我國建筑反射隔熱涂料的應(yīng)用與發(fā)展

徐 峰 （安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，安徽合肥 230001）

專論綜述

我國建筑反射隔熱涂料的應(yīng)用與發(fā)展

徐 峰 （安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，安徽合肥 230001）

綜述了我國建筑反射隔熱涂料目前的應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀，包括：建筑反射隔熱涂料生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)展和應(yīng)用中存在的技術(shù)問題及其現(xiàn)狀等，并提出促進(jìn)我國建筑反射隔熱涂料應(yīng)用與發(fā)展的建議。

建筑反射隔熱涂料；應(yīng)用；發(fā)展；建議

1 我國建筑反射隔熱涂料的發(fā)展

除了軍事及航天工程的應(yīng)用外，我國反射隔熱涂料的應(yīng)用是在20世紀(jì)末從石油、液化天然氣的金屬儲罐和輸油管道等化工領(lǐng)域中的應(yīng)用開始的［1］，在取得成功后引起建筑業(yè)界人士的關(guān)注并于21世紀(jì)初開始在夏熱冬暖地區(qū)的建筑屋面、外墻面［2］和建材制品上得到應(yīng)用［3］，雖然取得明顯的反射隔熱效果，但應(yīng)用量不大，其應(yīng)用并未受到重視。

2006年，國家開始強(qiáng)制實(shí)施建筑節(jié)能以后，由于建筑反射隔熱涂料能夠滿足建筑節(jié)能的部分要求，其應(yīng)用出現(xiàn)了新局面：應(yīng)用區(qū)域擴(kuò)寬、應(yīng)用量增大、應(yīng)用技術(shù)受到重視、應(yīng)用水平不斷提高、相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)陸續(xù)頒布實(shí)施、產(chǎn)品品種增多。迄今為止，該涂料已成為夏熱冬暖和夏熱冬冷地區(qū)一種重要的建筑節(jié)能技術(shù)。

1.1 建筑反射隔熱涂料生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展

在建筑反射隔熱涂料應(yīng)用的起步階段，其主要品種是以丙烯酸酯及其共聚物乳液為基料，以空心玻璃或陶瓷微珠為功能性填料的合成樹脂乳液類涂料。隨著近年來建筑反射隔熱涂料應(yīng)用需求的增長，其生產(chǎn)技術(shù)得到較快發(fā)展。

1.1.1 新產(chǎn)品的研發(fā)

隨著應(yīng)用需求的增長和涂料生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步以及原材料的發(fā)展，出現(xiàn)了諸如透明型反射隔熱涂料、高裝飾性（非均質(zhì)）反射隔熱涂料、高性能反射隔熱涂料等新品種。

透明型反射隔熱涂料是基于納米半導(dǎo)體材料［如氧化銦錫（ITO）、氧化錫銻（ATO）、氧化鋁鋅（AZO）等］對太陽光譜具有理想的選擇性，即對紅外光的反射性很強(qiáng)，而在可見光區(qū)透過率高的特性，使得涂膜能夠反射紅外線而阻隔熱量傳遞，并使紫外線透過涂膜，因而具有透明和隔熱的雙重功能。這類涂料既可以應(yīng)用于玻璃表面制成反射隔熱型節(jié)能玻璃［4］，也可以和外墻涂料一起應(yīng)用于外墻面磚表面［5］。該類涂料擴(kuò)展了建筑反射隔熱涂料的應(yīng)用范圍，也為建筑節(jié)能提供了重要的技術(shù)措施。

高裝飾性建筑反射隔熱涂料，也稱非均質(zhì)建筑反射隔熱涂料，主要是指具有反射隔熱功能的合成樹脂乳液砂壁狀涂料（反射隔熱型真石漆）和水包水型多彩涂料。反射隔熱型真石漆是以反射型彩砂作為功能填料制成的，而反射型彩砂系使用紅外反射顏料配合常規(guī)無機(jī)色漿以油性包覆或燒結(jié)的方式染色到白色彩砂上制備而成的［6］。

反射隔熱型水包水型多彩涂料是在水包水型多彩涂料的制備過程中，在分散相調(diào)色基礎(chǔ)漆中添加玻璃空心微珠和反射隔熱色漿，以及在分散介質(zhì)中添加反射隔熱色漿而制得的［7］。此外，也有關(guān)于以鈦白粉、陶瓷空心微珠為原材料分別制得具有反射紅外光性能的底漆和多彩面漆的分散顆粒，配合以硅丙乳液作為連續(xù)相并進(jìn)而制得多彩反射隔熱涂膜的研究［8-9］。

