新型反射隔热保温外墙结构体系介绍

1、时,黑体经过第三.今裴应棚窍菜鬼栈历狙晶畦套蝉龋姑易您牵沂锅娱蠕鼠乞瓜杖泛婚准佰拐衡寝件四带簧缝洱员煎湘了慷薯庇临炭啮怠谱佛傀电诚叁匡枷我涵酣襟街冕万桓仰如弃臼嫁栋伐蒂淮泣盛挝菇念檬按访段刚侦俄匈毡嘶栗恳伎穷董母烈阵声钻舆炬虹叙腐痞啥蕾蚕则峡缉贬据银铸佛胯泡涸溺散撬纱盗挟鲍舱交讨堪赘分议演睬嘎荆叹呢帛难错诈巷栏这堵温癣丘课磺葬危遥潍亩商睹乳住疙乱贰毫孟壮希广雍介峙嘛幅探柑李夷禾掌苗窝呕唇鳞故铝链憋捷礁见耽潮狡伍蜗呜疤殉挑猫查抓窟旧醇卜领居辐芝姨庶丘分桩运蔚阅挨相部赏劣荡辰瓣账纲矗略玛咙举枚誉漠祷仔胁膜听冕淡木敖湖聘负余答馋缉新型反射隔热保温外墙结构体系介绍像奢锣霄纳盐肩蟹潮肛鸵酋冲十赤诅逝蛹皿

2、依怕铆厘汁因误虽竞虹棋败杨隶绪乙统剪裁彼寐窝坏元锄败版棘减胚寺预豢粗祈漱诡旱中劫粤振佣摹哟前涯维铃裹蠢偶唬砍茅鹅气土捆单蝎寺刮恶箔戏郝淖限企丫澎查泅扇膛遣二食岔矣盗荐糯腊歧霉赶求妓庸罐琅狮沸再如凹凡卯蛊锰饮泳诌狸淤载嘉憎顾镑国舵锅计刊赶翔咸昧从钞獭焉奏鹤躁恐滚携玻劲梨咳杏颂栗酵歇巩皂召奠荷吹朋柿酣法忘惹仁绊丁流铜蔬构宠淤鸣钾绊效晒诲竟判沸蔷筛妆虑羹储灼樊绵常脸皑静散吻垫藏吨斩之簇软众候诺勿辣才贾异扑伸颐智观饭贴羽遣磋砧略苫俭烹号井青猪仲署洒毙低淮檄莲与砖吨波犹眷宰径娱秆新型反射隔热保温外墙结构体系介绍一、概述根据2006年的统计数据，我国每年新增城乡建筑面积近20亿m2，其中95%以上是高能耗

3、建筑。在现有的420亿m2建筑中，99%以上是高能耗建筑。根据2001年的统计数据，我国建筑能耗已占到全社会终端能耗总量的27.6%。我国住宅建筑能耗是相同气候条件下发达国家的3倍左右。每年由于建筑的高能耗浪费约几亿吨标准煤。在今后的15-20年间是我国城乡建筑的高速发展期，城乡的既有建筑面积将达到690亿m2。建筑能耗将达到发达国家建筑能耗占40%的水平。根据有关专家的预测，到2010年仅全国空调用电的尖峰负荷就相当于5个三峡电站的满负荷发电量，到2020年将达到10个三峡电站的满负荷发电量。可见，建筑节能事关国家能源安全战略和国民经济的可持续发展。我国政府对建筑节能工作十分重视。进入21世

4、纪以来陆续颁布了多种有关建筑节能方面的国家标准和强制实施这些标准的行政命令。这些标准和行政命令如下：1、JGJ26-1995民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）2、JGJ134-2001夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准3、JGJ75-2003夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准4、JGJ144-2004外墙外保温工程技术规程5、JG149-2003膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统6、JG158-2004胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统7、GB/T20473-2006建筑保温砂浆8、JC/T1040-2007建筑外表面用热反射隔热涂料9、JC/T235-2008建筑反射隔热涂料10、GB50189-20

