节能型氟碳涂料在华南地区的应用分析

节能型氟碳涂料在华南地区的应用分析

屠建伟金玲

摘要：氟碳涂料凭借自身优异的保护性能和装饰效果得到了广大用户的普遍认可，节能型氟碳涂料在保证上述优点的同时，进一步提高了材料表面的反射率和对长波辐射的表面发射率。应用建筑能耗模拟软件DeST及逐时温度分析软件kvalue，通过对比分析建筑外表面采用节能型氟碳涂料和普通外墙材料时的建筑能耗情况，发现使用节能型氟碳涂料在华南地区夏季可以达到节约空调能耗11.6%的效果，是应该大力推广的高品质涂料。

关键词：节能型氟碳涂料；高反射率；高辐射率

1我国建筑涂料产业背景及现状

目前，建筑能耗占我国能源总消耗量的30%~40%，因此，建筑节能作为我国的基本国策和国家节能工作的重要组成部分，日益受到各级政府部门及社会公众的关注。对于夏热冬暖的华南地区，建筑能耗的绝大部分用于夏季空调降温，而夏季室内温度高的直接原因是由于太阳辐射通过传导、对流及辐射三种方式通过建筑围护结构将热量传递到室内。要贯彻国家有关节约能源和环境保护的法规和政策，实现建筑节能50％的基本目标，从改善围护结构热特性入手减少、阻挡热量传递将起到举足轻重的作用。

建筑涂料作为围护结构中与空气直接接触的面层材料，属化学建材的四大材料之一，广泛用于建筑物的美化、装饰及保护作用。据统计，2002年我国建筑乳胶涂料总产量为65万吨，产值达120亿元人民币。但是据全国化学建材协调组建筑涂料专家组经深入调研表明，目前我国涂料产业最主要问题在于产品结构不合理，具体表现为低端产品太多，高品质的涂料研发及其大力推广意义重大。

2节能型氟碳涂料节能原理概述

由于室内外温度不同，建筑围护结构时刻受到室内外热扰的作用，不断有热量通过围护结构传入或导出。在夏季，白天室外温度高于室内温度，热量主要由室外传向室内，而夜间正好相反，室外气温一般低于室内气温，由室内向室外散热。典型的围护结构传热过程分为三个阶段，即内表面的换热阶段、平壁内部的导热阶段和外表面的换热阶段。

在盛夏季节，由室外进入室内的热量，主要是太阳辐射得热和因辐射使建筑外表面温度升高而导致的建筑构件内部传热。当围护结构内表面温度高于室内舒适温度时，围护结构内表面就会向室内辐射热量，增加空调负荷。所以，夏季白天要维持室内的舒适度，就要尽量将热流阻隔在室外，夜间要达到一定的舒适水平则要通过某种方式向外尽量多的发散热量，以达到降低室温和围护结构内表面温度的目的，改善室内热环境。然而，当通过围护结构自身被动式的处理方法不能满足要求时就要使用空调，平衡外界环境传递进入室内的热量，夏季空调制冷需要的能量是建筑使用能耗最主要的部分。

2.1节能型氟碳涂料高反射率的节能机理

任何物质都具有反射或吸收一定波长的太阳辐射的性能，太阳辐射按波长的从小到大可分为紫外线、可见光和红外线三个部分。由太阳光谱能量分布曲线可知,紫外线的波长小于380nm，约占太阳总能量的5%；可见光波长在380~780nm，约占太阳总能量的45%；而红外线的波长大于780nm，约占太阳总能量的50%。因此，太阳辐射的能量主要集中于可见光区和红外区。在可见光和红外光范围内,反射率越高,涂层的隔热效果就越好。将节能型氟碳涂料涂刷在建筑表面，利用热反射的原理，通过反射太阳辐射中的可见光和红外波段长波辐射达到隔热的目的，提高建筑围护结构整体隔热效果，从而达到降低空调制冷能耗、节约能源的目的。

