9、一种可节省节能保温层投资而能满足设计和验收要求的外墙方案

一种可节省节能保温层投资而能满足节能设计和验收要求的外墙方案邓天宁教授级高工一、本涂料研究的目的和社会意义•建筑节能是我国及世界的一大社会可持续发展的主题，目前我国已建成的建筑物90%是不节能的。《绿色建筑设计标准》及《节能建筑设计规范》已于近年出台并强制执行，建筑节能将是空前的重视和具有广阔的市场空间。•节能建筑的措施很多，但对于南方冬暖夏热地区的外墙和屋面的节能方法很少，特别是外墙墙体，这地区影响建筑节能的主要原因为太阳的辐射造成建材吸热后发射红外能至室内，使室内升温，造成空调能耗。•解决此问题的手段有两种：一为保温，二为反射隔热。但使用保温砂浆或泡沫板等保温材料其副作用大且造价高，其副作用是外墙脱落、漏水、开裂等；而用LB-30装饰、隔热、节能、防水建筑涂料就可使节能达到规范设计的要求，且价格便宜、做法简单安全，并且还复合了防水和装饰功能在其中。外墙、屋面涂了LB-30比不涂LB-30，可节约空调能30～50%，满足节能建筑的要求。一、本涂料研究的目的和社会意义•目前针对我国南方，特别是沿海地区建筑物外墙开裂漏水现象极其严重，建筑外墙漏水占漏水投诉总量的60%～70%，如：广东省沿海地区建筑物东南向外墙90%有漏水现象。而目前外墙防水的材料和手段很有限，这是因为外墙防水由于是立面，且在防水层上还要做装饰，所以不可能选择延伸率高的防水材料，只能选择刚性或韧性材料做外墙的防水材料，但外墙的裂缝由于温差使裂缝显活性，这样就使得刚、韧性材料的不满足了。•在尝试过应用不少方法和材料后都不能凑效，无法根治外墙漏水这个顽症，以致外墙漏水成为建筑的一大难题。建筑物外墙开裂漏水的主要原因是不同材料的交接缝或同一种材料的裂缝（如混凝土墙和砖墙），由于外墙和屋面受日照的温差或冬夏的温差影响，材料的冷缩热胀系数不同而至交接缝或裂缝开裂造成漏水。•使用LB-30可使外墙和屋面建材的日照或冬夏的温差减少20℃，从而使得外墙的不同材料接缝和裂缝的宽度减少80%，裂缝的数量产生减少60%以上，而且即使还有裂缝和接缝，LB-30涂层还可用优异的延伸率（达480%）、高的拉伸强度和不透水性达到基面开裂而不漏水不见缝的目的。0.3mm厚的LB-30涂层可动态抗裂1mm宽的墙体基面裂缝或接缝。一、本涂料研究的目的和社会意义目前外墙普通装饰性涂料有如下的缺点：①耐久性差，易老化起皮脱落；②色彩保持率低；③弹性低，外墙开裂则涂料就开裂；④耐沾污能力差、粘尘色旧而脏；⑤涂料的防火性能差。而如果能解决沾污能力和色泽光鲜问题则可用氟碳涂料，但氟碳涂料弹性低易开裂且价格高。能否研究一种兼顾以上所有缺陷且经济的涂料？这就是本研究的重大成果。一、本涂料研究的目的和社会意义•目前和未来建筑的重要追求是建筑节能环保，减少热污染，其主要手段是把建筑外墙和屋面的太阳能热辐射隔绝。混凝土、砂浆、砖石及钢材等是热容量很高的吸热材料，作为外墙或屋面的建筑材料，白天阳光直接照射在建筑物上，太阳能的辐射热被吸收贮存在此，晚上被“加热”的建筑物开始辐射散发出热能，产生城市热岛效应，这就是城市市区气温比郊区要高出2℃～3℃的缘由，造成热污染城市生态环境的“公害”，若城市建筑物表面涂刷本成果的隔热建筑涂料，就能减少建材表面太阳能吸收率80％，解决城市混凝土森林造成“热岛效应”，对净化城市生态环境有着重大社会意义。一、本涂料研究的目的和社会意义•此成果在建筑的外墙和屋面或内墙使用，在钢铁、混凝土或砂浆、金属、木材、塑料等建材表面均可使用。冬季可节约取暖能源，夏季可节约空调电能，在北方冬冷夏凉地区的建筑物内墙使用可节约采暖能源30%左右，所以具有重大的社会经济效益。•此外本成果的意义还在于节约建筑成本，众所周知，建筑物按规范做外墙防水工程和做外墙装饰工程要花两项工程费用，如果要做外墙保温层那就要三项层次的成本，本成果就是要将外墙装饰层复合防水、保温功能合三为一，使防水、装饰、保温工程简化为由一层LB-30装饰、隔热、节能、防水建筑涂料来完成，起码节约二笔工程费用。