低吸收率涂料在中國南北地區(qū)建筑節(jié)能效果比較

低吸收率涂料在中國南北地區(qū)建筑節(jié)能效果比較摘要本文利用能耗模擬軟件DeST，以廣州、北京為中國南北地區(qū)代表，對低吸收率涂料在六種不同的空調(diào)工況以及三種不同圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)下的節(jié)能效果進行了分析。研究結(jié)果表明，低吸收率涂料較適用于我國南方夏熱冬暖地區(qū)，而在北方地區(qū)的應用則有可能反而導致建筑能耗上升關鍵詞建筑節(jié)能低吸收率涂層模擬1前言 隨著建筑節(jié)能技術(shù)研究的深入及拓展，以往多用于工業(yè)露天管道及容器降溫的低吸收率涂層最近也逐漸在建筑上得到應用。該類涂層主要通過降低夏季圍護結(jié)構(gòu)太陽輻射得熱來減少建筑冷負荷，進而減少建筑能耗。不過由于在冬季其低吸收率也將阻擋大量太陽輻射，從而導致冬季熱負荷增加，所以需要通過計算才能判斷其真實的全年節(jié)能量。 對于該類涂料的研究主要分為實測和模擬兩類。Geoscience公司[9]分別對涂有低吸收率涂料和涂普通涂料的外墻進行了測試得出：涂有低吸收率涂料的外墻表面溫度比涂有普通涂料的外墻表面溫度低11.1℃，熱流減少31.9%。國家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心[10]對北京懷柔區(qū)某度假村二層別墅進行測試后得出結(jié)論：在相同的室外溫度及室內(nèi)溫度控制在21.0℃條件下，外圍護結(jié)構(gòu)（外墻與屋頂）內(nèi)表面涂刷了低吸收率涂料，涂刷與未添加盈速粒的同一種涂料相比，冬季節(jié)能效果明顯，節(jié)能率在12%以上。 對低吸收率涂料的模擬研究多集中在應用于圍護結(jié)構(gòu)外表面減少夏季空調(diào)負荷上。Wang等[6]通過研究發(fā)現(xiàn)低吸收率涂層能夠減少建筑能耗約25%～38%，同時屋頂使用保溫時將降低涂層的節(jié)能效果。Akbari[7]通過比較屋面使用涂層前后(使用前屋面反射率為0.26,使用后為0.72)的用電量得出:使用涂層后節(jié)約用電量33Wh/m2/d。李崢嶸[8]等利用3種墻體材料組成15種建筑墻體模型并使用DOE-2進行了節(jié)能效果模擬，結(jié)果顯示：低吸收率涂料尤其適用于熱容量大的非空調(diào)建筑，熱容量越大，涂料對建筑降溫的效果越明顯；高反射涂層適用于內(nèi)外溫差較小的場合,而對于保溫材料則適用于內(nèi)外溫差較大的場合。 本文旨在模擬研究不同空調(diào)工況下，低吸收率涂料在我國南北地區(qū)的應用效果。模擬工具采用能耗模擬軟件DeST，南北地區(qū)模擬地點分別選擇廣州及北京。2原理概述 太陽輻射是影響建筑室內(nèi)熱環(huán)境的重要因素。我國炎熱地區(qū)的夏季，水平面的太陽輻射強度可高達1000W/m2，而在冬季，某些地區(qū)如北京的水平面太陽輻射強度也可以達到400W/m2，這對于室內(nèi)環(huán)境來說是非常大的熱擾。在寒冷的冬季，太陽輻射有利于提高室內(nèi)的溫度，減小采暖負荷；而在炎熱的夏季，太陽輻射使室內(nèi)溫度顯著的升高，增大空調(diào)設備的負荷。 對于不同的圍護結(jié)構(gòu)，太陽輻射對其的影響不盡相同。對于非透光材料，輻射量一部分會被反射掉，其余的則被圍護結(jié)構(gòu)吸收。對于透光材料，則還有一部分能量穿透它進入室內(nèi)。不同材料對太陽輻射的吸收率不同，表面越粗糙、顏色越深，吸收率則越高，反射率越低。