2.2节能型氟碳涂料高辐射率的节能机理

所有的建筑材料除了能吸收和反射太阳辐射能量以外，本身也都具有辐射能量的能力，这种能力的大小用材料的辐射率也称黑度系数，用ε来表示。所以，空间任意两个相互分离的物体，彼此间都会产生辐射换热，如果两个物体的温度不同，则较热的物体向外辐射而失去的热量比吸收外来辐射而得到的热量多，较冷的物体则相反，这样，在两个物体之间就形成了辐射换热。

节能氟碳涂料充分利用材料的这种属性，对短波辐射的吸收率（发射率）极低，约为15％，而对长波波段的辐射吸收率（发射率）高达90%，基于此，建筑外表面的节能氟碳涂料在白天时可以最大限度的减少太阳辐射的吸收，而到了夜间，室内及围护结构中的热量能够以热辐射的形式迅速发散，从而使室内与室外以相似的速率降温，这对于节约能源和提高室内舒适度影响很大。

3高反射带来的节能效果分析

根据《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》（JGJ75-2003）中规定的假想的基准建筑，选取广州地区某住宅建筑为计算模型，对两种辐射率表面的节能效果进行定量分析。该住宅建筑南北朝向，共6层高，标准层面积为137.16m2，总建筑面积为822.96m2，需要使用空调的建筑面积为595.08m2。围护结构采用标准中的传统构造形式，墙体为180mm空心砖砌体墙，传热系数2.17W/（m2·K），热惰性指标为2.56，传统外墙表面（浅色饰面砖）对太阳辐射的表面反射率为45％，涂刷节能型氟碳涂料外表面的反射率为85％。

4其他优越性

涂料的基本成分是颜料、粘结剂、添加剂和载体，节能型氟碳涂料通过改进这四种组分的性质及其配比，使得涂料除具有卓越的节能效果外，还具有自然环保、耐久实用、防污自洁、装饰性强、施工便捷等优秀品质。

4.1自然环保

节能型氟碳涂料以水为载体呈液态，不含苯、甲苯、游离甲醛等有害物质，环保无毒。

颜料体积浓度（PVC）是表征涂料中颜料的体积占颜料和粘结剂总体积的比例，高PVC的涂料会形成平光效果，节能型氟碳涂料虽然对可见光反射率高达85％，但是可以通过调整PVC的值来使其成为漫反射，不会形成光污染。

4.2耐久实用

我国使用涂料作为建筑的保护和装饰材料，具有悠久的历史，许多木结构古建筑物能保存至今，涂料起了很重要的作用。但是传统的涂料抗蚀能力差，外用乳液型涂料的平均使用年限只有4～10年。氟碳涂料是在氟树脂基础上经改性、加工而成的一种具有最优综合性能的新型涂料。其基料氟树脂中含有已知最强的F-C键，其键能在所有化学键中堪称第一，高达110kcal/mol。而且F-C键键距离仅1.26A或更短，因而氟碳涂料有远比一般涂料优异的耐酸、耐碱、耐候性、抗腐蚀和摩擦系数小、憎油、憎水、抗粘、抗污染等优异性能，对于高温高湿、太阳辐射强烈、多暴雨的华南地区适应性极高。

4.3防污自洁

节能型氟碳涂料在干燥后形成类似油漆漆膜的平滑涂层，表面光滑、粘附性小、不易被污染，即使被污染也非常容易清洗。

4.4施工便捷

涂料饰面施工简便，可在常温下固化，施工方法可采用喷涂、辊涂、刷涂等方法，干燥时间短，施工效率高。

参考文献

[1]全国化学建材协调组建筑涂料专家组.我国建筑涂料现状与未来发展战略研究[J].化学建材，2004（5）：1－17.

[2]孟庆林.建筑物理[M].广州：华南理工大学出版社.

[3]GB50176-93，民用建筑热工设计规范[S].

[4]彦启森.建筑热过程[M].北京：中国建筑工业出版社.