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    2. 技術前沿

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      隔熱保溫粉末涂料在建筑鋁型材噴涂工藝的利用

      發布日期:2021-08-03 12:34:18瀏覽次數: 606 金屬3D打印服務

       隔熱保溫粉末涂料在建筑鋁型材噴涂工藝的利用

      媒介 :

      我國綠色建筑正在蓬勃成長 ,財務 部、住房和城鄉扶植 部結合 發布了《關于加速 鞭策 我國綠色建筑成長 的實行 定見 》,初次 以正式文件情勢 提出我國將來 綠色建筑的成長 方針 ,明白 到2021年,我國綠色建筑占新建建筑比重跨越 30%。

      據報道 ,今朝 在我國400多億平方米既有建筑中,90%以上屬于高耗能建筑。我國是個能源消費年夜 國,又是一個能源欠缺 年夜 國,建筑節能迫在眉睫 。在高耗能建筑中,門、窗的能耗占了近50%,所以,建筑節能的關頭 是門窗[1]。若是 將現有門窗節能提高到40%,則每一年 可節儉 煤炭1.56億噸,節儉 費用249.6億元,少向年夜 氣排放塵埃 7000萬噸。同時,削減 年夜 量有害氣體排放,對減緩 年夜 氣污染和庇護 生態情況 具有主要 意義。是以 ,采取 新型隔熱、保溫門窗,并對現有建筑門窗進行節能革新 ,是我國能源情勢 的客不雅 要求,也是庇護 情況 ,削減 年夜 氣污染的主要 行動 。

      一 建筑高能耗發生 的緣由

      1.太陽光的影響

      太陽既是自然 的光源又是自然 的熱源,它時時刻刻 以巨年夜 的光和熱向周圍 輻射,太陽光要幾經周折才能達到 地球概況 ,透過年夜 氣直接達到 地球概況 的年夜 陽輻射能稱為直達輻射量S。這類 直達輻射量現實 上僅占太陽總輻射能的27%。直達輻射能S可用下式暗示 :

      S=wf(a,b)∮(s.n)

      式中:f(a,b)為年夜 氣透射狀況

      ∮(s.n)為天空晴朗水平

      據測算,我國太陽平均總輻射量為1.3卡/c㎡ ?min,亞熱帶地域 的總輻射量為1.8-1.9卡/ c㎡ ?min。

      圖1顯示入射太陽輻射的波普

      太陽光譜能量散布 :

      光譜

      波長(納米)

      占輻射能,%

      紫外光

      290-400

      5-7

      可見光

      400-700

      40

      紅外光

      >700

      53以上

      可見,太陽輻射能50%以上是近紅外輻射。這類 輻射與建筑物室內的彼此 感化 遵守 兩個道理 :一是建筑門窗起首 接收 輻射熱,然后再以熱量轉移(熱傳導、熱對流)的方式將熱量傳遞到室內,而使室內溫度上升;二是近似 于“溫室效應”,當輻射光直接經由過程 門、窗進入室內時,由于玻璃是熱的絕緣體,就會使得室溫逐步 上升。為了保持 室內的舒適度,就勢需要 開空調降溫。

      2.溫差太年夜 發生 的影響

      前面提到的是太陽能直接輻射致使 室內溫度升高是造成建筑物高能耗的一個緣由 ,而太陽能間接影響是引發 建筑物室表里 溫差年夜 而造成建筑高能耗的另外一 個緣由 ,主要表示 就是冬冷、夏熱。在北方嚴寒 的冬季,室外溫度最低可達-50℃以下;而我國的夏日 ,特別 是南邊 高溫延續 時候 長,氣溫高,最高可達40℃以上。由于我國傳統建筑絕年夜 部門 沒有采納 隔熱、保溫辦法 ,冬季取暖不但 耗損 年夜 量煤炭、自然 氣和電力,并且 造成嚴重的年夜 氣污染。而夏日 制冷則直接耗損 電能,這就是我國建筑高能耗的底子 問題地點 。所以,建筑物的隔熱保溫,不但 合用 于夏熱冬暖地域 、夏熱冬冷地域 ,也合用 于夏日 陽光強烈地域 等。

      二.隔熱保溫是建筑節能的必選路子

      綠色建筑,是指可以或許 知足 我國2006年發布的《綠色建筑評價尺度 》,即建筑物在全壽命周期內,最年夜 限度的實現節能、節地、節水、節材并庇護 情況 和削減 污染。綠色建筑與一般建筑分歧 的地方 在于:綠色建筑將奉行 當地 材料,建筑氣概 將跟著 天氣 、自然資本 和地域 文化的分歧 而顯現 出分歧 的風采 。

