根据美国物理学家罗森菲尔德(Rosenfeld)的计算:改变全球100个最大城市屋顶的颜色,相当于减少440亿吨二氧化碳排放量,这大致相当于未来10年全球二氧化碳排放量预计将增加的总量。为了应对全球变暖的趋势,他提出了这个城市到处都是白色屋顶的想法。此外,美籍华裔能源部长朱棣文(Steven Chu)曾在2009年伦敦诺贝尔奖得主研讨会上提出过白屋顶计划和各国新的住房建设规则。在环境、政策和市场需求的背景下,反光涂料逐渐脱去了神秘的军事外衣,在世界范围内得到了蓬勃的应用。
从本质上讲,隔热的实现是阻止传热的三种方式:热传导、对流和热辐射。根据隔热机理的不同,隔热涂料主要分为(无机)阻隔隔热涂料、反射式建筑隔热涂料和辐射隔热涂料。本文研究的是反射式隔热涂料,它利用涂层薄膜对光和热的高反射,使太阳照射在薄膜上的能量大部分被反射而不是被薄膜吸收。同时,还讨论了这种涂层的导热系数小,阻碍了涂层的导热。下图显示了反射式隔热涂料的节能机理:
随着反射式隔热涂料的研究和应用,有关部门也制定了规范其应用的标准。到目前为止,有以下三个标准:jct10402007《建筑外表面热反射隔热涂料》、JGT23522008《建筑反射隔热涂料》、gbt252612010《建筑反射隔热涂料》材料。2007年,制定并实施了建筑材料标准jct10402007《建筑外表面热反射隔热涂料》,对涂料的机械性能、物理化学性能和抗渗性能进行了较为全面的研究。从性能指标要求和起草单位产品分析可知,本标准是在厚涂丙烯酸涂料的基础上制定的。2009年,建筑标准jgt2352008《建筑用反射隔热涂料》强调反射性能和温差性能,特别是考虑了温差衰减性能,即长期反射隔热效果。笔者认为,这最符合减缓全球变暖的初衷。2011年8月1日,国家标准gbt252612010《建筑反射与隔热涂料》起草单位仍以薄型涂料反射涂料企业为主。本标准只保留了太阳反射率(白色)和半球发射率,这两个指标很难直观地描述。然而,这两个指标可以反映新涂反光涂料的性能。
目前市场上大部分产品都能达到新国标,传统的反光涂料也能通过检测标准。但是,经过几个月的使用,涂层已被污染,反射性能远低于初始值,因此建筑用反射隔热涂料混合使用的局面短期内无法改变。高质量的反射隔热涂料不仅要满足反射隔热性能,还要具有适合建筑要求的耐污染、耐久性和机械变形性能,即能长期保持反射隔热效果。
鉴于目前市场主流情况,在涂料配方中,树脂和功能填料的选择尤为重要。通过对特种颜料的选择,可以在与常规颜料同色的情况下,达到高反射、低温的性能,突破了原有白度要求的障碍,赋予屋顶多色选择性。另外,通过合理的系统匹配,可以将该系统应用于不同的基材上,赋予系统防水、防腐、节能等协同效应。
反射式保温涂料与外墙外保温的结合,能很好地满足夏热冬冷、夏热冬暖地区外墙保温隔热的要求。介绍了江苏省j62006外墙保温涂料的应用情况。但广东、云南等地部分地区夏热冬暖,冬季无需考虑保温。根据《广东省建筑反射式保温涂料施工技术规范》(dbj15-75-2010)的要求,于2011年2月1日正式实施。
随着政府对节能要求的不断提高,反光隔热涂料作为一种符合时代发展的产品有着良好的生存和发展空间。然而,如果能将反射和隔离能源(太阳能)发展为对能源的吸收和应用,则更重要的是要改变“出门即用”的长期发展目标。