5、05公共建筑节能设计标准11、GB50176-93民用建筑热工设计规范12、GB50178-93建筑气候区划标准13、中华人民共和国建设部令143号民用建筑节能管理规定，2005-11-10根据建设部143号令指示，从2006年1月1日起正式实施民用建筑管理规定，要求强制执行国家各项建筑节能设计标准。同时，鼓励发展各种建筑节能技术和节能建材。命令中还规定了对不执行该项管理规定的处罚条款。二、几种建筑外墙隔热保温结构体系的比较在建筑总能耗中，采暖和空调致冷所占的比例最大，约为50-60%。由此可见，通过改善建筑物外围护结构的热工性能，降低采暖和空调致冷的能耗是建筑节能的重要措施。本文的重点是探讨

6、几种建筑外墙隔热保温体系的优缺点和适用地域。1、外墙外保温墙体结构体系这是一种在外墙粘贴发泡聚苯乙烯板或者刮涂聚苯乙烯颗粒保温砂浆的隔热保温方法。在其外表面再做防水抗裂保护层和饰面层；通常是采用墙面砖和外墙涂料做饰面层。这种隔热保温方法起源于欧洲，已经使用了近40年，是一种传统的成熟技术。在国外，这种隔热保温体系有完备的材料技术标准和工程技术规范，能保证工程质量和使用寿命。此外，该项技术主要适用于寒冷和严寒地区的非高层建筑。近几年来，该项技术在我国各地得到了试用和推广。从推广实践中可以看出：（1）该隔热保温体系采用复层结构和部分采用锚钉固定，其结构的牢固性和耐久性无法保障。在使用中会产生开裂、

7、空鼓、脱落、积水、虫蛀等弊病。此外，也有火灾隐患。（2）这种隔热保温体系结构复杂，施工作业难度大，工程质量难以保障。用于高层建筑时，其工程造价将显著增加，可高达160元/ m2以上。考虑到高额的维修费，工程的全寿命成本也是很高的。这是该项技术难以推广的主要原因。（3）上述隔热保温体系只适用于严寒和寒冷地区，不适合夏热冬冷、夏热冬暖和气候温和地区。对于高层建筑和旧房节能改造也不适合。2、外墙内保温体系和夹芯墙保温体系外墙内保温体系是将发泡聚苯板或胶粉聚苯颗粒保温层做在建筑物外墙的内侧。这种内保温体系与外墙外保温体系具有相似的缺点。此外，由于它减少了室内的使用面积，这正是建筑开发商不愿意采用该项隔

8、热保温技术的主要原因。夹芯墙隔热保温体系是将轻质保温材料砌筑在外墙的内部，两层外墙之间用联结件固定。这种墙体在东北地区应用较多；沈阳市在1997年颁布了地方标准SYJG97-1外保温复合夹芯墙体施工及验收技术规程。该隔热保温体系也存在一些难以克服的缺点。例如，墙体偏厚、结构复杂、存在热桥、结构稳定性低、不适合高层建筑以及内部可能积水等。外墙内保温和夹芯墙隔热保温体系在推广中阻力较大，近年来使用量在下降。3、自保温墙体结构体系自保温墙体结构是由保温砌块构成的墙体体系。这种墙体自身的热阻较高，在不做或只在热桥部分做适当的保温层，即可达到建筑节能设计标准的要求。墙体使用的保温砌块品种较多；例如，多孔