      門窗在建筑中是保溫的虧弱 環節,據介紹,建筑門、窗能耗約占建筑圍護布局 能耗的50%,是建筑總能耗的25%。而綠色建筑可實現建筑節能達50%~60%。兩部委曾下發通知,操縱 三年擺布 時候 ,對全國規模以上門窗企業進行“節能機能 ”標識,只有獲得此標識的門窗產物 ,方可用于綠色建筑和現有建筑的節能革新 。

      三.建筑鋁型材門、窗用隔熱保溫粉末涂料的近況 和將來 成長

      1.隔熱保溫基來源根基 理

      我們知道,物體內和物系之間只要存在溫差,熱量就會從高溫處向低溫處傳遞,簡稱傳熱。熱量傳遞有三種方式:a.熱傳導(導熱)b.熱對流c.熱輻射。從熱量傳遞的方式可知,隔熱保溫基來源根基 理有兩條:(1)熱反射;(2)熱隔阻

      (1)關于熱反射:現實 上是指太陽光的反射。前面提到,太陽以輻射情勢 向地球供給 了年夜 量的光和熱。入射的太陽輻射能可達1kw/㎡,,并且 太陽光輻射幾近 50%以上是紅外輻射(780~250納米)。凡是 描寫 一個概況 的反射機能 數據是太陽光的反射值(TSR)[2]。一般傳統黑色涂層的TSR值約為5%,而白色涂層的TSR值約為75%。這就意味著黑色涂層接收 了年夜 約95%入射輻射熱,而白色涂層只接收 了約25%。明顯 白色涂層反射的太陽輻射熱遠年夜 于黑色涂層。

      (2)關于熱隔阻:隔熱的目的是為了保溫,最年夜 限度的削減 熱量與冷量的損掉 。由于 對隔熱保溫材料而言要求傳熱速度 越低越好。物資 熱導率的年夜 小暗示 物資 的導熱能力。熱導率在數值上等于溫度梯度為1℃/m單元 時候 內經由過程 單元 導熱面積的熱量,即:

      λ= - Q/(A*dt/dx)

      式中: λ—熱導率(導熱系數),W/(m·k)或W/(m·℃);

      Q—單元 時候 內傳導的熱量(導熱速度 ),W;

      A—導熱面積,即垂直于熱流標的目的 的截面積,㎡;

      dt/dx—沿x標的目的 的溫度梯度, K/m或℃/m。x標的目的 為熱流標的目的 ,即溫度下降 的標的目的 ,故dt/dx為負值。

      分歧 物資 的熱導率數值規模 見下表:

      物資 種類

      λ值規模 W/m?k

      經常使用 物資 的λ值W/m?k

      純金屬

      20~400

      (20℃)銀427、銅398、鋁236

      合金

      10~130

      (20℃)黃銅110、碳鋼45、不銹鋼15

      建筑材料

      0.2~2.0

      (20~30℃)通俗 磚0.7、水泥0.3、混凝土1.3

      液體

      0.1~0.7

      (20℃)水0.6、甘油0.28、乙醇0.172

      絕緣材料

      0.02~0.2

      (20~30℃)石棉粉(密度為500kg/m?)0.16

      氣體

      0.01~0.6

      (0℃常壓)空氣0.0244、CO2 0.0137

      2.有機涂層的隔熱保溫

      我國現有的鋁型材用耐候性粉末涂料,主如果 聚酯/TGIC和聚酯/HAA,高級 的超耐候氟碳粉末涂料因價錢 等身分 影響,利用 的不多。就涂料花色品種來看,有高光系列、低光系列、木紋系列、砂紋系列和金屬型系列占多數 。應當 說上述這些粉末涂料的花色品種都有必然 的隔熱保溫機能 。如:淡色 涂膜,特別 是白色彩 的涂層,能反射絕年夜 部門 太陽輻射光;金屬型粉末涂料幾近 不接收 光能,但能反射可見光和紅外光,并且 還可以反射日光中60%以上的紫外光,具有必然 的保溫隔熱結果 ??墒?今朝 我國還沒有專門用于隔熱保溫的功能型粉末涂料,跟著 我國經濟的成長 、科技的前進 和 日趨 敏捷 的綠色建筑成長 的需要,開辟 具有高質量、高機能 的隔熱、保溫粉末涂料勢在必行。用于鋁型材、鋁門窗、鋁幕墻的隔熱、保溫粉末涂料應具有 以下特點:

      a.應具有優良 的耐候性。由于在我國具有優良 耐候性的氟碳粉末涂料,年夜 量使用還遭到 必然 的限制,所以,對現有耐候性聚酯粉末涂料進行改性顯得尤其 主要 ,并且 已獲得 很年夜 進展。一是在現有合成聚酯中,以間苯二甲酸取代 對苯二甲酸,可以使 聚酯粉末涂料的耐候性(保光性、抗粉化性)比現有涂料可提高2倍[3]。二是用現有聚酯器具 有超耐候的氟樹脂進行改性,也能年夜 幅晉升 現有樹脂的耐候性。

      b.隔熱保溫性優,這是與通俗 粉末涂料的主要區分 點。若何 做到既隔熱又保溫,今朝 看來可采取 以下幾種方式 :

