建筑反射隔热涂料节能效果与测试
许锦峰，陈浩（江苏省建筑科学研究院有限公司，江苏省建筑节能技术中心，南京210008）
0 引言
建筑反射隔热涂料是施涂于建筑物表面，具有较高太阳光反射比、近红外反射比和半球发射率，能够起到隔热作用的涂料。这种涂料在国内外油罐、粮仓、船舶等外防护涂层中已得到广泛应用，但近年来在国内工程应用的技术层面和建筑节能中的有效性方面存在争议，这为相关应用带来了困扰，并影响了其推广应用。笔者参与了行业标准《建筑反射隔热涂料应用技术规程》和江苏省工程建设标准《建筑反射隔热涂料保温系统应用技术规程》的编制，并进行了大量的试验。本文主要探讨建筑反射隔热涂料在试验和应用过程中的技术问题和测试效果。
1 建筑反射隔热涂料性能
在近10 年的发展中，经过大量的试验与试点工程的应用，建筑反射隔热涂料已经完成了几代产品的更迭，太阳光反射比及半球发射率均有较大幅度的提升。试验表明，新一代反射隔热涂料太阳光反射比可达0. 88，半球发射率可达0. 86。
2 建筑反射隔热涂料的节能效果理论分析
2 建筑反射隔热涂料的节能效果理论分析
在采暖、空调状态下, 建筑物外围护墙体与外界热环境的热交换主要有对流换热与辐射换热2 部分。外墙热反射涂料或隔热涂料，其外表面状态及厚度决定了它对对流换热和传导阻热的效果微乎其微，其主要性能表现为对辐射换热的影响，即对环境热负荷的辐射分量具有较好的反射作用。概念上，由于反射作用的存在，可以反射掉相当部分的太阳辐射热，在夏季起到节约空调能耗的作用，但在冬季，则反而可能增加采暖能耗。建筑室外热负荷可参照GB 50176《民用建筑热工设计规范》的方法用综合温度来描述。具体理论分析如下:
式中：te — 室外空气温度；I— 太阳辐射照度；e a — 外表面换热系数；r — 太阳辐射吸收系数，热反射涂料的热工效果主要通过该系数体现。
由理论分析可见， 即为热负荷的辐射分量，在太阳辐射照度I 和外表面换热系数e a 确定的情况下，太阳辐射吸收系数r 值直接地影响了建筑反射隔热涂料的节能效果。由使用建筑反射隔热涂料的围护结构r 值和未采用建筑反射隔热涂料的围护结构r 值结合相关地区的气象参数，可计算出建筑反射隔热涂料的年传热修正值e ，计算出建筑反射隔热涂料的等效热阻Re。
在太阳辐射下建筑围护结构表面的温度直观地表征了建筑反射隔热涂料的节能效果。
3 建筑反射隔热涂料的测试及实效数据
笔者在近5 年间对建筑反射隔热涂料和相同色度的普通涂料的工程进行了大量的比对试验，主要比对在相同太阳辐射量的前提下围护结构表面温度，试验分别在制备的样板间和工程应用现场进行，并结合相关能耗数据直观地分析了建筑反射隔热涂料的节能效果。
3.1 测试方法
（1）普通涂料与反射隔热涂料施工部位应为抽样建筑的相似部位（如同一栋建筑西向5、6 层）或制备的相似样板间；
（2）普通涂料与反射隔热涂料的施工面积分别应≥6 ㎡；
（3）涂料施工前于测试部位中央分别粘贴热电偶，温度测试点个数> 3 个（热电偶测头焊接1 cm×1 cm薄铜片并预先埋入涂层内）；
（4）热电偶粘贴牢固后再进行普通涂料与反射隔热涂料施工；
（5）对室内外空气温度及围护结构内外表面温度进行测试；
（6）对测试日全天太阳照度进行测试。
3.2 对制备样板间屋顶施涂反射隔热涂料和普通涂料的测试
如图1 所示，2 间房屋的围护结构作法、邻室情况、采光、采暖等条件完全相同，试验房1 屋顶采用了反射隔热涂料，试验房2 屋顶采用相同色度的普通涂料。图2、3为两间样板间的表面温度及室内空气温度对比试验结果。
