(shí)驗來驗證哪些因素會影響飾面材料節(jié)能性能。

2 試驗原理

光線照射在物體表面上會發(fā)生透射、反射和吸收，即1=τ+ρ+α，由于飾面材料是非透明材質(zhì)，飾面材料的透射比τ=0，因此太陽輻射吸收系數(shù)計算公式為α=1-ρ，從式中可看出，太陽光反射比越大，太陽輻射吸收系數(shù)越小，因此節(jié)能效果越好。

根據(jù)GJB 2502.2-2006標(biāo)準(zhǔn)對設(shè)備的要求，本文試驗設(shè)備采用美國PE公司生產(chǎn)的Lambda750紫外/可見/近紅外分光光度計，標(biāo)準(zhǔn)中計算太陽光反射比的公式為：

ρoλi——標(biāo)準(zhǔn)白板的光譜反射比；

Es（λi）——太陽輻射照度的光譜密集度；

△λi——波長間隔；

n——波長200～2600nm范圍內(nèi)測量點(diǎn)數(shù)目，一般不應(yīng)少于50點(diǎn)。

從式中可以看出，需對標(biāo)準(zhǔn)白板進(jìn)行校準(zhǔn)，并得出標(biāo)準(zhǔn)白板的光譜反射比值，一年校準(zhǔn)一次。做試驗之前清潔和干燥樣品，接著對白板進(jìn)行基線掃描，再將飾面材料放入反射比樣品倉，合上蓋子，如果是大件樣品，可以不合上蓋子，但要保證試驗環(huán)境是在黑室，沒有任何光源進(jìn)去干擾試驗。測出太陽光反射光譜圖后，再按照標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)公式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后算出太陽光輻射吸收系數(shù)。

3 影響飾面材料節(jié)能性能的因素

3.1顏色對飾面材料的影響

選用三塊不同顏色、表面光滑的飾面磚做試驗，得出以下光譜圖：

圖1 不同顏色太陽光反射光譜圖

從圖1中看出光譜在275nm附近都是15%左右，且曲線形狀基本一致，過了275nm光譜開始直線往上攀爬，到350nm附近開始分界，反射性能好的光譜斜率不變，反射性能差的光譜斜率變小，圖中白色的反射比最大，灰色的反射比最小，因此白色飾面磚的太陽輻射吸收系數(shù)最小，隔熱性能最好，反之，灰色隔熱性能最差。

3.2明度對飾面材料的影響

顏色有深淺、明暗的變化。例如深黃、中黃、淡黃等黃顏色在深淺上有不同的變化，通常采用明度來區(qū)分。顏色越淺，亮度越大，明度也就越大，顏色對太陽光有吸收作用，不同的顏色對太陽光有不同的吸收的能力。從圖2看出，黃色涂料的太陽光反射比最大，灰色的最小，即黃色涂料的太陽輻射吸收系數(shù)最小，節(jié)能效果最好。另外，由表1得知涂料的明度值越大，其太陽光反射比越大，太陽輻射吸收系數(shù)就越小，節(jié)能效果也越好。因此，為了進(jìn)一步提高節(jié)能效果，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)宜選用淺色系列的飾面材料。

圖2 不同明度涂料太陽光反射光譜圖

表1 不同明度涂料太陽輻射吸收系數(shù)

3.3表面材質(zhì)的影響

飾面材料表面材質(zhì)是粗糙還是光滑對其節(jié)能性能的影響有多大，下面通過對兩塊同顏色，不同材質(zhì)的飾面磚進(jìn)行試驗。

從圖3看出，粗糙和光滑兩塊飾面磚的曲線基本一致，太陽光直射在飾面磚表面上發(fā)生漫反射，樣品在樣品倉里沒有外界光源，且從圖表中可以看出，設(shè)備積分球收集反射回來的光束基本相同，因此從圖中可看出飾面材料表面粗糙程度對節(jié)能性能影響不大。

圖3 光滑和粗糙的白色飾面磚太陽光反射光譜圖

3.4尺寸的影響

從太陽輻射吸收系數(shù)的計算公式中得知，影響其大小的因素是飾面材料表面的太陽光反射比。由于飾面材料是非透明材料，不存在折射和透射，太陽光照射在飾面材料表面的能量只發(fā)生漫反射和被飾面材料吸收，而吸收的多少取決于材料的顏色和材質(zhì)，與飾面材料的厚度和外形尺寸大小無關(guān)。只要保證設(shè)備發(fā)出的光束全部打在飾面材料表面上即可，設(shè)備發(fā)出的光束面積約為1.5cm2，因此邊長大于3cm的飾面材料即可完全覆蓋光束出口孔。

4 結(jié)語

綜上所述，影響外墻飾面材料太陽輻射吸收系數(shù)的因素有以下幾點(diǎn)：

⑴飾面材料的顏色直接影響太陽輻射吸收系數(shù)的大小。顏色越深，太陽光反射比越小，太陽輻射吸收系數(shù)越大，建筑物通過外墻吸收的熱量增大，隨之建筑物能耗增大，因此飾面材料的節(jié)能效果越差。

⑵飾面材料的表面材質(zhì)對太陽輻射吸收系數(shù)影響不大。不管飾面材料表面是光滑還是粗糙，對太陽光反射能力差異不大，因此對太陽輻射吸收系數(shù)基本沒什么影響。

⑶飾面材料的尺寸對太陽輻射吸收系數(shù)沒有任何影響。

我們通過試驗得知影響飾面材料的太陽輻射吸收系數(shù)的因素后，在工程設(shè)計中就可以揚(yáng)長避短，根據(jù)實(shí)際情況選擇最有利于建筑節(jié)能的方案。

[1]GJB 2502.2-2006，航天器熱控涂層試驗方法第二部分：太陽吸收比測試［S］.

[2]張建榮.混凝土表面太陽輻射吸收系數(shù)測試研究［J］.建筑科學(xué)，2006,22（1）：42-45.

[3]董海榮.涂料外飾面的太陽輻射性能及對建筑節(jié)能影響的試驗研究［J］.建筑技術(shù)，2011,42（1）：71-72.