热反射隔热涂料研究分析及应用

　　太阳的核心区域半径是太阳半径的1/4，约为整个太阳质量的一半以上。太阳核心的温度极高，达到1500万℃，压力也极大，使得由氢聚变为氦的热核反应得以发生，从而释放出极大的能量。这些能量再通过辐射层和对流层中物质的传递，才得以传送到达太阳光球的底部，并通过光球向外辐射出去。太阳辐射能对建筑物的热环境和能耗有着十分重要的作用。根据波长的长短，太阳光可以分为紫外线、可见光和红外线。紫外线的波长小于400nm，约占太阳总能量的5%。可见光波400~760nm，约占太阳总能量的45%。而红外线的波长大于760nm，约占太阳总能量的50%。可见，太阳能主要集中于可见光区和红外区。太阳光是太阳上的核反应“燃烧”发出的光，经很长的距离射向地球，再经大气层过滤后到地面，穿越大气层后到达地面的太阳光中红外线能量居多大约占总能量的55%，次之是可见光约占45%，紫外线占1%以下。太阳给地面照射15分钟的能量，就足够全世界使用一年，人类直接利用太阳能主要有太阳能集热、太阳能热水系统、太阳能暖房、太阳能发电等方式。但是，太阳光照射我们人类的特定的某种物体上，持续的太阳热也会造成一定危害，夏天，建筑、油罐油库、粮仓、厂房车间这些物体上，长时间照射太阳光，物体内部温度会生高，给在物体内部的人、油品、粮食、机器设备会带来一定危害，如果温度达到一定界限是，还会产生极大的破坏。
　　
　　太阳辐射热通过向阳面，特别是东、西向窗户和外墙以及屋面进入室内，从而造成室内过热。因此这些部位也是建筑物夏季隔热的关键部位。而外墙外隔热保温已成为建筑节能的主产品。对于热工设计时以保温为主的地区，如严寒地区和寒冷地区，外墙外保温不仅合理，而且适用，发展较快。而对于热工设计时一般只考虑隔热的夏热冬暖地区，或热工设计时以隔热为主的夏热冬冷地区，目前的一些外墙外保温存在进一步完善的空间。根据房屋围护结构太阳辐射热平衡方程，针对不同地区的气候特点，合理选择和使用志盛威华ZS建筑外墙隔热保温涂料，组成复合体系，既保温又隔热保温，达到室内热环境舒适和节能降耗的目的。北京志盛威华化工有限公司防晒隔热涂料是集反射、辐射与空心微珠隔热与一体的新型隔热降温涂料，涂料能对400nm--2500nm范围的太阳红外线、可见光和紫外线进行高反射，不让太阳的热量在物体表面进行累积升温，涂层又能自动进行热量辐射散热降温，把物体表面的热量辐射到太空中去,降低物体的温度，即使在阴天和夜晚涂料也能辐射热量降低物体表面温度,同时在涂料中放入导热系数极低的空心微珠隔绝热能的传导，即使在大气温度很高时也能隔住外部热量向物体内部传导，隔热涂料三大功效保证了涂刷涂料的物体隔热降温，确保了物体内部空间能保持持久恒温的状态。

　　太阳的光谱波长0.2～4μm，其中可见光区占50％，红外区占43％，紫外区仅占7％，99％的能量集中在波长0.2～3μm；最大辐射能量位于波长0.475μm。太阳辐射光谱不是严格连续光谱，其中有两万多条吸收暗线。

　　太阳辐射光谱

　　太阳常数值是1368瓦/米2。如果将太阳常数乘上以日地平均距离作半径的球面面积，这就得到太阳在每分钟发出的总能量，这个能量约为每分钟2.273×10^28焦。（太阳每秒辐射到太空的热量相当于一亿亿吨煤炭完全燃烧产生热量的总和，相当于一个具有5200万亿亿马力的发动机的功率。太阳表面每平方米面积就相当于一个85000马力的动力站。）而地球上仅接收到这些能量的22亿分之一。太阳每年送给地球的能量相当于100亿亿度电的能量。太阳能可以说是取之不尽、用之不竭的，又无污染，是最理想的能源。

