隔热保温涂料添加剂—盈速粒（INSULADD）产品性能

隔热保温涂料添加剂—INSULADD的节能效果的研究

　　建筑物的隔热保温是节约能源、提高建筑物使用功能的重要途径。目前我国城镇建筑面积约160亿㎡，采暖用能消耗约1.5亿吨标煤/年，相当于我国非发电用煤的16%～18%，建筑运行过程用电量4500～5000亿度/年，为我国发电总量的22%～24%。这些现有建筑基本是高耗能建筑。由于我国建筑维护结构（内外墙体、屋顶、门窗）等隔热保温性能较差，几乎三分之二的采暖及空调用能都浪费了。随着城市化进程率的不断提高，到2020年我国城镇新建筑估计到达150亿㎡, 将会给我国能源供应系统带来巨大的压力，也成为减少我国CO2排放量的重要障碍。
　　
　　 与气候相近的发达国家相比，我国单位建筑面积能耗是发达国家的2～3倍。即便是执行了节能标准的建筑，其能耗与相同气候条件的西欧或北美国家相比，单位建筑面积要多消耗50%～100%的采暖能量，而且舒适性较差。因此，建筑节能已成为一项刻不容缓的任务。我国已将建筑节能作为国家的基本国策。

1．建筑隔热保温涂料的种类
　　根据传导、对流和辐射三种热传导机理，可以分为阻隔型，辐射型和反射型三类。它们的隔热保温机理不同，应用场合和所得到的效果也各不相同。

　1.1． 阻隔型涂料的绝热机理是通过涂料的高热阻和厚度（5-20mm）来实现隔热。由于存在自身材料结构带来的许多缺陷，这类隔热保温涂料较少用于外墙涂装。

　1.2 ．辐射型涂料的机理是通过辐射的形式把建筑物吸收的太阳光热量发射到空气中，阻挡了热能的传递，减少了建筑的热量，从而达到隔热节能的效果。这类涂料的实际应用目前国内仅是在冶金、炼钢系统的工作服以及红外辐射窗帘布等方面，在建筑绝热领域中的应用尚处于研究阶段。

　1.3 ．反射型涂料的基本原理是通过涂膜的反射作用将太阳光中的可见光和红外辐射反射到外部空间，避免建筑自身因吸收辐射导致围护结构温度升高。

　1.4． 上世纪 90 年代，美国国家航空航天局 (NASA)为解决航天飞行器传热控制问题，研发了一种新型太空绝热反射涂层。该涂层是由一些悬浮于惰性乳胶中的微小陶瓷中空颗粒构成，这种材料本身具有高反射比、高辐射率（发射率）、低导热系数、低蓄热系数等热工性能，在宇航领域发挥了卓越的隔热功效。

2. 反射/发射型隔热涂料在建筑工程领域中的应用
     　 主要应用于隔热场合，即在外围护结构的表面采用高反射性隔热涂料，能够减少建筑物对太阳辐射热的吸收，阻止建筑物表面因吸收太阳辐射导致的温度升高，减少热量向室内的传入。这种涂料的使用还能够解决外墙外保温系统所带来的裂、渗和涂膜老化迅速等新问题。随着今后建筑节能的全面展开，其应用将会受到重视并得到更多的应用。

3．隔热保温涂料在中国尚未普及使用的原因
　　目前，这种涂料在中国建筑领域的应用还处于起步阶段。尚未普及的主要原因是 (1）《建筑反射隔热涂料》标准刚发布；（2）隔热保温涂料对建筑节能的影响缺乏科学分析和试验数据；（3）性能相对较好的隔热保温涂料价格偏高。对于住宅建筑而言，通常难以接受。

4. 隔热保温涂料的市场前景
　　适合于我国的夏热冬暖，夏热冬冷，以及严寒和寒冷等地区。保守估计，未来13年内隔热涂料在夏热冬冷和夏热冬暖的市场容量将达47亿㎡。此类涂料对严寒和寒冷地区的室内保温也提供了效果确定、施工方便的墙面涂料。总市场容量估计远远超出了60亿m2。

5. 盈速粒 (INSULADD) 来源
　　技术源自美国国家航空航天局 (NASA), 在20世纪90年代为了解决航天飞行器传热控制问题而研发的一种新型太空绝热反射瓷层，该瓷层材料是由一些悬浮于惰性乳胶中的微小陶瓷中空颗粒构成，这种材料是本身具有高太阳反射比、高半球发射率 （高辐射率）、低导热系数、低蓄热系数等热工性能的环保材料，这种绝热反射材料在国外经历了由航天领域，到工业及建筑业的转变，同时也由厚层向薄层的技术转变。目前在世界各地建筑和工业设施中得到了越来越多的应用。