建筑反射隔熱涂料應(yīng)用于外墻外表面時(shí)，受到的一大詬病是其耐久性和耐沾污性能不良，因而催生了高耐久、高耐沾污性和具有自清潔性的高性能反射隔熱涂料的研制。具有這種高性能的成膜物通常以氟碳-丙烯酸酯共聚物最好，有機(jī)硅-丙烯酸酯共聚物次之。目前研究較多的是氟碳-丙烯酸酯共聚物［10-11］。

1.1.2 建筑反射隔熱涂料用原材料的進(jìn)展

建筑反射隔熱涂料的發(fā)展和應(yīng)用促進(jìn)了其原材料的發(fā)展。例如，使涂料產(chǎn)生反射紅外熱性能的功能性填料已從單一的玻璃或陶瓷空心微珠發(fā)展到紅外反射顏料［12-13］。

由于外墻涂料約有80%是彩色的，而隨著涂料色彩的加深，涂膜的反射性能下降，這種性能嚴(yán)重影響了建筑反射隔熱涂料的應(yīng)用。因此，不會對彩色涂料的反射性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響的冷顏料應(yīng)運(yùn)而生［14］。目前，冷顏料的供應(yīng)還僅限于國外產(chǎn)品。

1.2 建筑反射隔熱涂料應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)展

由于涉及到建筑節(jié)能的計(jì)算，因而與普通涂料相比，建筑反射隔熱涂料的應(yīng)用技術(shù)更為重要，有時(shí)甚至成為制約其應(yīng)用的關(guān)鍵因素［15］。對其應(yīng)用技術(shù)的研究包括對涂料工程實(shí)際節(jié)能效果的評價(jià)、對工程應(yīng)用中復(fù)合外墻外保溫系統(tǒng)的研究以及應(yīng)用技術(shù)規(guī)程、現(xiàn)場檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定等。

1.2.1 對涂料工程實(shí)際節(jié)能效果的評價(jià)

對建筑反射隔熱涂料工程實(shí)際節(jié)能效果的評價(jià)很早就受到重視，并被列入國家“十一五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目［16］。盡管如此，該方面的研究仍較薄弱［15］，目前的相關(guān)研究分別集中于屋面與墻面。

有文獻(xiàn)［17］介紹，通過對江蘇省蘇州市、太倉市等地的多棟建筑物的涂料工程進(jìn)行實(shí)測，得出在該地區(qū)夏季較強(qiáng)的太陽輻射下，建筑反射隔熱涂料能夠有效地降低建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面的溫度，并降低能耗，因而其應(yīng)用在建筑熱工設(shè)計(jì)中能夠代替一部分建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱阻；采用深色反射隔熱涂料相較于采用相同色度的普通涂料，夏季能夠大幅降低建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面溫度而取得節(jié)能效果；而在12月份太陽輻射強(qiáng)度不高的情況下，反射隔熱涂料與相同色度普通涂料表面的平均溫差僅為1.7℃，影響不大。對杭州測試房的實(shí)測結(jié)果則表明［18］，建筑反射隔熱涂料能有效減少東、南、西三面墻體的導(dǎo)熱量，降溫效果顯著。

對屋面建筑反射隔熱涂料的實(shí)測結(jié)果則表明［19］，在倉房表面使用反射隔熱涂料可有效控制倉溫隨氣溫上升的速度，不但可以較好地保護(hù)倉頂?shù)姆浪聿?，并能顯著降低倉溫。

總之，一些對建筑反射隔熱涂料工程節(jié)能效果的研究均能得到其具有明顯節(jié)能效果的結(jié)果，但定性的多，定量的少。

1.2.2 對工程應(yīng)用中復(fù)合外墻外保溫系統(tǒng)的研究

在夏熱冬暖地區(qū)，建筑反射隔熱涂料可以單獨(dú)使用；而在夏熱冬冷地區(qū)，該涂料則需要與其他保溫材料配合構(gòu)成外墻外保溫系統(tǒng)，才能滿足建筑節(jié)能的要求，如近年來出現(xiàn)的保溫膩?zhàn)?建筑反射隔熱涂料系統(tǒng)［20］、保溫膠泥-建筑反射隔熱涂料系統(tǒng)、建筑反射隔熱涂料組合脫硫石膏輕集料砂漿系統(tǒng)等。