      (1)研發可發泡的粉末涂料

      這類 能發泡的粉末涂料發泡機理是:粉末涂料在120~140℃熔融流平,在160~200℃交聯固化成膜,在粉末涂料處于熔融膠化進程 中(120~180℃),組分中的發泡劑與助泡劑發生 發泡結果 ,即在處于熔融狀況 的涂猜中 發生 球形吝嗇 泡,氣泡逐步 長年夜 并連結 球形。經由過程 配方設計和成膜進程 的節制 ,便可 獲得 封鎖 的低泡沫密度的多面體布局 。全部 發泡進程 陪伴 有聚酯與固化劑的交聯反映 和發泡劑的分化 發生 氣體的進程 ,使涂料在膠化固化進程 中膨脹發泡最后成型。這類 發泡型粉末涂料具有優良 的隔熱、絕熱、保溫機能 ,導熱系數最低可達0.02~0.024w/m.k,而空氣為0.0244w/m.k。

      (2)對現有粉末涂料進行改性并填加功能性隔熱、保溫材料

      隔熱、保溫粉末涂料不但 在耐候機能 上應豐年 夜 幅晉升 ,還要盡可能 知足 多方面的需要。如:涂料的耐候性、阻燃性和抗菌性等。鑒于上海、北京、沈陽等地建筑物的年夜 火教訓,防火阻燃粉末涂料在鋁型材、門窗、幕墻的利用 顯得尤其 主要 。所以,保溫、隔熱粉末涂料應具有不燃性。南邊 地域 夏日 悶熱、濕潤 ,霉菌、細菌年夜 量滋生 、發展 。這類地域 使用的粉末涂料也應具有抗菌防霉功能。粉末涂料用功能性的隔熱、保溫材料有:硅酸鋁、硼酸、二氧化硅、二氧化鋯、絹云母及石棉等,選擇插手 必然 量這類 隔熱填料可有用 反射太陽光中的可見光、紅外光70%以上,并可屏障 紫外光,能年夜 幅提高涂料的隔熱保溫結果 。各類 填料的隔熱結果 順次 是硼酸﹥二氧化硅﹥二氧化鋯﹥石棉。

      比來 ,國外開辟 一種能用于粉末涂料環保型現代雜合顏料[2],這類 雜合顏料是以復合型無機顏料作為粒子,然后插手 預分離 的有機顏料附在焦點 粒子的概況 上。作為一種由無機顏料組分和有機顏料組分配合 處置 獲得 的一種連系 產物TICO;這類 雜合顏料出色 機能 表示 在:具有較強的太陽光特別 是近紅外光的反射力。

      嘗試 顯示,采取 這類 顏料涂層,近紅外反射的TSP值為44%,而通俗 涂層的TSP值僅為29%。在不改變色度的條件 下,兩種分歧 顏料類型的涂層概況 最年夜 溫差可達8℃,這類 新型顏料也能為有機涂層供給 良好 的隔熱保溫結果 。

      (3)粉末涂料納米化

      從現有納米材料特征 來看,納米涂料可以顯現 以下主要 機能 :提高涂料耐候性、耐臟污性和自潔能力,加強 涂料的抗菌性和空氣凈化性,改良 涂料機械機能 和隔熱保溫性等。北京某研究機構研發的一種用于玻璃上的納米透明涂層,使用前后溫差可達3℃~8℃,炎天 隔熱、冬季 保溫,初步計較 可節流 電能20%~30%,還能有用 阻隔95%以上的紫外線,而可見光的透過率卻高達90%。

      結語

      國內建筑耗能情況使人 堪憂,本文闡發 了建筑高能耗發生 的緣由 ,認為建材的隔熱保溫是建筑節能的必選路子 。從隔熱保溫基來源根基 理動身 ,提出了隔熱保溫粉末涂料的概念,并論述 了發泡粉末涂料、功能性隔熱保溫材料、粉末涂料納米化等鋁型材用隔熱保溫粉末涂料的可行性方案。“綠色建筑正倡導 ,隔熱保溫是標的目的 ”。我國即有建筑中,絕年夜 大都 屬于高能耗建筑,不但 造成巨年夜 的能源華侈 ,還造成情況 嚴重污染。用粉末涂料涂裝的鋁型材、鋁合金建筑門窗可極年夜 下降 鋁合金成品 的導熱系數,特別 是采取 具有隔熱保溫機能 的粉末涂料裝潢 鋁合金型材、門、窗、幕墻等,更能顯著提高建筑物的節能、環保結果 ,其市場利用 前景將十分廣漠 。

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