辐射保温隔热涂料示范工程应用研究

张海宁

（太原市建筑设计研究院，山西 太原030002）

0 引言

保温隔热涂料的热传导机理和热传导方式的不同可以分为三类，即阻隔型、反射型和辐射型。三种涂料的隔热机理是不同的，因此也有不同的应用场合和应用效果[1]。从三种涂料原理可以看出，三种涂料涂饰用于建筑外表面时，对隔热均有一定效果，这些效果也在实践中得到验证，但当用于建筑保温时，则有不同的表现。阻隔性隔热涂料的涂膜厚度和热阻紧密联系，在涂膜厚度没有办法增加的情况下，对热阻的增加值也比较低，反射隔热性涂料涂饰于建筑外墙主要减少外墙得热，在夏季效果较为明显，但在冬季无法起到保温的效果[4]。辐射型隔热涂料是通过在涂料中添加特殊的功能材料，使涂膜可以把物体表面吸收的太阳光能量以一定波长的电磁波的形式发射到空气中，从而达到降温隔热的目的。

建筑外墙围护结构保温是建筑节能工作最重要的部分，是降低建筑使用能耗的主要手段。根据山西省现行节能标准为例，建筑能耗与1980—1981年采暖季能耗相比要下降65%，其中外墙围护结构承担了其中40%～50%的下降任务，占比达到70%。但建筑节能在高速发展的过程中，也出现了很多急需解决的问题。辐射保温隔热涂料作为外墙保温隔热一种新的尝试，符合建筑材料“多功能性”的发展方向，对建筑节能发展起到一定的推动作用。

1 工程概况

选取四栋老旧居住建筑（位于寒冷地区）作为样本建筑进行测试，四栋建筑分别命名为东南西北楼，其中南、西、北楼位于一个小院，东楼与其他各楼隔一条马路。其中东楼与北楼是六层建筑，且东楼带地下室，北楼一层为商铺；西楼为四层建筑，无地下室；南楼为五层建筑，带地下室。这四栋楼建造于20世纪80、90年代，建筑外墙为清水砖墙，无保温；外窗为推拉窗，密封条脱落严重，有结霜现象发生；原有屋面无保温，夏热冬冷，冬季室内温度低于14℃，热源为市政集中供热，在小区设置换热站，分四个支管分别进入四栋楼。

2 改造及测试方案

为了形成效果对比，选取四栋建筑中的两栋建筑按照既有建筑节能改造工作中的做法进行改造，另两栋建筑除了外墙与外窗外，其他部位的改造也按照既有建筑节能改造的做法进行。现选取南楼与西楼外墙刷保温涂料，北楼与东楼外墙用EPS保温板。各楼围护结构改造项目有以下几点：

（1）屋面。将南楼、西楼改造为50厚喷涂硬泡聚氨酯，北楼、东楼改造为50厚喷涂硬泡聚氨酯。

（2）外墙。将南楼、西楼改造为0.3mm厚辐射保温隔热涂料，北楼、东楼改造为60厚聚苯板（EPS）。

（3）外窗。将南楼、西楼改造为平开PVC窗（5+12+5low-E充氩气）（传热系数1.8），北楼、东楼改造为平开PVC窗（5+9+5）（传热系数2.6）。

（4）地下室顶板。将南楼、西楼改造为50厚超细无机喷涂棉，北楼、东楼改造为50厚超细无机喷涂棉。

（5）阳台顶板。将南楼、西楼改造为50厚喷涂硬泡聚氨酯，北楼、东楼改造为50厚喷涂硬泡聚氨酯。

（6）阳台栏板。将南楼、西楼改造为0.3mm厚辐射保温隔热涂料，北楼、东楼改造为60厚聚苯板（EPS）。

在改造工作结束之后，采暖季开始前，通过测试室内外空气温度以及各栋楼的耗热量，计算出各楼单位面积耗热量，从而计算出辐射保温隔热涂料的等效热阻，同时利用能耗模拟软件，结合实测数据，对测试结果进行校验。

表1 改造前后各楼修正后理论耗热量

3 测试概况

（1）测试参数：室内外温度、建筑耗热量。

（2）测试设备：铂电阻温度传感器、热计量表。

（3）测试时间与周期：

温度测试时间：2016年11月3日—2017年2月26日；采样间隔：60min。

耗热量测试时间：2016年11月26日—2017年2月26日。

（4）测点布置：热表装在每栋楼对应的热力管井中安装，室外温度计放置在背阴的房间外面，室内温度计放置在室内高度为1m左右的背光位置。根据住户实际情况与配合度，整个示范项目室内共安装有20个温度计，其中东楼4个，西楼5个，南楼5个，北楼6个。

4 测试结果

4.1 室内外温度

对室内外温度进行综合整理，可以看到东西南北楼室内平均温度所示，温度数据取自2016年11月3日—2017年2月26日，采样间隔1h。得到以下结果：东楼的平均温度为20.92℃；西楼的平均温度为19.55℃；南楼的平均温度为19.90℃；北楼的平均温度为21.64℃。

由此可见，每栋楼在整个采暖季室内平均温度都达到18℃，符合《居住建筑节能检测标准》（JGJ/T 132—2009）的要求。

4.2 耗热量计算

截至2016年11月26日，四栋示范建筑的热表全部安装完毕，同一时间读取四块热表的初始数值作为项目的初始热量。按照7d一个周期的原则读取热表数据，特殊时期除外。测试期间92d总计读取13组数据。

为了便于计算，将测试数据简化成四个阶段：①2016年11月26日—2016年12月18日，22d；②2016年12月18日—2017年1月16日，29d；③2017年1月16日—2017年2月4日，19d；④2017年2月4日—26日，22d。经过整理，这四个阶段耗热量计算值。

4.3 节能量计算

由于改造前建筑单位面积能耗没有进行过测试，因此只能用软件模拟的方法来确定。利用PKPM能效测评软件对四栋建筑进行能耗模拟。改造前PKPM软件中默认的室内外气候条件是：计算用采暖期室外平均温度=-2.2℃，室内平均温度=16℃，室内外温差为18.2℃；改造后PKPM软件中默认的室内外气候条件是：计算用采暖期室外平均温度=-0.9℃，室内平均温度=18℃，室内外温差为18.9℃。而实际测得的室内外温差与理论温差存在差异，因此应该对改造前后理论采暖能耗进行修正，修正结果如表1所示。

对比四栋建筑改造前后能耗，计算改造后建筑节能率。

4.4 涂料等效热阻计算

对比改造后各楼实测能耗及理论能耗可知，各楼的实测节能量与理论节能量均存在一定差距，由于各分项能耗无法进行测试，现近似认为没有达到理论节能量的部分是均匀分布在各个分项能耗上面，将改造后的理论能耗与实测能耗进行对比分析可以得到南楼及西楼中涂料的等效苯板厚度及等效热阻[2]。

5 结论

通过对示范工程的能耗测试结果，可近似地认为辐射保温隔热涂料的热阻等同于23～27cm的模塑聚苯板，涂料建筑通过结合高性能窗户可以使整个建筑围护结构实测节能量增加到50%～60%；在实测建筑中，涂料建筑使用的门窗类型为（6mm+9mmair+6mm）Low-E平开窗，根据检测报告，窗户传热系数为1.8W/（m2·K），考虑如果更换更加节能的门窗，可能节能效果会更明显[3]。