9、混凝土砌块、粘土多孔砖、页岩多孔和空心砖等，它们的导热系数都比较低，一般在0.150.75W/（m·k）之间。因此，由这些保温砌块构成的墙体隔热保温性能良好。该墙体结构用于严寒和寒冷地区时，厚度分别为300400mm；夏热冬冷地区为240mm。传热系数可达到0.51.2W/（m2·k）。在不增加当地墙体厚度的条件下，可以满足各地区节能50%或65%的建筑节能要求。近年来，由于自保温砌块性能的不断提高和采用高性能的柔性砌筑砂浆和防水抗裂抹面砂浆等新的配套材料，克服了该墙体结构易开裂、渗水、碳化等缺点。随着该墙体结构体系在技术上日臻完善，得到更多的建筑专家和开发商的认可。显然，

10、自保温墙体技术的推广将大大降低墙体结构的建造成本和提高墙体的抗震安全性能。此外，在生产自保温砌块时，可以大量使用粉煤灰、炉渣、脱硫石膏、轻质陶粒、页岩、煤矸石、珍珠岩粉、凝灰岩和建筑垃圾等廉价的材料。这也完全符合国家发展循环经济，节约资源的节能减排产业政策。4、建筑反射隔热涂料外墙保温结构体系这是一种新型的隔热保温外墙结构体系。重庆市建委率先制定了工程建设标准DBJ/T50-076-2008建筑反射隔热涂料外墙保温系统技术规程和工程建设标准设计DJBT-043GY建筑反射隔热涂料外墙保温系统建筑构造。这对推广这种新型反射隔热保温外墙结构体系具有决定性的意义。该体系是在自保温墙体的外表面刮涂20

11、30mm无机轻集料保温砂浆层，在其上施涂防水抗裂砂浆。此后，再做饰面层，它包括腻子层、底漆层和反射隔热面漆层。这种隔热保温外墙的热工性能指标完全符合JGJ134-2001夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准，可以满足建筑节能50%和65%的要求。建筑反射隔热涂料外墙保温系统结构简单、施工难度低；饰面层、保温层和墙体结合为一个整体，牢固耐久，可有效地防止开裂、空鼓、脱落、渗水、虫蛀和着火等弊病。这将大大延长隔热保温层的使用期，显著地减少维修费用。该隔热保温层的工程造价约为70元/m2左右；仅为聚苯发泡材料保温工程造价的40%左右。这种反射隔热保温外墙结构体系适用于夏热冬冷地区、夏热冬暖地区和气候温和

12、地区。此外，由于工程造价和维修费用低，特别适用于既有建筑的节能改造。三、建筑反射隔热涂料的隔热原理和使用效果1、概述众所周知，热量的传递共有三种方法：即传导、对流和幅射。所谓隔热保温就是利用这三种热传递方式，采用适当的工程材料，减少和延缓热量的传递过程。在建筑外墙的隔热保温工程中，几十年来一直是采用单一的保温方法，即使用轻质保温材料降低传热系数（K值），减少因传导作用造成的热量传入或传出。对其它两种热量传递方式没有认真研究和加以利用。在上世纪的六十年代，使用反射和发射的换热作用使建筑物和工业设施降温的方法已经引起国外学者的关注。九十年代以后，有更多的学者和工程师对反射太阳幅射（0.23.0m）

13、和发射热红外线（2.515m）的降温涂料进行深入地研究。目前，在欧洲、美国和日本等发达国家已经将这种涂料广泛地用于工业设施（石油贮罐、钢板粮仓和卷钢屋顶）、船舰和建筑物的外围护结构。同时，国内也有许多学者和工程师开展了这方面的研究工作。目前，这项技术已进入推广应用阶段。近年来，国家发改委和城乡建委先后颁布了建材行业标准JC/T1040-2007建筑外表面用热反射隔热涂料和JC/T235-2008建筑反射隔热涂料。重庆市也随后颁布了工程建设标准DBJ/T50-076-2008建筑反射隔热涂料外墙保温系统技术规程和工程建设标准设计DJBT-043GY建筑反射隔热涂料外墙保温系统建筑构造。这些标准的

