1 太阳光热能量分布

太阳辐射的波长范围，大约在300～2 500 nm。在这段波长范围内，又可分为3个主要区域：紫外光区300～400 nm，占太阳光谱能量约5%；可见光区400～700 nm，占太阳光谱能量的42%；近红外光区700～2 500 nm，占太阳光谱能量52%，具体见图1。在说明透明隔热涂料之前，先介绍一个“日照超温”的概念。所谓“日照超温”是指物体在太阳光照射下，物体表面温度高于同地气温的值。日照超温＝物体表面温度－空气温度。为什么会产生“日照超温”呢？公众天气预报中所说的气温，是在植有草皮的观测场中离地面1.5 m高的百叶箱(空气流通、不受太阳直射)中的温度表上测得的数值。光通过真空，没有物质来吸收它的能量，因此几乎没有能量损失。通过空气时，由于空气是透明的，能让绝大多数的太阳光通过，被吸收的能力也很少。当太阳光达到地面或遇到人体等不透明体时，其大部分能量被吸收，地面上的物体温度就会高于空气的温度，空气的温度主要是吸收地面物体热能而形成的，不是直接被太阳光“晒热”的，这就形成了所谓的“日照超温”现象。根据测量高度每增加1 km，气温大约降低6 ℃。离太阳近受太阳辐射强的空气温度低，而离太阳远被大气层减弱了的空气温度高，就说明空气吸收太阳能的能力远低于地面的物体。

2 透明隔热涂料及其隔热原理

目前透明隔热涂料主要有两种类型：一种是纳米氧化铟锡(简称ITO)，另一种是纳米氧化锑锡(简称ATO)。ITO对可见光具有良好的透过能量，而对红外光具有反射作用，是制备透明隔热涂料的理想材料，但铟的价格昂贵，目前较少用来制作透明隔热涂料。用ITO来制作透明隔热其隔热效果从原理上大家易于理解，因此不再讨论。ATO是让可见光透过，但吸收红外光，其效果虽然比不上用ITO制作的透明隔热涂料好，但其价格便宜很多，用其制成的透明隔热涂料仍然能有一定的隔热和节能作用。下面就用ATO制成的透明隔热涂料的隔热原理和实际应用效果，作些分析。

透明隔热涂料必须满足两个基本的条件：一是“透明”，要求能让大部分的可见光能透过；另一要求是具有隔热效果，这种隔热是要求阻隔太阳光辐射的热。前面介绍了太阳光辐射的能量分布，透明隔热涂料要阻隔太阳光的辐射热，就只能阻隔太阳光中的红外光了。ATO可以让大部分的可见光透过，满足了项的要求。它能够吸收红外光，这样透过玻璃进入室内的红外光就减少了。但由于太阳光中的红外光是被ATO吸收的，被涂物的表面必然会比没有涂的物体温度要高，结果是否能起到隔热的作用呢？

物体(通常是玻璃)表面涂有用ATO制成的涂层后，当阳光照射在玻璃表面上，可见光透过玻璃，大部分的红外光则被吸收在其表面，虽然其表面温度会升高，但这部分热量的一部分会被对流的空气所带走，玻璃是热的不良导体，以传导的方式向室内传递的热量很少。玻璃表面温度升高，所引起的热辐射增加值，根据斯蒂芬-波耳茨曼定律：

式(1)中：w——辐射热，单位W/m2；

σ——斯蒂芬-波耳茨曼常数，其值为5.670×10-8W/m2 · K4；

T——开尔文温度，K。

假设玻璃表面不涂透明隔热涂料的温度37℃(310 K)，涂过的温度升高为57 ℃(330 K)，其热辐射的能力也只增加28.6%。也就是说大部分被吸收的热量不会进入室内。为重要的是，人在室内时，如果太阳光直接照射到人体时，会直接在人体表面形成“日照超温”现象，这比室温升高后再向人体传热要强烈得多，因此人感觉也不舒服得多。透明隔热涂料隔热示意图见图2。