海南建筑外墙节能隔热技术应用与分析.doc

海南建筑外墙节能隔热技术应用与分析海南土木建筑学会防水与保温专业委员会主任 王 忠从“盈速粒事件”发生始末谈起2009年3月，三亚某楼盘业主因所购房屋建筑不具备冬季保温功能，一纸诉状将开发商告到住建部节能处，住建部责成海南省有关部门组织专家认证，要求节能效果必须达到国家节能的指标和参数，若不合格须重新返工。2010年1月，三亚市建设工程质量安全监督站组织召开专家论证会，中国建筑科学研究院刘月莉研究员、华南理工大学建筑节能研究中心主任孟庆林教授和海南建筑节能中心总工程师于瑞等国内权威建筑节能研究机构专家，出席了论证会，对该楼盘外墙采用的盈速粒隔热材料是否符合节能要求和规范进行了专题论证。经过为期半天的热烈讨论，与会专家一致认为，该楼盘外墙采用的盈速粒隔热材料符合节能要求。因为海南地处热带，属于夏热冬暖地区，年平均温度在25度左右，建筑的主要的能源消耗是使用空调排除室内发热量、空调能耗约占建筑能耗的80%，除湿以及消除太阳辐射影响，因此，海南的建筑外墙，需要的功能恰恰不是保温，而是隔热！海南节能专家于瑞在会上做了一个精彩譬喻：“在海南的建筑应该是穿棉袄？还是穿打阳伞？当然是打阳伞更好！”中国工程院院士、清华大学建筑节能研究中心教授江亿也曾指出，在海南，建筑物墙两边的温度差小，不需要太多的保温，甚至不需要保温。而在屋子里自然通风不好的情况下，保温做得越好，热量就越不容易排出去，反而需要开空调来降温。因为，保温砂浆或聚苯板等多孔性阻隔型保温材料，只能减缓但不能阻挡热能的传递。白天太阳能经过屋顶和墙壁中的阻隔型保温材料不断传入室内和结构中，晚上室外温度下降后，室内和结构中的热量再经屋顶和墙壁缓慢向外散去。所以，在南方过分强调建筑节能的保温效果可能会起到反作用。从建筑物理学的角度，分析盈速粒隔热技术的原理海南建筑外墙采用的盈速粒隔热材料本身对于辐射热具有高反射比，高发射率的功能（太阳反射比83%，半球发射率87%）。也可以说，辐射热的能量越高，盈速粒的反射，发射效果越明显，太阳辐射热能是属于高能热源。盈速粒隔热保温涂料的作用机理是通过辐射的形式把建筑物吸收的太阳光热量以一定的波长发射到空气中，阻挡了热能的传递，减少了建筑的得热量，从而达到良好的隔热节能的效果。太阳光的热能是光能转化的。太阳辐射光谱的99以上在波长 0.154.0微米之间。大约50的太阳辐射能量在可见光谱区（波长0.40.76微米），7在紫外光谱区（波长0.76微米），最大能量在波长 0.475微米处。太阳辐射能中0.32.5m波段的能量占绝大部分，把这部分能量反射回空气中是盈速粒隔热材料的一个主要功能。图1-1 辐射能分配及转换示意图辐射型隔热涂料的作用机理如图1-1所示3。当涂料表面受到太阳光照射时，热量由反射、吸收和透过三部分组成，分别用、和表示涂料层的表面总反射比、吸收率和透过率，(813.5m)代表表层吸收的太阳能转为813.5m波长范围内的红外辐射率，则有+ = 1。在 813.5m波段范围内，如果涂料的吸收率即发射率尽可能高，这样就能尽可能多地把涂层和墙体中吸收到的太阳能中的可见光及近红外光能转为热能，以红外辐射的方式在此波段内穿过大气红外窗口，高效地发射到大气外层的绝对零度区，从而达到降低温度的目的。使用添加盈速粒的涂料涂于外墙，盈速粒将大部分辐射到建筑物上的热反射和发射回去，阻止了热能向室内传入，达到了非常显著的隔热节能效果。如果建筑外墙表面不刷涂盈速粒隔热材料，而是直接采用钢筋混凝土材料原底色，建筑内表面温度将比民用建筑热工设计规范GB50176-93的最低建筑隔热计算指标室外计算温度最高值temax高5以上。如果120mm钢筋混凝土建筑的内表面温度i-max比室外计算温度最高值temax高5，在炎热夏季，每平米建筑仅每天的墙体蓄热就增大0.35kwh，外墙面积50平米的建筑，每天至少给室内空调增加9kwh的热负荷，显然，这种近红外反射涂料的建筑隔热效果是非常明显的。如果建筑外墙表面不刷涂盈速粒隔热涂料，只依靠钢筋混凝土材料，需要设计成350mm厚，才能达到民用建筑热工设计规范GB50176-93的最低建筑隔热计算指标要求，比120mm要增加两倍厚度，这显然是非常浪费的。如果120mm厚的钢筋混凝土建筑外墙，刷涂盈速粒隔热材料，建筑内表面温度将比民用建筑热工设计规范GB50176-93的最低建筑隔热计算指标还低2.1，外墙面积50平米的建筑，在炎热夏季,每天可以给室内减少大约3-4kwh的空调热负荷。 