•所以LB－30装饰、隔热、节能、防水建筑涂料是新一代功能性建筑材料，其功能特性将广泛应用于建筑行业，满足当前建筑行业对多功能建筑新材料的需求，其社会意义更为巨大。二、本涂料的研究结果•本涂料产品为一种同时符合国家、行业标准的装饰、隔热、防水涂料，其研究的创造性成果为：能同时达到目前国内装饰、防水、隔热、节能、环保、防火的不同行业的国家、行业标准规范，并能达到如下六种标准的优等品标准：①国家标准GB/T9755-2001《合成树脂乳液外墙涂料》②GB18582-2001《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》③GB8624-1997《建筑材料燃烧性能分级方法》④国家军用标准GJB2502-95《卫星热控涂层试验方法》⑤行业标准JC/T864-2000《聚合物乳液建筑防水涂料》⑥JC/T26-2002《外墙无机建筑涂料》二、本涂料的研究结果以往的建筑涂料也有用于或装饰、或隔热、或防水的，但是，在装饰、隔热、防水三个专业标准指标能同时满足的“三合一”装饰、隔热、防水功能涂料产品并没有发现。众所周知装饰、隔热、防水三个专业的产品标准要求指标往往是相互矛盾的。如：通常要满足合成树脂外墙装饰涂料标准：耐沾污性要求＜15%和耐洗刷性≥2000次的涂膜表面要相对硬、不能软，这就很难满足聚合物建筑防水涂料标准：断裂延伸率要大于300%的要求。又如：符合军工标准卫星热控涂层太阳吸收率小于20%、红外辐射率大于80%要求的隔热涂料，必须添加导热系数和反射率优良的粉体填料，从而使得涂膜达不到防水涂料要求的拉伸强度大于1.5MPa或断裂延伸率大于300%的标准。二、本涂料的研究结果此外，装饰涂料要求有多彩色的选择，这就影响达到卫星热控涂层的太阳吸收率少于20%的指标；要使涂料达到隔热标准就要加不少粉料，这样涂膜在0.3MPa、0.5h条件下达不到不透水性标准的要求；也达不到装饰涂料耐人工气候老化性、粉化指标。矛盾点就在于此，也是目前市场上标榜、号称同类的相似产品中，至今尚未有同行敢承诺同时满足防水、隔热、装饰、环保的国家或行业标准技术要求的原因，诸如此类的矛盾现由本技术研究来解决和统一。二、本涂料的研究结果即便是或装饰、或隔热、或防水的建筑涂料，以往在隔热方面达标厚度往往偏大（常常超过1mm），涂料的涂膜厚度少于0.8mm时的隔热功能难以保证。在建筑装饰或防水涂料方面，由于建筑物长年暴露于自然的环境中，风吹日晒雨淋对涂料的耐候性、耐水性、耐沾污性要求很高，现有的建筑涂料尚未发现同时具有隔热、防水作用，又具有多彩装饰性，具有良好的耐候性、耐水性、耐沾污性的多功能建筑涂料。三、本多功能涂料有别于同类涂料的特点和原理（一）节能、隔热功能•目前隔热涂料的隔热原理有三种，也就是说隔热涂料技术经过了三代原理：•第一种（第一代）为镜面、白度光反射隔热原理，即利用锡纸、金属矿粉、云母片、超白度矿粉等材料混在涂料中，反射太阳光而获隔热效果。•第二种（第二代）是由氧化硼等空心陶瓷微珠混合于涂料中。其一，用空心微珠的圆形结构来反射、衍射太阳光，减少基层太阳光吸收率（即公路标牌光反射涂料原理）；其二，用空心微珠中的珠内空气进行阻碍热传导，使太阳热阻隔于涂料中，但此原理条件之一是要求热阻涂层有一定厚度和导热系数高。目前市场上大多数的隔热涂料都是该原理。三、本多功能涂料有别于同类涂料的特点和原理•第三种（第三代）红外波长粒子反射原理，也是本研究技术的原理：其一，是在涂料中加入一种与太阳光波长度一致粒径的特殊反射粒子，在太阳光波的照射下，这些特殊粒子与太阳光波产生共振，共振使粒子的电子跃迁高能位，从而产生光波光能的反射和衍射作用，因此隔断热能进入基层。在太阳光波段中热能的95%集中在0.78～2.5μm波长上，我们找到这波段长度的粒子材料并级配放在涂料上；其二，找到一种材料，既是白色（反射率高）又是红外辐射率（放热）强的材料，而且是在大气窗口波长段上粒径的材料（众所周知黑色的物体吸热和散热都很快，即热吸收和热辐射都很大，而白色物体热吸收和热辐射均少），使得涂层中未被反射而吸收留下来的热能很快就释放在空气中，起放热至冷作用，这是很难做到的。