綠色建筑中節(jié)能環(huán)保材料的應(yīng)用與實(shí)踐研究*

陳 鵬

(南京軟件谷奇創(chuàng)通訊科技有限公司 江蘇 南通 226000)

目前,全球變暖趨勢(shì)加劇,我國(guó)大力倡導(dǎo)綠色環(huán)保發(fā)展理念,建筑行業(yè)作為我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)支柱型產(chǎn)業(yè),為實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)久、穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展,需要及時(shí)轉(zhuǎn)變發(fā)展理念,應(yīng)用節(jié)能綠色環(huán)保建筑材料建立“節(jié)能型”建筑,降低建筑能耗,減少對(duì)周圍環(huán)境的影響,實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展[1]。A 園住宅樓4幢施工地夏季高溫,平均溫度可達(dá)到32℃,工程施工節(jié)能環(huán)保措施以降低能耗,達(dá)到建筑隔熱、保溫的目的。反射隔熱涂料是一種功能性涂料,用于建筑外墻,可以反射紅外線產(chǎn)生的熱量,達(dá)到隔熱、保溫的目的[2]。屋頂綠化可以節(jié)能,隔熱,但在高層建筑中其隔熱、節(jié)能效果會(huì)受到影響,結(jié)合反射隔熱涂料能夠降低空凋能耗,優(yōu)化其節(jié)能效果。

1 工程概述

A 園住宅樓4幢位于B市商業(yè)中心,建設(shè)用地總面積為16 471 m2,建設(shè)總面積為24 022 m2,高50 m,地下共1層,地上共15層,建筑類別為1類,耐火等級(jí)為1級(jí),建筑結(jié)構(gòu)為剪力墻,抗震防裂度為7 度,CM符合地基,安全等級(jí)為二級(jí),建筑使用年限為50年。

2 建筑綠色環(huán)保節(jié)能反射隔熱涂料的節(jié)能機(jī)理

建筑室內(nèi)與室外空氣形成熱對(duì)流,建筑圍爐結(jié)構(gòu)熱傳導(dǎo)結(jié)合熱對(duì)流組成空凋系統(tǒng)的熱負(fù)荷。外墻會(huì)接收并傳遞太陽(yáng)光至建筑內(nèi)部,在這一過(guò)程中,外墻外表面的溫度以及墻體結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)可能會(huì)對(duì)熱傳導(dǎo)的效率和程度產(chǎn)生影響[3]。

3 建筑模型與參數(shù)設(shè)置

3.1 建筑模型參數(shù)

建筑共22層,體系系數(shù)為0.30,平頂屋,傳熱系數(shù)為1.09 W/(m2·K),外墻傳熱系數(shù)為3.11 W/(m2·K)建筑外窗、外墻參數(shù)如表1所示。

表1 建筑外窗、外墻參數(shù)

3.2 模型設(shè)置方案

模型設(shè)置3個(gè)方案,如表2所示。對(duì)比不同模型對(duì)建筑節(jié)能率的影響,除衛(wèi)生間、廚房無(wú)供冷,其余區(qū)域均進(jìn)行供冷。

表2 模型設(shè)置方案

根據(jù)建筑地點(diǎn)綠化植物特點(diǎn),屋頂綠化參數(shù)設(shè)置如表3所示。

表3 屋頂綠化設(shè)置

3.3 材料選擇與分析儀器

經(jīng)過(guò)審慎考慮與評(píng)估,研究人員決定采用西安易斯柏涂料公司生產(chǎn)的兩種反射隔熱涂料,分別為非耐鹽霧型與耐鹽霧型,進(jìn)行深入的實(shí)驗(yàn)研究。為確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性,研究人員選擇了工程模擬基板作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。在實(shí)驗(yàn)設(shè)備方面,研究人員準(zhǔn)備了鹽霧試驗(yàn)機(jī),用于模擬惡劣環(huán)境下的鹽霧侵蝕條件;同時(shí)還備有建筑專用反射隔熱太陽(yáng)光及光譜測(cè)試儀器,用以精確測(cè)量涂料的反射隔熱性能。為全面評(píng)估涂料的耐候性能,研究人員采用紫外光老化儀器進(jìn)行耐火性測(cè)試。測(cè)試周期設(shè)定為12 h,以確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的充分性和有效性。在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前,研究人員將涂料濕潤(rùn)4 h,并將環(huán)境溫度控制在約50℃,以模擬實(shí)際使用環(huán)境。隨后進(jìn)行8 h的光照實(shí)驗(yàn),并將環(huán)境溫度提升至60℃,以進(jìn)一步檢驗(yàn)涂料的耐候性能。需要注意的是,檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)注意檢測(cè)太陽(yáng)光的反射比,檢查太陽(yáng)光反射比的衰減情況,如觀察外墻面是夠出現(xiàn)起皺、開(kāi)裂等物理情況[4]。