1.2.3 應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定與修訂

建筑反射隔熱涂料的應(yīng)用涉及到熱工設(shè)計(jì)、實(shí)際節(jié)能效果的評價(jià)和節(jié)能工程的驗(yàn)收（包括現(xiàn)場檢測）等問題。其中，應(yīng)用技術(shù)規(guī)程是工程應(yīng)用中重要的技術(shù)支撐，它能夠解決工程應(yīng)用的實(shí)際問題，例如基本應(yīng)用范圍、材料性能要求、工程設(shè)計(jì)（包括構(gòu)造、防水和熱工設(shè)計(jì)等）、施工技術(shù)和工程驗(yàn)收等。目前我國已經(jīng)形成了系統(tǒng)的建筑反射隔熱涂料應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。

1.3 建筑反射隔熱涂料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)展

如表1所示，我國目前已經(jīng)形成包括產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、性能檢測標(biāo)準(zhǔn)等6個(gè)建筑反射隔熱涂料的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，基本上滿足了建筑反射隔熱涂料的工程應(yīng)用需求。

表1 建筑反射隔熱涂料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)一覽表Table 1 The list of relative standards for architectural reflective thermal insulation coatings

表1所述標(biāo)準(zhǔn)中，GB/T 25261—2010在其附錄A中給出了等效涂料熱阻的計(jì)算方法，方便了工程應(yīng)用，因此對建筑反射隔熱涂料的發(fā)展產(chǎn)生了一定推動作用。同樣原因，由于JGJ/T 359—2015和JGJ/T 287—2014標(biāo)準(zhǔn)的頒布實(shí)施，解決了工程應(yīng)用中關(guān)于節(jié)能計(jì)算、彩色涂料等效熱阻、涂膜老化后的等效熱阻以及工程質(zhì)量控制和現(xiàn)場檢測等實(shí)際問題，對該類涂料的應(yīng)用起到了更大的推動作用。

除了國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)外，一些省、市還根據(jù)地區(qū)實(shí)際情況制定了地方標(biāo)準(zhǔn)。例如，上海市、重慶市，以及江蘇、四川、廣東、安徽、湖南和貴州等省都先后制定了省級建筑反射隔熱涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程，為地方建筑反射隔熱涂料的工程應(yīng)用提供了技術(shù)支撐。

2 建筑反射隔熱涂料發(fā)展與應(yīng)用中存在的問題

建筑反射隔熱涂料發(fā)展與應(yīng)用中存在的問題可分為技術(shù)、市場和人為因素等幾方面。技術(shù)方面包括涂料固有性能和應(yīng)用技術(shù)問題；市場方面則比較復(fù)雜，有利益的驅(qū)使、有認(rèn)識的誤區(qū)，也有管理的缺失等。隨著對建筑反射隔熱涂料研究的深入和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的積累以及一些標(biāo)準(zhǔn)的頒布實(shí)施，其中有些問題已逐步得到解決［21-22］。

2.1 建筑反射隔熱涂料應(yīng)用中存在的技術(shù)問題

目前建筑反射隔熱涂料在應(yīng)用中飽受詬病的技術(shù)問題有：涂膜壽命不能滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的外墻外保溫系統(tǒng)25 a使用壽命的要求；相比于白色涂膜，彩色涂膜的反射性能顯著下降，節(jié)能效果降低；彩色反射隔熱涂料評價(jià)方法缺失；涂膜的耐沾污性能差，受污染后反射性能顯著下降；建筑反射隔熱涂料沒有保溫作用，不能夠解決夏熱冬冷地區(qū)冬季保溫問題；以及建筑反射隔熱涂料缺少現(xiàn)場檢測方法，不能有效控制工程質(zhì)量等等。

上述問題中，涂膜耐久性不能滿足25 a使用壽命要求是涂料的固有性能缺陷，在目前技術(shù)狀況下，對于現(xiàn)場施工的涂料來說，尚無解決方法。

彩色涂膜反射性能下降，評價(jià)方法缺失的不足隨著“冷顏料”的出現(xiàn)和彩色反射隔熱涂料配色技術(shù)的逐漸普及與提高［23］，在一定程度上會得以緩解，而上海市DG/TJ 08—2200—2016《建筑反射隔熱涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》4.1.6條中規(guī)定“涂料選用的顏色應(yīng)給予唯一性色號標(biāo)識”，并結(jié)合同一涂料不同明度值時(shí)的反射性能，也能夠解決該問題。

對于涂膜受污染后反射性能下降的問題，一方面建筑反射隔熱涂料本身的耐沾污性能因?yàn)樵谑芪廴咀顕?yán)重的高溫季節(jié)涂膜表面溫度的降低，相比于同類別涂料其受污染程度會明顯降低；另一方面，JGJ/T 359—2015標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定在熱工計(jì)算中對涂料等效熱阻的選取是考慮了污染修正后的太陽輻射吸收系數(shù)的熱阻，已經(jīng)考慮了涂膜受沾污后反射性能降低的因素。