6. 盈速粒的节能效果和使用优势
　　盈速粒是经过级配的中空陶瓷微粒。它是一种涂料添加剂，可以与任何一种内外墙涂料、屋顶涂料和工业涂料混合，使涂料具有良好的隔热保温性能。将含有盈速粒的涂料涂于建筑的内外墙面，在建筑物内外表面将形成极薄的中空瓷层，构成有效的热屏障。

　6.1 ．在夏季，外墙面的盈速粒可以以83%以上的反射比反射太阳的热辐射，同时又以87%以上的半球发射率将吸收的大部分热量发射出去，有效地降低建筑外表面的温度，从而降低室内的热。

　6.2 ．在冬季，内墙面的盈速粒将室内的辐射热反射回室内，同时以较高的发射比将内墙面的热辐射到室内，从而降低室内向室外的传热。

　6.3． 盈速粒具有优良的防水、 防潮、防腐蚀、防紫外线老化、耐酸碱、耐盐雾等性能，材料无有害物质成分，其固化物含量高，延展性、附着性好，施工简便，使用寿命长。它与墙体、金属、木制品等基底有较强的附着力。可直接喷涂于任何表面，无化学作用。附着力强。

　6.4．盈速粒的优势之一是可以作为任何涂料的填料，对涂料本身没有特殊要求，这一特点为盈速粒的广泛应用提供了保证。不同颜色涂料的热反射性能是不同的，颜色越浅太阳热反射率越高。因此，对于普通涂料而言，若希望其具有较高的太阳热反射比，需选择颜色较浅的涂料。然而对于深色涂料而言，参入盈速粒，可以大大降低其太阳热吸收率。

　6.5 ．目前新制定的《建筑外表面用热反射隔热涂料》标准中，要求太阳反射率不低于83%, 半球发射率不低于85%。这说明高半球发射率和高太阳反射比是隔热保温涂料的基本特性。这两个指标的高低将决定涂料的整体隔热保温效果。盈速粒的特点之一是其经优化的微珠粒径级配，加之其具有89%的材料本身半球发射率，当涂刷两层时，即可达到理想的隔热效果。因此，从节能、环保、省工、经济的角度综合考虑，使用盈速粒时，涂刷两遍将达到综合最佳效果。

7. 美国Geoscience公司的实验报告
　　2003年，美国国家科技标准署认可的Geoscience公司对盈速粒用于外墙和内墙的等效热阻进行了分析。

　7.1． 外墙外表面 - Geoscience公司分别对涂含有盈速粒的涂料和涂普通涂料的外墙进行了测试，结果是前者的外墙表面温度比后者的外墙表面温度低11.1oC，热流减少31.9%。这一温差导致的热流减少可以等效为热阻的增加。经过反复校对 (try and error)，这个热流量的减少相当于在R=12的墙体上增加了R=6 hr·ft2· oF/Btu (1.06 m2•K/W) 的保温隔热材料。美国典型外墙的R值为12 hr·ft2·oF/Btu（2.11㎡·K/W），外墙外表面使用盈速粒涂料后，等效热阻为R=18 hr·ft2·oF/Btu（3.17㎡·K/W），墙体的隔热效果提高了33.3%。如果用K值表示，盈速粒的等效K值为0.94W/(㎡·K)（我国夏热冬暖和夏热冬冷地区，外墙K值要求不超过1.5，北京地区外墙K值要求不超过0.6）。

　　下表给出了与盈速粒热阻等值的常用保温材料厚度和它们的材料参考价格。加了盈速粒的涂料所带来的等值热阻相等于35～49mm厚聚苯板的等值热阻。而盈速粒的材料价格则是聚苯板价格的1/4～1/10。 这个还不包括聚苯板在将来撤除时造成的垃圾处理的环境问题。

盈速粒与常用保温材料热阻值厚度以及物理性能比较       表4-2

   7.2．外墙内表面 - Geoscience 公司的测试结果是，外墙内表面涂有盈速粒涂料与普通涂料相比，热流减少17.3%，总热阻增加6.3%。

8. 红外线摄影的直观效果
　　利用红外线摄影可以直接观察到建筑内表面添加盈速粒涂料的保温效果。在2007年6月份在美国佛罗里达州一栋高层住宅的顶楼公寓里使用普通照相机和红外线照相机拍摄的两组照片中，仅从测温的一点来观察，盈速粒使用前后的温差为摄氏3.8度（华氏6.8度），充分肯定了盈速粒的效果。

9. 盈速粒用于我国不同气候区建筑的节能贡献分析

　9.1．报告中采用的是动态模拟方法，分析了盈速粒对全年能耗的影响。

　9.2 ．分析中使用的标准包括：（1）夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准（JGJ75-2003），（2）夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准（JGJ134-2001），（3）民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）（JGJ 26-95），（4）中国生态住区技术评估手册（第四版）。