试验选取了秋季2012 年9 月14 个连续日的数据进行分析，由图2 可以看到，与室外空气温度波动曲线相比，在白天普通屋顶外表面温度和冷屋顶外表面温度曲线波峰均高于室外空气温度，但普通屋顶外表面温度波峰更为陡峭。一方面，相比室外空气，屋顶外表面吸收了更多的太阳辐射，屋顶外表面温度高于室外空气温度；另一方面，相比普通屋顶，冷屋顶具有较高的反射比和表面发射率，不仅降低了外表面对太阳辐射的吸收，而且能够将屋面的热量以红外辐射的形式向空气散播，从而使得冷屋顶的外表面温度大为降低。
晴天中午室外空气温度在30～36 ℃时，普通屋顶外表面灼热，表面温度高达40～68 ℃；冷屋顶外表面温度仅为30～38 ℃。
试验对选取的数据期间的空调能耗进行了统计，为电表记录的事实数据，如表1 所示。
试验对选取的数据期间的空调能耗进行了统计，为电表记录的事实数据，如表1 所示。
由表1 可以看出，在屋顶内表面和室内平均温度方面，冷屋顶样板间是高于普通屋顶样板间的，这是由于室内分体空调均设置为26 ℃。冷屋顶的隔热效果更利于室内保持恒定的温度，室内平均温度接近26 ℃，而普通屋顶的样板间受室外环境影响较大，空调运行时间长导致室内温度偏低。从室内温度和空调运行时间来看，冷屋顶样板间的人体舒适度更高，同时大幅降低了空调能耗。
3.3 外墙反射隔热涂料工程
在外墙测试中多为工程应用实例，且选取了多种不同色度的反射隔热涂料进行了测试，比对样本为相同色度的普通涂料。
表2 为苏州贵友机械有限公司办公楼墙面隔热涂料与普通涂料表面温度对比结果，试验时间为2012 年6月9 日至12 日，试验涂料为白色反射隔热涂料与普通涂料。
测试过程中普通涂料涂层与隔热涂料涂层平均温差为3. 3 ℃，高温差为6. 2 ℃。
表3 为太仓港区联检楼办公楼墙面隔热涂料与普通涂料表面温度对比结果，试验时间为2012 年3 月26日至29 日，试验涂料为浅红色反射隔热涂料与普通涂料。
测试过程中普通涂料涂层与隔热涂料涂层平均温差为3 ℃，高温差为10 ℃。
表4 为太仓星泰花园墙面隔热涂料与普通涂料表面温度对比结果，试验时间为2012 年12 月7 日至10 日，试验涂料为淡黄色反射隔热涂料与普通涂料。
测试过程中普通涂料涂层与隔热涂料涂层平均温差为1. 7 ℃，高温差为4 ℃。
表5 为太仓市花园酒店墙面隔热涂料与普通涂料表面温度对比结果，试验时间为2012 年6 月4 日至8 日，试验涂料为淡黄色反射隔热涂料与普通涂料。
表5 为太仓市花园酒店墙面隔热涂料与普通涂料表面温度对比结果，试验时间为2012 年6 月4 日至8 日，试验涂料为淡黄色反射隔热涂料与普通涂料。
测试过程中普通涂料涂层与隔热涂料涂层平均温差为4 ℃，高温差为12 ℃。
由表2～表5 可知：
由表2～表5 可知：
（1）温度较低的12 月太阳辐射能不高，反射隔热涂料对围护结构表面的温度影响相对于太阳辐射能巨大的夏季明显较小，在测试期间反射隔热涂料与相同色度普通涂料表面的平均温差仅为1. 7 ℃，明显低于太阳辐射能较高的6 月。
（2）在参照建筑围护结构颜色选定的情况下，采用反射隔热涂料，在太阳辐射能差别不大的前提下，红色反射隔热涂料对比浅红色普通涂料的温差要高于白色和浅色反射隔热涂料对比普通涂料的温差。
（3）如采用深色反射隔热涂料对比采用普通相同色度涂料，夏季仍然能够大幅降低建筑围护结构表面温度。
（3）如采用深色反射隔热涂料对比采用普通相同色度涂料，夏季仍然能够大幅降低建筑围护结构表面温度。
4 结语
由理论分析和测试结果不难看出, 在夏季较强的太阳辐射下建筑反射隔热涂料能够有效地降低建筑围护结构外表面的温度，并降低能耗。从降低能耗的角度讲，建筑反射隔热涂料能够代替一部分建筑围护结构热阻。