现在市场上的隔热涂料很难达到红外辐射率大于90%以上的指标，一般只有60%～80%之间。三、本多功能涂料有别于同类涂料的特点和原理•以上第一个光波长度粒子共振反射太阳能原理可有效减少涂料调色和灰尘对反射太阳能的影响，从而达到复合装饰功能目的（见华工节能中心测试颜色衰减表）。因白度、镜面反射太阳光原理的涂料调色和灰尘对其隔热节能性能减弱明显，所以此类涂料不能真正复合装饰功能。第二个红外辐射（放热至冷）原理对比空心微珠阻热原理的优点在于涂层薄（0.1～0.2mm）而隔热效果可达阻热原理涂料的0.8～1mm厚涂层的效果，从而解决了隔热节能涂料高延伸率和耐洗刷性与隔热效果的矛盾。因为空心微珠阻热传导原理涂料里微珠粉体多、涂层厚、延伸率低、耐洗刷性低，不能满足装饰涂料标准。三、本多功能涂料有别于同类涂料的特点和原理（二）防水抗裂功能：（见检测报告）防水抗裂功能包括以下三种功能和原理：①涂层高的太阳光反射率和高的红外辐射率使得涂层下的建筑材料减少太阳热的吸收，从而减少基面建材的温差变形；由于减少了建材的温差变形，从而可减少不同建材界面开裂宽度和建材自身的温差胀缩造成的裂缝。在夏天太阳直照下，LB-30隔热涂料的底面温度差为20℃，则建材中的混凝土可减少20℃的温差，即在10米长度的建材中可减少0.3～0.5mm的冷缩热胀裂缝宽度，10米砖砌体可减少0.5～1mm裂缝宽度。三、本多功能涂料有别于同类涂料的特点和原理②涂膜高的延伸率和抗拉强度，使得0.3mm厚涂层下的墙体或屋面的裂缝开裂不超过有害裂缝宽度0.3mm时，可以遮盖而看不见裂缝和不漏水，以上二个功能特别适用一切外露防水涂层，如外墙防水等。③由于高的太阳光反射率和红外辐射率以及优良的防水性、致密性，使得涂层吸入红外线、紫外线、水份及臭氧等大大减少，从而使得涂层和涂层下的建材老化因素减少，提高涂层和被保护建材的寿命。众所周知，地球上空气中的物体主要受红外线、紫外线、臭氧三大主要老化因素影响而使用寿命大减。普通白色涂料的太阳光吸收率为50%，而本涂料为16%，减少了70%的紫外线和红外线吸收，从而达到抗老化、耐用的目的。三、本多功能涂料有别于同类涂料的特点和原理（三）装饰功能由于本涂料运用了纳米技术以及高的太阳反射率和红外辐射率，使得本涂料与一般的装饰涂料比较，具有如下特点：•①具有自洁能力，抗沾污性能强、耐洗刷性高，涂膜表面致密、憎水。（见检测报告）•②耐老化、耐侯性好、寿命长。（这是因为由于本涂料有高的太阳光反射率和红外辐射率）•③粘结力高、附着力强。•④由于本涂料具高红外反射辐射能力，所以防火等级高，达到国家建材防火等级标准B1级。（见防火检测报告）•⑤耐酸碱性能强，能达到耐腐材料B级。四、本涂料与国外同类或类似产品的技术指标比较•对比表一：主要技术参数指标与国内外同类先进技术的比较表•对比表二：各品牌涂料与LB-30隔热漆物理性能定性、定量检测结果表•对比表三：华南理工大学建筑节能研究中心对比测试报告——彩色隔热漆隔热效果定量对比测试表对比表一:主要技术参数指标与国内外同类先进技术的比较表1国内外同类产品名称主要技术参数指标美国APEXFG－5000隔热防水涂料加拿大PARA陶瓷绝热涂料广东星恒高效隔热防水瓷漆广东星阳涂料彩色隔热王LB－30装饰、隔热、防水涂料涂料外观胶状液体，无硬块胶状液体，无硬块胶状液体，无结块胶状液体，无硬块胶状液体，无硬块涂层外观正常正常色泽均匀，光亮细腻色泽均匀，平整正常固体含量120℃±2℃、恒重％686044.4—≥50涂层表干时间23℃、h2≤21≤2≤2耐水性23℃±2℃，去离子水浸泡，h，无异常16896969696耐碱性23℃±2℃，饱和Ca（OH）2溶液浸泡，h，无异常16848484848耐酸性，H2SO4浓度20%溶液浸泡，h，无异常————168对比