一、建筑房屋外墙外围护结构隔热材料分类、机理及应用
自然界中热量是以传导、对流和辐射三种方式传导。根据传热的三种传导机理和建筑房屋外墙传热夏季是从室外向室内传递、冬季是从室内向室外传递的原理,可以把建筑房屋外墙外围护结构隔热相应的分成阻隔型隔热、反射型隔热、反射保温型隔热三种类型。
1、阻隔型隔热
阻隔型隔热是阻止热以传导的方式通过物体传导。要求材料具有良好的阻止热传导的性能,即材料的导热系数越小越好。当材料的导热系数为一定值的时候,就要求材料要有一定的厚度来维持较高的热阻。目前,常用隔热材料如轻集料无机保温砂浆、聚苯颗粒保温砂浆、聚苯板等,就是靠增加材料的厚度来减缓墙体热传递的速度,达到冬季隔热室内保温的目的。但在夏季白天日光热经过批刮有阻隔型隔热材料层的外墙壁缓慢的不断传入室内空间和墙体结构中,这些传入的热能晚上在室外气温下降后,再反过来通过批刮有阻隔型隔热材料层的外墙壁向室外传递,传递的速度同样很缓慢,而形成室内温度高于室外气候温度,晚上空调使用时间长,用电量增加。所以,阻隔型隔热材料较适合冬季严寒或寒冷季节长、夏热季节短的地区作外墙外保温材料使用。
2、反射型隔热
在炎热的夏季,太阳的强烈辐射给人们的生活和工作带来很大的不便,以至于人们不得不使用空调、冷气机、电风扇和各种喷淋装置以及其它降温措施,造成建筑物能耗增加。日光热反射型涂料就是利用涂膜对光和热的高反射作用使太阳照射到涂膜面上的大部分热量得到反射,不被涂膜所吸收,阻止热量通过涂膜向墙体内的传导,达到夏季隔热室内凉爽舒适的目的。由于反射型隔热涂料具有高反射性和涂膜的低导热系数,使得涂膜在超过一定的厚度时,其反射性能只与涂膜表面的反射率有关,而与涂膜厚度无关。这与阻隔型隔热材料的隔热效果与材料厚度密切相关是完全不同的。但在冬季太阳照射到涂膜面上的大部分热量同样得到反射,不被涂膜所吸收,阻止了热量通过涂膜向墙体内的传导,墙体外涂膜表面温度比涂刷国标外墙涂料的墙体外表面温度更低,使室内向室外的传热量增大,恶化了室内的热环境。因此,反射型隔热涂料较适合夏热冬暖地区作外墙外隔热装饰材料使用,不适合冬季严寒或寒冷季节长的地区作外墙隔热装饰材料使用,适用于夏季时间较长、冬季时间较短的夏热冬冷地区作外墙隔热装饰材料使用,夏热时间较短、冬冷时间较长或夏季不热、冬季又冷的夏热冬冷地区应与阻隔型隔热材料配套使用,达到既夏季隔热又冬季保温的目的。
3、反射保温型隔热
反射保温型隔热涂料由底层、中层、面层涂料组成。当气候环境温度高于某临界温度时,利用涂膜对光和热的高反射作用使太阳照射到涂膜面上的大部分热量得到反射,不被涂膜所吸收,阻止热量通过涂膜向墙体内的传导,达到夏季隔热室内凉爽舒适的目的;当气候环境温度低于某临界温度时,利用涂膜对日光热的蓄热作用,提高墙体外涂膜表面的温度,增强外墙围护结构的热稳定性(即:,当围护结构材料层的热阻R为一定值时,围护结构材料层的蓄热系数S值越大,围护结构的热惰性指标D值越大,围护结构的热稳定性越好),从而减少室内向室外的热传递,达到冬季室内热环境舒适的目的。所以,反射保温型隔热涂料较适合夏热冬冷地区作外墙外隔热装饰材料使用和配套阻隔型隔热材料作严寒或寒冷季节长、夏热季节短的地区作外墙外保温装饰材料使用,降低阻隔型隔热材料的厚度,同时起到夏季隔热的作用。