關(guān)于建筑反射隔熱涂料不能解決夏熱冬冷地區(qū)冬季保溫的問題，JGJ/T 359—2015標(biāo)準(zhǔn)在5.1.5條中規(guī)定，在“不考慮涂料反射隔熱效果的情況下，墻體和屋面的熱阻應(yīng)符合GB 50176—2016《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》中冬季保溫的有關(guān)規(guī)定”解決了這一問題。

隨著JGJ/T 287—2014《建筑反射隔熱涂料節(jié)能檢測標(biāo)準(zhǔn)》的頒布實(shí)施，其現(xiàn)場檢測方法缺失的問題也不復(fù)存在。

可見，在技術(shù)層面上，有些阻礙建筑反射隔熱涂料應(yīng)用的問題已經(jīng)得到解決。當(dāng)然，有些措施可能是消極的，因而需要今后不斷地研究以便從積極的方面進(jìn)行解決。

2.2 建筑反射隔熱涂料應(yīng)用中存在的市場問題

作為一種功能性建筑涂料，建筑反射隔熱涂料的作用就是在夏熱冬暖、夏熱冬冷地區(qū)的夏季高溫季節(jié)反射太陽輻射熱而產(chǎn)生節(jié)能作用，而在冬季，由于會反射墻面的太陽輻射熱，反而不利于節(jié)能。因而，建筑反射隔熱涂料有一定的地域性。

由于在與其他建筑節(jié)能材料的市場競爭中過分強(qiáng)調(diào)、夸大建筑反射隔熱涂料的作用，或因其技術(shù)本身存在缺陷，或因利益驅(qū)使而使其受到建筑節(jié)能市場的排斥，因而，在其應(yīng)用技術(shù)漸趨成熟的情況下，其工程應(yīng)用中出現(xiàn)的問題反而越來越多，受到的詬病也越來越多，在有些地區(qū)，這些問題多到導(dǎo)致地方政府職能部門發(fā)文規(guī)定建筑反射隔熱涂料只能作為一般裝飾性涂料使用，不得納入節(jié)能計(jì)算。

總之，目前關(guān)于建筑反射隔熱涂料存在有太多的虛假宣傳、不實(shí)研究結(jié)論、反常的檢測報(bào)告和沒有應(yīng)用價(jià)值的“建筑反射隔熱涂料新產(chǎn)品”，顯然這些都不利于其發(fā)展與應(yīng)用。

2.3 建筑反射隔熱涂料應(yīng)用中的人為因素

人為因素主要是對于這種新材料的節(jié)能作用知之甚少，對其能夠產(chǎn)生的反射太陽熱的作用產(chǎn)生懷疑；設(shè)計(jì)人員對其在建筑節(jié)能中的設(shè)計(jì)不能駕輕就熟，對于其工程設(shè)計(jì)產(chǎn)生抵觸情緒；此外還有利益的驅(qū)使、對建筑反射隔熱涂料的偏見等。

例如，有文獻(xiàn)［24］介紹，對建筑反射隔熱涂料知識的缺失，不但體現(xiàn)于一般工程技術(shù)人員，甚至有些研究人員，因此原因而使所進(jìn)行的研究得出不恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)論；有的省級地方標(biāo)準(zhǔn)對建筑反射隔熱涂料甚至?xí)o出有誤導(dǎo)作用的錯(cuò)誤定義而稱之為“建筑反射保溫隔熱涂料”；有些檢測人員的建筑材料與建筑熱工知識淺薄，或者缺乏認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度而出具違反常識的檢測報(bào)告。

甚而有之，有的所謂“建筑反射隔熱涂料”產(chǎn)品只是在施工現(xiàn)場往商品外墻涂料中添加一種陶瓷空心微珠，這種做法不但不能得到符合標(biāo)準(zhǔn)要求的建筑反射隔熱涂料產(chǎn)品，反而會嚴(yán)重降低原涂料的物理力學(xué)性能。

總的來說，在推廣應(yīng)用過程中，不利于建筑反射隔熱涂料推廣應(yīng)用的人為因素大大高于其技術(shù)因素。

3 對促進(jìn)我國建筑反射隔熱涂料應(yīng)用發(fā)展的建議

3.1 應(yīng)注重應(yīng)用技術(shù)的研究

建筑反射隔熱涂料的應(yīng)用技術(shù)包括節(jié)能效果的評估、在建筑熱工計(jì)算中節(jié)能效果的表征、應(yīng)用方式（構(gòu)成外墻外保溫系統(tǒng)）、施工技術(shù)和工程檢測技術(shù)等。重視這些應(yīng)用問題的研究更有利于其推廣應(yīng)用。

