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玻璃隔热涂料应用于夏热冬暖地区的节能分析

信息来源:paintkey.com  时间:2011-08-25  浏览次数:267

  摘要:以水性聚氨酯和纳米功能粉体为主要组分,制备了透明隔热涂料,将其用于玻璃表面,可获得较高的可见光透射比和较低的遮阳系数。选取深圳和福州作为夏热冬暖地区中南区和北区的示例城市,对玻璃隔热涂料、中空玻璃、单片Low-E玻璃和中空Low-E玻璃的节能效果和节能成本进行了分析,结果表明,外窗涂覆采用玻璃隔热涂料,在同一节能率的要求下所需的成本较低。
  关键词:玻璃隔热涂料;建筑节能;夏热冬暖;隔热;遮阳系数
  0引言
  建筑能耗在人类整个能源消耗中所占比例一般在30%~40%。我国城乡现有的近400亿m2建筑中,95%以上是高能耗建筑;每年新增建筑面积近20亿m2,其中80%以上也是高耗能。我国地域辽阔,各地区气候差异很大。夏热冬暖地区位于我国南部,包括海南全境、广东大部、广西大部、福建南部、云南小部分,以及香港、澳门与台湾。该地区夏季漫长,冬季寒冷时间很短,长年气温高而且湿度大,太阳辐射强烈,雨量充沛。对于夏热冬暖地区,《GB50176—1993民用建筑热工设计规范》有如下的设计要求:必须充分满足夏季防热要求,一般可不考虑冬季保温。一般来说,将温度降低一度所需能耗是将温度升高一度所需能耗的4倍,主要原因是制冷需要耗电,而燃烧燃料来发电的能耗损失比直接燃烧燃料进行制热的能耗要多得多[1]。因此,夏季制冷很昂贵,解决建筑的夏季隔热问题对建筑节能具有重大的意义。而建筑能耗的40%以上消耗在玻璃门窗上,太阳辐射通过窗进入室内的热量是造成夏季室内过热的主要原因,对于夏热冬暖地区,解决玻璃的隔热又是建筑节能的重中之重。对于玻璃的隔热,常用的措施主要有中空玻璃、热反射贴膜和Low-E玻璃,这些产品各有其特点和适用范围。近一段时期以来,一种新型的可用于玻璃隔热的涂料产品得到了广泛的关注和研究[2-8],涂料所采用的功能粉体对可见光具有较高的透过率,而对红外光具有很好的屏蔽性能,因此可以隔绝太阳光中红外光产生的热效应,从而降低室内得热。对于玻璃隔热涂料,尽管可用于汽车玻璃等多个领域,但建筑节能是目前较可行的一个应用。目前对玻璃隔热涂料的研究主要针对隔热功能材料[4-5]和涂料中功能材料用量对产品隔热性能的影响[6-8],而没有对应用玻璃隔热涂料之后整个建筑节能情况的分析和研究。本文采用水性聚氨酯和纳米功能粉体制备了玻璃隔热涂料,对其遮阳系数进行了表征。选择夏热冬暖地区的两个城市,将制得的涂料与目前常用的玻璃隔热措施进行了节能率和成本的比较,证实了此产品的实际应用价值。
  在水性聚氨酯中加入纳米功能粉体,两者质量比为8∶1,低速搅拌,混合均匀。加入消泡剂、润湿剂等,高速搅拌约30min,再加入少许成膜助剂,制得玻璃隔热涂料。在6mm玻璃上用80μm线棒涂布器制膜,在《GB9278—1988涂料试样状态调节和试验的温湿度》规定的条件下养护7天。采用紫外/可见/近红外分光光度计(HITACHI,U-4100)测定试板的光学性能,可见光透射比为73.6%,遮蔽系数为0.71。图1给出了普通白玻和普通白玻+玻璃隔热涂料的透射光谱,玻璃隔热涂料的应用减少了可见光和近红外光范围内的透射率。
  尤其是在近红外光范围,透射率显著下降。太阳能的50%集中在可见光范围,在近红外光范围内约45%,室内得热从而得以减少,并且,近红外光范围内透射率的降低所减少的室内得热占主要部分。同时可以看出,在可见光范围,透射率的减少程度要少很多,因而此产品可以保证良好的室内采光。
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