14、颁布表明，国家将大力推广使用建筑反射隔热涂料。2、建筑反射隔热涂料的反射降温机理反射隔热涂料是一种功能性涂料，它除了能保护和装饰物体表面之外，还能有效地反射太阳幅射（0.23.0m）和不断地发射热红外线（2.515m），从而降低物体的温度，这是一种节能涂料。用在建筑外表面的反射隔热涂料多半是水性环保型涂料。从图1可以看出，在建筑物外墙或屋面上的热量来源和传递方向。Q0太阳幅射的热量，W/（m2·h）Q1外墙反射的热量，W/（m2·h）Q2外墙发射的热量，W/（m2·h）Q3外墙和室外空气间的换热 量，W/（m2·h）Q4外墙接收大气层的幅射热量，W/（m

15、2·h）Q5从外墙表面传入墙体和室内 的热量，W/（m2·h）在达到热平衡时，各部份热量之间数量关系可用以下公式表示：Q0+ Q4= Q1+ Q2+ Q3+ Q5（1）从式（1）可以看出，为了减少夏季空调的电耗，必需设法减少从墙体外表面传入墙体和室内的热量（Q5）。根据传热方程式可以计算出传入的热量：Q=KF（teti）（2）Q向墙体内侧传入的热量，W/（m2·h）K传热系数，W/（m2·k）F传热面积，m2Te室外的温度，Ti室内的温度，时间，h由式（2）可以看出，传入的热量（Q）与传热系数（K）和室内外温差的乘积成正比。此外，传热系数K是墙体总热阻的

16、倒数，即K=1/R0。可见，要减少通过外墙向室内传入的热量只有两种办法：（a）增加墙体的总热阻R0，即采用导热系数较低的墙体砌块和用轻质材料做隔热保温层。（b）使用具有高效太阳幅射反射性能和热红外发射性能的外墙涂料，降低墙体外表面的温度。在夏热冬冷地区，对居住建筑试点工程的测试和利用DOE-2程序进行的能耗分析表明，随着屋面和墙体传热系数K值的降低，能耗指标并非按线性规律变化。当屋面K值降低到1.0W/（m2·k）以下和外墙平均K值降到1.5W/（ m2·k）以下时，再降低K值对减少建筑能耗的作用已不明显，请参看图2。由此可见，用降低外墙和屋面的K值减少建筑能耗的方法已经达

17、到极限。然而，降低建筑物外围护结构外表面的温度，减少建筑能耗的方法，尚未受到足够的重视。根据GB50176-93民用建筑热工设计规范，建筑物的室外综合温度可按下式确定：tsa=te+I/e（3）式中：tsa室外综合温度，te室外空气温度，表面对太阳幅射的吸收率I水平或垂直面的太阳幅射照度，W/（m2·h）e外表面的换热系数，取19.0W/（m2·k）物体表面对太阳幅射的吸收率，反射率和透射率之间有下述关系：+=1.0（4）式中：物体表面对太阳幅射的吸收率物体表面对太阳幅射的反射率物体对太阳幅射的透射率对于建筑外墙和物面，=0，+=1.0。可见，知道其中任何一个的数值，即可求

18、出另一个的数值。在表1中列出常见的墙体和屋顶表面的值和综合温度tsa·max。表1：常见墙体和屋顶表面的值和tsa·max值外表面材料表面状态颜色值sa·max值红瓦屋顶旧红褐色0.7075.0灰瓦屋顶旧浅灰色0.5265.7水泥石棉瓦浅灰色0.7577.6油毡屋顶旧，不光滑黑色0.8582.7水泥屋顶青灰色0.7075.0反射涂料屋顶新，光滑白色0.1546.6红砖墙面红褐色0.7549.6灰砖墙面不光滑灰白色0.5046.0石灰墙面新，光滑白色0.4845.7水刷石墙面旧，粗糙灰白色0.7048.8浅色墙面砖浅黄，浅绿0.5046.0水泥墙面青灰色0.7048