由此可见，海南地区刷涂盈速粒隔热材料，确实可以取代聚苯板、保温砂浆等建筑隔热措施。 “盈速粒事件”凸显了某些规范与实际应用的矛盾但是三亚这位业主为何状告开发商？其理由是该楼盘应用的节能材料不符合国家建筑节能工程验收规范。因为根据国家建筑节能工程验收规范，房屋外墙首先应具备保温效果，以达到减少热能消耗，节约能源的目的，但若按照实际使用效果，开发商使用盈速粒实际节能效果更佳。以此引出了国家标准与本地化如何统一的争议。在这起纠纷中，还有一个让人回味的细节值得我们注意：在专家论证会上计算盈速粒隔热效果时，采用的却是保温的计算方法。由此可见，全国性标准在应用到海南时的本地化是多么迫在眉睫的事情，我们的主管部门应该迅速采取行动，根据海南的实际情况，重新修订海南的建筑节能标准，避免社会资源的无谓消耗，真正实现节能目的。在南方建筑节能标准上，夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准JGJ752003，没有按照民用建筑热工设计规范GB50176-93规定的建筑隔热计算方法来规定夏季建筑隔热设计，而是以热阻R和热惰性指标D值指标规定建筑隔热性能，但R和D值但并不能准确反映建筑隔热性能，夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准还规定依照暖通空调专业的建筑能耗的传热计算模型来规范建筑节能设计，但该模型只适用于24小时连续运行的空调建筑、北方供暖建筑，这给以建筑隔热为主的夏热冬暖地区、夏热冬冷地区的实际建筑节能设计，造成了许多技术思想误导。如果按照民用建筑热工设计规范GB50176-93规定的建筑隔热计算方法，增大建筑墙体热阻，只是实现空调建筑隔热的三种重要措施之一，如果把建筑保温材料设计在重质墙体外侧，随着墙体热阻的增大，确实能显著降低建筑能耗，但如果位置颠倒，把建筑外保温材料设计在重质墙体内侧，随着墙体热阻的增大，不但不降低空调建筑能耗，还会加大空调建筑能耗，具体原理见：民用建筑热工设计规范GB50176-93规定的建筑隔热计算方法，既包含建筑表面涂料的太阳辐射吸收系数，又包含墙体各层材料的热阻、蓄热系数等，还涉及全国不同地区的太阳辐照度、以及当地建筑的室外计算温度最高值等数据。民用建筑热工设计规范给南方空调建筑隔热设计规定了准确清晰的标准计算方法。无论国内外的任何建筑墙体节能新技术，只要能提供建筑表面材料的太阳辐射吸收系数，以及墙体各层材料的热阻、蓄热系数等性能技术指标，都能够予以准确地评估计算，十多年的建筑热工节能设计实践已经反复验证：用民用建筑热工设计规范GB50176-93规定的建筑隔热计算方法，测算夏季建筑墙体隔热性能，评判空调建筑墙体能耗，都是科学而准确的。通过建筑隔热设计，只要能降低建筑内表面最高温度i-max，就能有效降低南方空调建筑能耗，其功效就相当于增大北方供暖地区建筑墙体热阻R一样。可以看出，适合全国各地域地区的国家建筑热工（节能）设计标准民用建筑热工设计规范GB50176-93，所规定的建筑隔热设计计算方法，是非常科学而准确的，也符合海南省的夏季空调建筑节能设计实际。而分地域的地区建筑节能标准夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准JGJ752003，既不符合海南的建筑节能设计，也不符合广东、广西的实际建筑节能设计情况，夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准JCJ1342001也存在类似问题。按照这两部南方建筑节能标准设计的建筑时常并不节能，导致全国各省市不得不建立自己省份的建筑节能标准。根本原因是：夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准JGJ752003、夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准JCJ1342001所规定的热阻R、热惰性指标D值指标并不能准确反映建筑隔热性能，暖通空调专业的建筑能耗计算软件，所采用的是传热计算方法，更不能体现建筑隔热性能，但建筑专业的国家建筑热工（节能）设计标准民用建筑热工设计规范GB50176-93所规定的建筑隔热计算方法，就能准确反映保温材料热阻R和近红外反射涂料太阳辐射吸收系数的综合隔热作用。在此笔者提两点建议建议国家有关部门，尽快组织全国的老资格建筑物理专家，修正