　　物体在太阳下受热平衡热方程

　　太阳下物体辐射率和发射率表：

　　 　　ε是表面的黑度或发射率，该值取决于物质种类、表面温度和表面状况，与外界条件无关，与颜色无关关系不大。磨光的铝表面的黑度为0.04～0.06,氧化的铝表面的黑度为0.2～0.3，各种油漆表面的黑度为0.92～0.96，雪的黑度为0.8。
　　
　　颜色只与可见光吸收相关，与红外辐射无关，夏天人们穿浅色的衣服降低太阳光中的可见光辐射吸收。因此终端内部可以随意涂敷各种颜色的漆。
　　
　　对于某些光谱带，如8~13.5μm，存在大气窗，即大气中二氧化碳和水蒸气等对这些光谱带的光是不吸收的，它们会无阻碍地通过大气，而被发射至大气外层。这不仅有利于隔热，还对解决热岛效应有好处。
　　
　　比如说，夏天涂膜外表面温度为47℃，则对应最大光谱辐射力的波长约为9.06μm，因此发射的红外线基本在8~13.5μm光谱带范围内。关键是提高在该波段的发射率。
　　
　　外表面涂膜的发射率越高，向室内传导的热量也就越少，降温能耗就越低，即越节能。热反射隔热涂料是涂料涂层通过反射太阳光的热量，来达到物体隔热降温效果。北京志盛威华化工有限公司是一家专业的研究隔热涂料的大型公司，结合中国市场的实际情况，针对性的推出了ZS-222热反射隔热涂料，是针对中国国情的建筑外墙隔热涂料，涂料涂层对太阳热反射率可以达到90%，夏天时涂层降温可以达到15℃以上，空间温度可以降低3℃-10℃，而且太阳光越强越热，涂层降温温差就越明显。ZS-222志盛隔热涂料涂层光滑自洁，长久保持涂层的高效热反射性。涂料属于水性环保涂料，各项性能指标处于国内领先水平，在石化、运输、建筑等民用与工业领域具有极高的应用领域，能够满足物体的隔热降温、节能降耗等要求。
　　
　　ZS隔热涂料性能特点：
　　
　　①高热反射性：ZS-221威华防晒隔热涂料热反射率90%，能对太阳光进行高反射，不让太阳的热量在物体表面进行累积升温。
　　
　　②热辐射性：ZS-221志盛防晒隔热涂料加入了高辐射物质，能迅速把物体表面残留的热量辐射到太空中去，进一步降低物体的表面温度。
　　
　　③低导热性：ZS-221防晒隔热涂料中放入导热系数极低的纳米空心微珠，隔绝热量在物体内部的传递。
　　
　　④热量屏蔽性：ZS-221防晒隔热涂料里加入碳化物等无机热屏蔽。