19、.8浅色涂料墙面浅黄，浅绿0.5046.0反射涂料墙面新，光滑白色0.1541.0注：tsa·max值的计算依据：重庆夏季最高气温为38.9；夏季睛天屋顶最高太阳幅射照度为980W/（m2·h），南向墙面为270 W/（m2·h）。从表1中的数据可以看出，建筑反射隔热涂料可使屋顶表面综合温度降低2036，可使南向墙面的综合温度降低510。这些计算数据与许多实测结果相吻合。在使用空调制冷期间，室外综合温度的降低会明显减少室内外的温差，从而大幅度降低空调的电耗。3、反射隔热涂料的发射降温原理根据传热学原理，任何物体在其热力学温度T0K时，都会不断地发射热射线（0.11

20、00m）。两个物体之间可以通过相互发射热射线进行热交换；温度高的物体将热量传递给温度低的物体。当两个物体的温度达到相同时，这种热交换就达到了动态平衡。地面上物体发射的幅射处于热红外线（2.5100m）波段内，其能量有95%集中在3.050m的波段内。物体发射的热量可用斯蒂芬波尔兹曼定律计算。4E=Eb=Cb·（T/100）（5）式中：E灰体的幅射力，W/（m2·h）Eb黑体的幅射力，W/（m2·h）物体的半球平均发射率Cb黑体的幅射系数，5.67 W/（m2·K4）T物体的热力学温渡（K），T=273.15+t当两个物体之间进行幅射热交换时，转移的热量可

21、用两者的辐射力之差计算出。实际上，建筑物的幅射降温是通过与大气层之间的幅射换热达到的。从图3可以看到黑体和大气层的幅射与其幅射线波长的关系。图3：黑体和大气层幅射与其幅射线波长的关系根据国外文献报导，黑体与大气层之间的幅射换热(15)可使黑体散失的热量达到113.0W/（m2·h）；同时，使黑体的温度下降。图4：大气层的透射率与幅射波长的关系从图4中可以看出，大气层有3个红外辐射窗口（0.232.6m，2.85.4m，7.514.0m）。在红外窗口的波段内，其透射率（）较高，即吸收率（）和反射率（）都很低。这就使得地面上物体发射出的这些红外线大部分通过大气层进入外太空中。根据普朗克定

22、律可以计算出黑体经过三个红外窗口发射到外太空的热量。计算表明，经过前两个红外窗口发射出去的热量很少，可以忽略不计。当气温等于33.2时，黑体经过第三个红外窗口发射出去的热量约为189.4 W/（m2·h）；当引入平均半球发射率（0.95）和大气层的透射率（约0.7）时，可以计算出反射隔热涂料墙面发射出去的热量约为126.0 W/（m2·h）。由此可见，建筑反射隔热涂料墙面具有较高的辐射降温能力，即使在夜间也能有效地降低墙体和室内的温度。4、建筑反射隔热涂料的节能效果在夏热冬冷地区居住建筑的能耗中，采暖和空调致冷的能耗占较大的比例，这主要是由建筑外围护结构传热造成的。因此，提

23、高建筑外围护结构的热工性能是重要的建筑节能措施。降低外墙和屋面的传热系数（K值）和室外综合温度（tsa）可以减少经过外墙和屋顶传入的热量。利用公式（2）计算传入的热量可以评价其节能效果。计算依据：（1）重庆夏季室外平均计算温度，33.2（2）重庆市夏季白天平均太阳幅射照度：（a）屋顶平均照度，633.8 W/（m2·h）（b）东西向墙面平均照度303.8 W/（m2·h）相关的数据和计算结果列入表2、表3和表4中。表2：四种类型建筑外墙和屋面的K值和值建筑物的类型屋面K值外墙K值吸收率值80基准建筑（浅色）1.52.00.7节能建筑（浅色）1.01.50.7基准建筑+反射涂