耐鹽霧性檢測(cè)進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn),施工地空氣中鹽霧含量最大為0.44 mg NaC/m3,最小為0.151 mg NaC/m3,采用濃度為5%,p H 值在6～7的氯化鈉鹽水溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn),主要觀察耐鹽霧反射涂料對(duì)太陽(yáng)光反射比情況。

反射隔熱涂料施工的基本流程如圖1所示。

圖1 反射隔熱涂料施工基本流程

4.2 工程施工

使用“彈性平涂”施工工藝,體系技術(shù)參數(shù)如表4所示。

表4 “彈性平涂”技術(shù)參數(shù)

4 反射隔熱涂料施工技術(shù)

4.1 基本工序

根據(jù)表4技術(shù)參數(shù),建筑工程反射隔熱涂料最少涂裝2遍。項(xiàng)目結(jié)合工程實(shí)際情況按照“兩底兩面”要求進(jìn)行施工,第一遍涂裝施工結(jié)束,需等至干燥后再涂裝第二遍。涂裝應(yīng)施工均勻,涂層牢固[5],同時(shí)底漆也應(yīng)重復(fù)施工兩道。

4.2.1 基層檢驗(yàn)

(1)表面清潔。檢查基層表面是否干凈,沒(méi)有塵土、油脂、蠟、銹斑等污染物。

(2)表面平整度。檢查基層表面是否平整,沒(méi)有凹凸不平的部分。

(3)濕度檢測(cè)。使用濕度檢測(cè)儀器檢查基層表面的濕度水平。

(4)粗糙度。檢查基層表面的粗糙度。某些涂料可能對(duì)表面粗糙度有要求,需要在施工前進(jìn)行檢查和處理。

4.2.2 膩?zhàn)?/p>

(1)膩?zhàn)邮┕ぁ＿x擇合適的膩?zhàn)硬牧?根據(jù)其說(shuō)明書的指導(dǎo),混合和準(zhǔn)備好膩?zhàn)?。然后使用刮刀或抹刀將膩?zhàn)泳鶆虻赝磕ㄔ谕鈮Ρ砻嫔?。確保膩?zhàn)拥暮穸染鶆?并覆蓋整個(gè)施工區(qū)域。

(2)膩?zhàn)有拚Ｔ谀佔(zhàn)娱_(kāi)始干燥之前,使用抹刀或砂紙等工具對(duì)施工的膩?zhàn)舆M(jìn)行修整,填補(bǔ)任何不平整的地方,并確保整個(gè)表面都光滑平坦。

(3)膩?zhàn)映浞指稍?。等待膩?zhàn)油耆稍?確保外墻表面受到保護(hù),以防止任何損壞或污染[6]。

4.2.3 底漆、面漆

施工人員采用輥涂方式,對(duì)施工基層進(jìn)行底漆涂底,確保涂底均勻,避免漏涂。共施工兩道,兩道工序間隔不低于2 h。膩?zhàn)痈稍锖?使用反射隔熱涂料進(jìn)行噴涂。遵循工程樣板操作方法,調(diào)整合適氣壓,試噴后正式噴涂。注意噴涂厚度,避免流掛。噴槍口距墻面45 cm,噴嘴與墻面垂直,緩慢、平穩(wěn)、連續(xù)噴涂,轉(zhuǎn)折處避免銳角走向[7]。噴涂?jī)傻?第一道與第二道工序之間間隔4 h,直至噴涂厚度達(dá)到裝飾的要求。在噴涂過(guò)程中要注意加強(qiáng)防風(fēng)措施,貫徹“綠色環(huán)?！崩砟?降低污染,減少對(duì)周圍環(huán)境的影響。完成最后一道涂料工序,需要進(jìn)行保養(yǎng)固化,具體保養(yǎng)固化時(shí)間應(yīng)結(jié)合地方氣候條件確定保養(yǎng)時(shí)間,工程開(kāi)展時(shí)處于夏季,保養(yǎng)時(shí)間為7 d。