表1[5]為不同材料外表面對太陽輻射的吸收率a。表1各種材料的圍護結(jié)構(gòu)外表面對太陽輻射的吸收率a誼材料類別移顏色耕吸收率漢a送材料類別粘顏色看吸收率痕a潤石棉水泥劉板罵淺轟0.72更~0.8桂7首紅磚墻灶紅承0.7~偏0.77短鍍鋅薄鋼掌板豈灰喬姨喝黑棕0.87串硅酸鹽磚緞墻低青羨鄉(xiāng)陵灰逆0.45允拉毛水泥劫面墻俘米賤野梨黃省0.65擊混凝土砌宗塊景灰歐0.65庸水磨石跟淺甘量評灰揉0.68滴混凝土墻暴暗梅束備灰竿0.73對外粉刷綁淺霉0.4桑紅褐陶瓦董屋面軟紅覽予牲褐昌0.65醉~0.7變4各灰瓦屋面抗淺跌艇皺灰霉0.52淹小豆石保欣護屋面層搖淺該進才黑糠0.65落水泥屋面玻素叮煌佳灰廳0.74龜白石子屋港面珠0.62吊水泥瓦屋監(jiān)面賺暗掌假澆灰大0.69躁油毛氈屋披面刺0.86 考慮太陽輻射熱量、長波輻射換熱量和對流換熱，日照情況下圍護結(jié)構(gòu)外表面單位面積得熱量為：（1）其中： out圍護結(jié)構(gòu)外表面的對流換熱系數(shù)，W/m2℃；tair室外空氣溫度，℃；tw圍護結(jié)構(gòu)外表面溫度，℃；a圍護結(jié)構(gòu)外表面對太陽輻射的吸收率；瀉I株桂太陽輻射御照度，狹W/m礙2形；汪Q悄Lw繪缸圍護結(jié)構(gòu)購外表面與屠環(huán)境的長吐波輻射換嚴熱量，待W/m悼2晶。士 劈低吸收率到涂層的吸量收率譽a貓比一般材嚴料低很多罪，比如美撥國晚M.J.贊Trad鉗ing將Inte奸rnat揭iona彼l,I哄nc.功提供的某家種涂料添王加劑，可泉大幅度降殺低一般涂取料表面吸失收率大至疏0.1軌7鋼。所以在咐外壁涂有疼低吸收率寶涂料時將挑較大程度終減少太陽控輻射得熱樓量辰q全，從而降魚低室內(nèi)負聞荷。珍3插兆低吸收率夾涂層節(jié)能朋效果模擬禽計算畢3.1爸DeS販T低模型介紹律為研究不霞同空調(diào)工時況以及不封同圍護結(jié)肆構(gòu)傳熱系左數(shù)情況下不，低吸收善率涂料在搖我國南北壯方的應用茂效果，同重時簡化問際題，本文祥采用的模悄型為陳長午3延0典米，牛寬道1靠0謠米的三層抄長方體建賀筑，坐北半朝南，夏下季室內(nèi)控所制溫度遷為難2疑6饅℃垮，濕度踩為才65踩%欄，冬季室樹內(nèi)控制溫剝度絡為酒1板6俊℃駱，濕度蛾為挪50寧%礎。空調(diào)全循天開啟，口空調(diào)季展為雞5輕月百1溫日膽—熊1雀0滿月施3餓1繼日，后共固18旋4遠天。建筑翠外泊墻體K螞值分別紛取略0.62皆2猴、肌1.01讀0鴉以廈及榨1.51藥2般W/(癥m孔2者·貝K)冤。穿其中低吸做收率涂料宰的吸收率騰為士0.1哥7挎，普通吸魂收率涂料瓣的吸收率迫為濟0.5菠5跪。鴨模擬中，撕對于每浴種柜K君值分別在喬如下六種居工況下計獅算不同吸買收率涂料稱對建筑節(jié)敘能效果。敲表尚2拌懲室內(nèi)空調(diào)謀工況設計新工封況刺1嫁無傳熱溫適差（即外技溫與室溫攏一致），辛無內(nèi)擾，肌無外窗，邁無通風，醉無容忍溫里度硬工犯況夾2岡在工況鉛1叫基礎上，寺增加室內(nèi)垂外溫差（截室外干球服溫度為當仰地實際氣寺象數(shù)據(jù)值塑）促工余況陪3川在工況萌2右基礎上，隊增加外窗餅（混K=3.徹1W/m察2撕·K芒，籌SC=0陡.67蝕），南、且北向窗墻技比為娘0.35著，東西向榮窗墻比為延0.1塑工瘦況紹4賢在工抗況嘴3兄基礎上，演以住宅方窩式增加熱賠擾床工遠況汪5檔在工隊況梳4牌基礎上，是增加室內(nèi)榆外互通風考（弱1愚次）翻工夕況麗6袍在工遭況眠5階基礎上，災增加容忍漢溫度（共夏季盜2煌4燭℃位~2泰8港℃襪，冬奇季洋1五4圓℃臭~1料8按℃抓）藥 勤3.2顛幼模擬結(jié)果吧介紹掘 叨表己3事、零表治4拘為北京及紐廣州兩地柳各工況夏課季冷負荷哭計算結(jié)果遲，旦圖扮1荒為兩地各仇自使用低森吸收率涂釋料后的冷廁負荷節(jié)能瞞量比較。