　　热量屏蔽性分析

　　表面采用浅色涂料或专业防太阳辐射涂料，降低表面的太阳辐射（0.4～1.5μm）吸收比——降低夏天或白天的太阳辐射带来的温升；2.表面提高自身发射率——提高冬天或夜晚的表面辐射散热能力；
　　
　　表面 放置方式 厚度δ
　　
　　mm 吸收比α 太阳辐射强度G
　　
　　W/m2 ht*W/m2•K 热流密度qW/m2 温差ΔT**
　　
　　℃
　　
　　灰色PU夹芯板 悬空 75 0.4 800 15 6.5 20.9
　　
　　白灰PU夹芯板 悬空 75 0.3 800 15 4.9 15.7
　　
　　黑色PU夹芯板 悬空 75 0.97 800 15 15.9 43
　　
　　氧化的钢板 悬空 2 0.9 800 15 360.0 24.0
　　
　　灰白油漆钢板 悬空 2 0.3 800 15 120.0 8.0
　　
　　防辐射涂料钢板 悬空 2 0.15 800 15 60.0 4.0
　　
　　氧化的钢板 下方绝热 2 0.9 800 15 0.0 42.0
　　
　　灰白油漆钢板 下方绝热 2 0.3 800 15 0.0 16.0
　　
　　防辐射涂料钢板 下方绝热 2 0.15 800 15 0.0 8.0
　　
　　氧化的钢板 悬空 2 0.9 1120 15 504.0 33.6
　　
　　灰白油漆钢板 悬空 2 0.3 1120 15 168.0 11.2
　　
　　防辐射涂料钢板 悬空 2 0.15 1120 15 84.0 5.6
　　
　　氧化的钢板 下方绝热 2 0.9 1120 15 0.0 67.2
　　
　　志盛隔热涂料 下方绝热 0.3 0.1 1120 15 0.0 45
　　
　　防辐射涂料钢板 下方绝热 2 0.15 1120 15 0.0 11.2
　　
　　物体表面温度和表面发射率存在差异，实际表面总传热系数会有不同，表中温差仅做为对比参考
　　
　　物体表面对太阳辐射的吸收比，是表面温升的主要因素。
　　
　　薄层隔热反射涂料的隔热原理主要是因热反射率高，有效地降低辐射传热和对流传热。要达到高的热反射率，必须选用高折光系数的颜料，涂膜颜色选用白色或浅色比较容易达到，或采用光谱选择性材料配成一定颜色。配制有色隔热反射涂料的关键之一是选择较低吸收率的黑色颜料。美国军标规定深色漆反射率在50%以上。建设部《建筑反射隔热涂料》(讨论稿)对建筑反射隔热涂料的隔热性要求。志盛威华隔热涂料这种产品现已用于海上钻井平台，油罐，石油管道，建筑业的钢结构屋顶和玻璃幕墙等，降低暴露在太阳热辐射下装备的表面温度和内部温度，改善工作环境，提高安全性等。
　　
　　反射隔热涂料可单独使用，也可与其他多孔保温材料配合使用如作为外墙外保温的配套材料，尤其是用于夏热冬冷和夏热冬暖地区，构成高反射和低传热结构，达到既隔热又保温的效果。该涂料可刷涂和喷涂施工。
　　
　　阻隔性隔热保温涂料
　　
　　阻隔性隔热保温涂料是通过低导热系数和高热阻来实现隔热保温的一种涂料。应用最广泛的阻隔性隔热保温涂料是复合硅酸盐隔热保温涂料。这类涂料是20世纪80年代末发展起来的，有不同的产品名称，如复合硅酸镁铝隔热涂料、稀土保温涂料、涂覆型复合硅酸盐隔热涂料等。它是由无机和(或)有机粘结剂、隔热骨料(如海泡石、蛭石、珍珠岩粉等)和引气剂等制成的保温涂料。
　　
　　该类涂料的性能要求可参见GB/T17371—1998《硅酸盐复合绝热涂料》。复合硅酸盐隔热保温涂料虽然导热系数较低，成本也低，但干燥周期长，抗冲击能力弱，干燥收缩大，吸湿率大，粘结强度低、装饰效果较差等。这类涂料目前主要用于铸造模具、油罐和管道等的隔热。志盛威华ZS-1耐高温隔热保温涂料是太空节能隔热保温涂料的一种(志盛节能隔热保温涂料包括高温型和常温型)，为世界首创，涂料为无机单组分，无任何异味。采用志盛威华特制高温溶液，耐温幅度1800℃，防火阻燃，A级防火，可以长期使用在窑炉火焰中隔热保温，导热系数都只有0.03W/m.K，能有效抑制并屏蔽红外线的辐射热和热量的传导，隔热抑制效率可达90％左右，可抑制高温物体的热辐射和热量的散失，对低温物体可有效保冷并能抑制环境辐射热而引起的冷量损失，也可以防止物体冷凝的发生。
　　
　　这种涂料目前还不能用于外墙外保温。将来通过改性，预期可用于外墙外隔热系统，防止太阳的辐射热和传导热，给我们的生活带来负面影响。
　　
　　材料的使用，是解决太阳的热的好方法之一，但是有些情况下要预防太阳的热，决绝好热的负效应。
　　
　　减少太阳辐射
　　
　　（1）阻挡阳光的直射和反射（遮阳篷等）
　　
　　（2）选用浅色或白色的表面涂料
　　
　　（3）表面尽可能光洁
　　
　　（4）表面使用对太阳辐射低吸收比的涂料（测试需在实际烈日下或能够真实模拟太阳辐射的波长和分布情况，否则测试结果不可靠）
　　
　　减少环境二次辐射
　　
　　（1）避免或远离环境二次辐射源（避免或降低环境高温）
　　
　　（2）隔热板或隔热蓬
　　
　　（3）选用红外吸收比低的表面涂料（实际环境中的二次辐射大都是红外辐射，与太阳辐射的波长和分布情况不一样，能减少太阳辐射的表面对红外辐射不一定有用）。
　　
　　增强自身辐射
　　
　　表面采用高发射率的材料或表面处理，减少太阳的热辐射热。综合上述，人类应技术创新，充分把太阳光热利用好，解决好，让太阳光热更好的利用到人类的生活、生产中去，跟好的为人类服务。资料由北京志盛威华公司提供。