5 施工效果

5.1 內(nèi)表面溫度計(jì)算

根據(jù)建設(shè)地氣象數(shù)據(jù),按照GB 50176—2016 民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范得到不同方案的外墻內(nèi)表面逐時(shí)溫度顯示,耐鹽霧隔熱涂料、非耐鹽霧隔熱涂料、綠化屋面結(jié)合反射隔熱墻面外墻表面逐時(shí)溫度對(duì)比綠化屋面結(jié)合反射隔熱墻面外墻表面溫度隨著溫度升高,其隔熱效果最好,在0～8 h時(shí),三種方案的隔熱保溫效果相差不大,溫度(℃)依次為29、30、31、32。但隨著時(shí)間增加,從10 h后,非耐鹽霧隔熱涂料溫度開(kāi)始逐漸高于其他兩種方案。時(shí)間達(dá)到16 h時(shí),耐鹽霧隔熱涂料、非耐鹽霧隔熱涂料溫度均高于綠化屋面結(jié)合耐鹽霧反射隔熱墻面方案的溫度,說(shuō)明反射隔熱材料能夠有效反射的太陽(yáng)光,結(jié)合物理綠色節(jié)能措施可以有效達(dá)到隔熱降溫的效果[8]。

5.2 耐鹽霧與耐候性實(shí)驗(yàn)

耐鹽霧測(cè)試結(jié)果顯示,隨著測(cè)試時(shí)間的延長(zhǎng),兩種不同類型的反射隔熱涂料的反射比發(fā)生改變,對(duì)材料的隔熱性能產(chǎn)生一定的影響,具體情況如圖2 所示。初次使用兩種類型材料的太陽(yáng)輻射反射比相差0.1。但是隨著時(shí)間的變化,兩種類型材料的反射率呈下降趨勢(shì),其中非耐鹽霧型涂料反射比明顯比耐鹽霧型涂料耐候性下降較快。

圖2 耐候性測(cè)試結(jié)果

耐鹽霧測(cè)試顯示,耐霧性涂料從初使用0到投入使用1 000 h后的反射比(3.7%)衰退顯著低于非耐鹽霧涂料(8.3%),提示耐霧性涂料的整體耐候性與耐鹽霧性均優(yōu)于非耐鹽霧性涂料。此節(jié)能環(huán)保建筑材料可以投入到沿海城市使用,能夠有效提高建筑節(jié)能效果,減少成本支出,有良好的環(huán)保效果。

5.3 節(jié)能效果

選擇該區(qū)建筑結(jié)構(gòu)相同、位置相同的無(wú)節(jié)能普通建筑、僅有綠化屋面的建筑與本研究中三種建筑方案節(jié)能效果進(jìn)行對(duì)比如圖3所示。

圖3 不同節(jié)能措施建筑空調(diào)能耗的時(shí)間演變

該結(jié)果顯示,未采取任何節(jié)能措施的建筑,其在夏季的空調(diào)能耗數(shù)值為38 k W·h/(m2·a),而僅有屋面綠化的建筑,其在夏季的空調(diào)能耗數(shù)據(jù)為37.6 k W·h/(m2·a),節(jié)能率不高,僅為1.05%。使用耐鹽霧涂料節(jié)能率為7.89%,使用和非耐鹽霧涂料節(jié)能率為9.21%。工程為高層建筑,長(zhǎng)期使用反射涂料節(jié)能率降低,使用屋頂綠化結(jié)合用耐鹽霧涂料能夠從無(wú)節(jié)能措施能耗的38 k W·h/(m2·a)降至34 k W·h/(m2·a),空調(diào)節(jié)能率達(dá)到10.26%。說(shuō)明將屋頂綠化結(jié)合耐鹽霧反射隔熱涂料可以提高節(jié)能環(huán)保的效果,是一種可以遠(yuǎn)期使用的節(jié)能環(huán)保措施。

6 結(jié)語(yǔ)

反射隔熱涂料在建筑工程的實(shí)際應(yīng)用中可以達(dá)到良好的隔熱節(jié)能效果,可改善建筑居住的室內(nèi)環(huán)境,提升居住者居住舒適度。筆者選擇位于沿海的建筑工程為研究對(duì)象,選擇兩種不同類型的反射隔熱涂料進(jìn)行實(shí)驗(yàn),其結(jié)果顯示,與未采取節(jié)能措施的建筑相比,使用反射隔熱涂料能夠極大提高節(jié)能效果,耐鹽霧型的反射隔熱涂料隔熱節(jié)能效果略微高于非耐鹽霧涂料,將耐鹽霧型的反射隔熱涂料與屋頂綠化結(jié)合可以達(dá)到更好的節(jié)能效果,適宜高層建筑遠(yuǎn)期使用,能夠降低能耗,提高環(huán)保效果。