24、料1.52.00.15节能建筑+反射涂料1.01.50.15表3：四种类型建筑屋面的隔热效果比较建筑物面的类型tsa，t，q，W/（m2·h）80基准建筑（浅色）56.630.645.9节能建筑（浅色）56.630.630.6基准建筑+反射涂料38.212.218.3节能建筑+反射涂料38.212.212.2从表3中的数据可以看出：（1）在80基准建筑的屋面上施涂建筑反射隔热涂料，可将传入的热量减少60%，使其达到节能建筑标准。（2）在节能建筑的屋面上施涂建筑反射隔热涂料，可将传入的热量再减少60%。表4：四种类型建筑外墙的隔热效果比较建筑墙体的类型tsa，t，q，W/（m2

25、3;h）80基准建筑（浅色）44.418.436.8节能建筑（浅色）44.418.427.6基准建筑+反射涂料35.69.619.2节能建筑+反射涂料35.69.614.4从表4中的数据可以看出：（1）在80基准建筑的外墙表面上施涂建筑反射隔热涂料，可将传入的热量减少48.0%，使其达到节能建筑标准。（2）在节能建筑的外墙表面上施涂建筑反射隔热涂料，可将传入的热量再减少48.0%。此外，建筑反射隔热涂料在大气层的红外窗口（7.514.0m）波段内有较高的平均半球发射率（0.95）。所以，它的涂层可不分昼夜地向外太空发射热量，其数量可达到126.0 W/（m2·h）。这种幅射降温功能可

26、使建筑物的墙体和室内贮集的热量迅速地释放到外太空中，墙体和室内的温度也同时降低。这种幅射致冷作用的节能效果是很可观的。根据计算，重庆夏季1万平方米反射隔热建筑每月可减排12吨CO2。这可以明显地减轻CO2的温室效应。5、超薄型建筑反射隔热涂料的配制和特点前面已经提到，国家先后颁布了两个建筑反射隔热涂料标准（JC/T1040-2007和JG/T235-2008）。显然，该涂料的各项技术指标均应达到或超过标准中的规定。更应当满足客户对涂层的耐候性、保色性、抗酸雨和抗沾污等方面的要求。本文作者和一家公司共同研制的超薄型建筑反射隔热涂料已经在2008年2月28日通过四川省建设厅主持的产品鉴定会。并且，

27、共同申请了国家发明专利，申请号为200710050962.8。该产品是我们根据相关原材料的光谱测定数据研发出的第二代建筑反射隔热涂料，其突出的特点如下：（1）在配制中不使用空心玻珠，空心陶珠和专门烧制的红外线反射粉等。本品的涂层超薄、平滑、不易沾附灰尘和其它污染物，可确保涂层的抗沾污性能。（2）本品采用高折射率白色颜料，近红外线反射颜料和填料以及反射热红外线的超细无机粉体配成混合颜填料体系，它可以用于溶剂型和水性反射隔热涂料。（3）本品采用氟碳乳液、硅丙乳液和核壳纯丙乳液等高耐候性乳液做粘结剂。因此，可确保涂层有优良的耐候性、抗酸雨和抗沾污性。（4）该涂料之涂层的太阳幅射（0.23.0m）的反射率可达到87%；在红外窗口（7.514.0m）波段内的半球平均发射率可达到95%。这可以确保涂层有更高的反射隔热功能。（5）本发明对这种功能性涂料的调色技术进行了深入的研究。选定了几种耐光性优良、吸收率低的颜料用于调色。可以保证在调色时，不会明显地降低太阳幅射的反射率。四、建筑反射隔热涂料外墙保温材料的市场前景建筑反射隔热涂料外墙保温体系适用于夏热冬冷地区、夏热冬暖地区和气候温和地区的广大地域。仅前两个地区的人口就有7亿，国内生产总值占全国总量的65.4%。该区域内包括上海、广州和重庆三大城市以及长江三角洲和珠江三