　9.3．采用了清华大学的住宅建筑热环境模拟工具包DeST-h软件。该软件模拟计算外墙使用盈速粒涂料时，在广州，上海，和北京不同气候区域，对一栋三层楼的建筑（建筑模型A）和一栋十八层楼的公寓建筑（建筑模型B）所带来的节能计算和分析。计算表明，在外墙使用盈速粒涂料后，对于不同气候区的建筑，可降低全年累计冷负荷9%～18%。太阳辐照密度越高、建筑体形系数越大，盈速粒涂料的节能效果越显著。由于外墙内表面使用盈速粒涂料，可降低热量散失，也适宜在寒冷和严寒地区应用。

　9.4．广州地区
 　- 建筑模型A（使用了三种计算模式）

　a.  基础住宅:
　-- 外墙和屋顶使用盈速粒涂料，比使用普通涂料全年冷负荷降低14.7%。

　-- 由于基础建筑外窗性能较差，致使全年冷负荷较高。如果在盈速粒涂料的同时，改善外窗性能（k = 4.7w/m2·k）和综合遮阳系数（Sw = 0.5），则与基础建筑相比，全年累计冷负荷指标降低41.16%。

　-- 在选用k = 4.7w/m2·k 和综合遮阳系数Sw = 0.5外窗的情况下，即使外墙和屋顶性能仍按基础建筑设定，只要使用盈速粒涂料，则全年累计冷负荷比节能建筑还低12.69%。

　b.  实际案例建筑:
　　使用盈速粒的建筑在外墙厚度减少50mm，且不采用7mm聚苯颗粒外保温，屋顶未采用22mm隔热保温挤塑聚苯板的情况下，全年累计冷负荷仍比实际案例建筑减少14.67%。

　c.  节能建筑:
          使用盈速粒涂料降低了全年累计冷负荷9.07～ 16.60%。
　　
　 - 建筑模型B
　 　 使用盈速粒涂料减少建筑物的全年累计冷负荷8.80 ～11.51%
 

　9.5．上海地区
　- 建筑模型A
　　使用盈速粒涂料减少建筑物的全年累计冷负荷14.0 ～ 18.0%
　
　 - 建筑模型B
　　使用盈速粒涂料减少建筑物的全年累计冷负荷9.75%

　9.6．北京地区
　- 建筑模型A
　使用盈速粒涂料减少建筑物的全年累计冷负荷9.43%

　- 建筑模型B
　　使用盈速粒涂料减少建筑物的全年累计冷负荷6.3%

　　9.7． 在分析的过程中我们得到的结论是这个模拟工具包不适合对盈速粒这种反射/发射型保温材料在外墙内表面使用时的功效作出适当的评估。也就是说盈速粒涂料用于内墙的冬季保温节能效果目前还没有一个适当的计算软件。因此我们只有采用直观的方法来观察它的使用效果，诸如前面第8点里提到的使用红外线摄影的温差观察。虽然到目前为止我们很难将这个效果精确地量化，它的节能作用是不可否认的。

10．盈速粒的实用案例
　　盈速粒节能效果从美国民间为时两年对上百家使用盈速粒的用户收集的月供电燃费的分析中达到了决定性的验证和肯定。从报告列举的案例中，它为用户节省了15～25%的月电燃费。

11. 盈速粒在世界各地的工程项目
　　过去10年里盈速粒在世界各地各种不同的建筑中有着广泛的应用。这些国家包括美国 (U.S.A), 印度（India）, 伊朗（Iran）, 日本（Japan）, 科威特（Kuwaiti）, 毛里求斯（Mauritius）, 沙特阿拉伯 (Saudi Arabia), 新加坡(Singapore), 韩国 (South Korea), 阿联酋 (UAE), 英国 (U.K.).

12．使用盈速粒的经济分析
　　每9公斤涂料加1公斤盈速粒可以涂刷35平米的墙面，墙面面积约18~25元/m2　（按照底漆一遍，面漆刷两遍的施工）。如果考虑每增加一公斤盈速粒的投入，就相对减少一公斤原涂料的投入。这样由于添加盈速粒所增加的每平米价格还应减去相对的一部分原涂料价格。在增加原涂料隔热保温效果的前提下，如果原涂料价格高于盈速粒价格的话，它的最终总成本是该有所下降的。
　　
　　 在工程项目的实际应用上，使用盈速粒涂料还有着顶替现有的保温体系并达到更高度节能的效果。正如以上第10点里提到的例子，盈速粒的使用不但在营建上节省了相当程度的经费，并且也减少了建筑物维护上的需求。也为建筑物全年提供了超过现有保温体系15%的节能效果。

13. 旧房改造
　　旧房的改造是一项艰巨的工程，使用传统聚本板的外墙内，外保温，施工难度大，费用高。采用添加盈速粒的涂料不仅大大减少了改造费用，且施工方便，工期短，给居民的生活和工作带来最少的不便。随着我国经济快速发展，居室装修已成为人们提升生活品质的一个重要活动。当盈速粒这样经济，适用，节能效果十分明显的节能产品进入市场，使老百姓能够买得起，用得起。亲身感受到使用节能产品带给他们自身的经济效益。