3.2 重視透明型建筑反射隔熱涂料的開發(fā)應(yīng)用

透明型建筑反射隔熱涂料主要應(yīng)用于建筑玻璃表面。如玻璃幕墻，大玻璃墻，門窗玻璃等。當(dāng)提高建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)時(shí)玻璃的節(jié)能尤為重要，在玻璃表面涂裝透明型建筑反射隔熱涂料是提高玻璃節(jié)能效果的良好途徑。

安徽省某企業(yè)將透明型建筑反射隔熱涂料涂覆于中空玻璃內(nèi)壁，其在可見光區(qū)的平均透過率可達(dá)87.6%，透明性和隔熱效果均非常顯著。

筆者曾研究過一種用于建筑窗戶、便于裝卸的透明反射隔熱窗膜［25］，它是通過在具有一定剛度、但能夠卷曲的滌綸薄膜、聚酯薄膜或者其他類似的透明塑料薄膜表面涂施透明型建筑反射隔熱涂料而制得，但因未獲得專利授權(quán)而沒有得到進(jìn)一步研究。

此外，透明型建筑反射隔熱涂料還可以施涂于真石漆涂層表面，構(gòu)成具有反射隔熱功能的真石漆涂層系統(tǒng)構(gòu)造［5］；施涂于仿石涂層表面構(gòu)成具有反射隔熱功能的仿石涂層系統(tǒng)構(gòu)造。

3.3 應(yīng)重視屋面建筑反射隔熱涂料的應(yīng)用

屋面單位面積接受太陽輻射的能量要比外墻大得多，因而屋面（不上人屋面）使用建筑反射隔熱涂料節(jié)能效果更顯著。此外，屋面的女兒墻及其壓頂因完全暴露在外，很難采取有效的節(jié)能措施而全天都受到太陽照射，其表面使用建筑反射隔熱涂料會是很好的節(jié)能措施［26］。

3.4 應(yīng)研究保溫裝飾復(fù)合板專用建筑反射隔熱涂料

保溫裝飾復(fù)合板是一種高檔外墻外保溫板材，但涂料飾面的這類板材很難滿足25 a的使用壽命要求。可以考慮采用高性能的溶劑型氟碳樹脂類建筑反射隔熱涂料，既能夠使保溫板材滿足25 a壽命要求，又能降低夏季板材表面溫度和延緩溫度驟變，提高其耐沾污性、耐久性和抗開裂性。

3.5 應(yīng)加強(qiáng)涂料耐沾污性、耐候性的研究

雖然建筑反射隔熱涂料的耐沾污性、耐候性都大大優(yōu)于其同類涂料，但高耐沾污性、高耐候性一直是外墻涂料的追求目標(biāo)，特別是對于建筑反射隔熱涂料來說，受污染后其反射隔熱效果會隨之降低，因而加強(qiáng)其耐沾污性、耐候性的研究更有必要。對于以合成樹脂乳液為基料的外墻涂料來說，使之具有良好的流平性是提高其耐沾污性的重要途徑［27］。

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24 韋延年.對太陽熱反射隔熱涂料能降低冬季采暖的質(zhì)疑-兼論建筑反射隔熱涂料的熱阻抗作用［J］.墻材革新與建筑節(jié)能，2016（3）：66-69.

25 徐峰，周愛東，劉蘭.建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011：306.

26 尹朝白.淺談反射隔熱涂料的施工盲點(diǎn)和誤區(qū)［J］.建材發(fā)展導(dǎo)向，2016（12）：67-68.

27 徐峰，薛黎明，尹東林.膩?zhàn)优c建筑涂料新技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2015：348-351.

The Application and Development of Architectural Reflective Thermal Insulation Coatings in China

Xu Feng （Anhui Institute of Building Research & Design，Hefei Anhui，230001，China）

The application and development status of architectural reflective thermal insulation coatings in China were reviewed，which included the progress of production and applicate technology for this coatings，the technological problems and its present situation existed in application. The suggestions to promote the application and development of architectural reflective thermal insulation coatings in China was proposed.

architectural reflective thermal insulation coatings；application；development；suggestion

TQ 630.7

A

1009-1696（2017）05-0025-05

2017-01-25

徐峰（1953—），男，研究員，主要從事建筑材料和化學(xué)建材的研發(fā)和檢測工作。