2、反射型隔热涂料热工计算
3、无机轻集料Ⅱ型保温砂浆热工计算
综上所述,滚刷反射保温型隔热涂料后只要控制相对稳定状态下的极限温度,即:冬季外墙面温度≥5℃、夏季外墙面温度≤42℃时,反射保温型隔热涂料层的热阻相当于35mm厚Ⅱ型无机保温砂浆的热阻值。滚刷反射型隔热涂料后只要控制相对稳定状态下的极限温度,即:夏季外墙面温度≤42℃时,反射型隔热涂料层的热阻相当于35mm厚Ⅱ型无机保温砂浆的热阻值,但冬季墙体外涂膜表面温度比涂刷国标外墙涂料的墙体外表面温度更低,所以冬季热阻值仅为0.061。充分论证了反射型和反射保温型隔热涂料具有一定的热阻值R,且在涂膜达到一定的厚度后,热阻值只与涂膜的反射率、蓄热系数、表面温度有关,与涂膜的厚度无关。夏季反射率越高、表面温度越低、热阻值越大,冬季蓄热系数越大、表面温度越高,热阻值越大。同时,通过热工计算进一步阐明了反射型和反射保温型隔热涂料的适用范围。
三、如何提高外墙外隔热保温用涂料的使用年限
提高外墙外隔热保温用涂料的使用年限,必须从如下几个方面着手方能实现。
1、涂膜应具有耐酸雨性,不被酸雨浸湿而产生变色、粉化。
2、涂膜应能耐受室外气候的长期反复作用而不产生破坏。
3、涂膜应具有防渗水性,不被雨水渗透而产生龟裂、起皮、脱落。
4、涂膜应具有很好的耐沾污性,涂膜上的尘埃能象瓷片一样易清洗干净。
要实现上述四个方面,关键的技术是涂膜要有一定的疏水性和较好的韧性,使雨水在涂膜表面能形成荷叶水珠滴落下来,不浸湿渗透涂膜表面。所以,国家现有相关的涂料国标、行标规定的技术指标应尽快提高或增加内容,并应制订涂料施工质量现场验收标准,才能确保外墙外隔热保温用涂料的使用年限达到15年以上。
四、外墙外隔热保温用涂料施工质量现场验收检测方法
1、 耐酸性
现场检验:晴天,将0.5kg 5%的硫酸或硝酸(化学纯)的酸液一次性洒落在墙体涂膜面上,涂膜无酸液浸湿和变色的痕迹,即为合格。
检验数量:随机检查,东南西北每面墙不少于3处,每处不少于1㎡。
2 、耐沾污性
现场检验:晴天,现场采用碳素黑墨汁作为污染介质,将其用软毛刷横向纵向交错均匀地涂刷在涂膜面上(面积50mm×50mm),干燥1h后,用清洁水和洗衣刷擦洗2min,能擦洗干净,即为合格。
检验数量:随机检查,东南西北每面墙不少于3处。
3 、反射型和反射保温型隔热涂料太阳光反射比、近红外光反射比
现场检验:晴天,采用便携式反射比测定仪按照JG/T235-2014规定的太阳光反射比和近红外光反射比的测定——辐射积分法现场测试太阳光反射比和近红外光反射比。太阳光反射比:低明度≥0.25、中明度≥0.40、高明度≥0.65;近红外光反射比:低明度≥0.40、中明度≥L值/100、高明度≥0.80;即为合格。
检验数量:随机检查,东南西北每面墙不少于3处,每处不少于1㎡。
4、反射保温型隔热涂料冬季涂膜外表面温度、反射型隔热涂料夏季涂膜外表面温度
现场检验:冬季不下雨雪、气候环境温度在-15℃~0℃时;夏季晴天、气候环境温度在30~45℃时,按《民用建筑热工设计规范》GB50176的规定要求,现场测量外墙外涂膜面温度,冬季四面墙温度≥5℃,夏季四面墙温度≤42℃,即为合格。
检验数量:随机检查,东南西北每面墙不少于3处。