旗 滲我們可以護得到以下合觀點：晝 刷1西）低吸收管率涂料在碎夏季降低件建筑物負鼠荷方面有斃一定效果館，并且在汽廣州應用爺?shù)男Ч獨?yōu)于北京閃。夏季冷墻負荷節(jié)能幻量范賽圍工3.77盆~7.0社1KW膏h/(m雨2·a賢)禿（廣州）葉以常及舍2.37臉~8.0所2KW肝h/(m眉2·a失)蓬（北京）黃。這說明攪在夏季太懼陽輻射更浪強烈的地嘆域在夏季叛更適合使多用該類涂射料。巧 旦2悅）在相同錢工況下，寺圍護結(jié)今構(gòu)顫K背值越大的橡建筑使用屈低吸收率纏涂料降低負室內(nèi)冷負乓荷越多。患不管是北糞京還是廣藏州，均在炕所有工況防下呈現(xiàn)出濕上述規(guī)律稠。分析發(fā)字現(xiàn)，圍護楚結(jié)側(cè)構(gòu)絡K追值鴉為訴1.51哲2W/踐(m蘇2冶·K救)暴時的節(jié)能急量帽比湖K增值聯(lián)為蝕0.62盞2W/種(m陪2街·K喝)黃時的節(jié)能賠量劇多寒1.2~逐2.9蟲KWh/閥(m2·課a招)才，若以比泄例計算則零為誓46%~鐵64受%漿。這說明秩，在使用鑰該類涂料尖時應在結(jié)煮合當?shù)貧獍严髤?shù)選黨擇最為經(jīng)邀濟的傳熱善系數(shù)。感 嬌3鴉）在廣州印地區(qū)，相愚比于減小版?zhèn)鳠嵯禂?shù)倡而言，使冊用低吸收弟率涂料更幟為有效。趕比如，在緒工況５下釋，一扮棟壽K賓值宮為漂1.51尋2W/(態(tài)m判2蒙·K乞)纏，吸收率炊為穩(wěn)0.5安5拉的建筑改傭造其圍護侵結(jié)構(gòu)材料炮使得Ｋ等裁于池0.62傷2W/西(m報2沫·a攤)災后，冷負封荷飛從門118.首61K竄Wh/m返2洋·醒a占降檢到楊114.鋪71K紡Wh/m肺2繳·蹲a嚼，減少量朝為睬3.9K醉Wh/m舟2·稅a癥；但是如民果改造為等Ｋ等纖于滋1.51診2W/晶(m補2粱·K數(shù))妻，吸收吹率蓮0.1取7庫，那么便勤可以使得確冷負荷降棒至國112.斥26K工Wh/m僵2使·責a痕，減少量缺為炭4.35蹤KWh降/m朽2遲·纖a竊，節(jié)能量刃相比于前頃一種改造窮多肺了胸11.5公%觸。勾 堡不過該規(guī)眼律在當前偽所建北京折模型中不行適用，因觀為從數(shù)據(jù)陜可以看出杰，在北京摔地區(qū)該建刃筑冷負荷添竟隨責著果K園值的變大屑而減小。豬這主要是被由于對于港當前的各明種設置，有建筑在夏乏天更需要毀散熱而非委保溫。所融以這也提忌示我們在植今后做設積計的時候遇應當仔細渣考慮。火 卡4如）通風量請對涂料的圾節(jié)能量有況所影響，屑并且該影彼響在北京模地區(qū)更為猴明顯。相顫比較于其世余設置均扇一致但沒短有增加通叫風的工筍況泥4佳，工復況飄5洲的節(jié)能量鴿少朝了庭0.86朽KWh撞/m牧2傾·潔a找（頌K=0.期62蘋2游時）。所基以假如在殲北京地區(qū)遷使用該類獲涂料則應誦做好氣密草性的設計顫，盡量減茫少不必要政的通風量雞。高表糟4景絞北京冷負框荷模擬結(jié)問果逐K=0.功622浙K=1.息010利K=1.哥512攀吸收率聰0.55緣0.17桶0.55籌0.17稍0.55徒0.17些工掛況牲1筆冷負荷積KWh/樓m慚2坡·a仆7.41禮2.29藍9.38址2.90申11.6損0載3.59氣工快況題2潑3.96軋1.59費5.01彼2.11方6.26蠢2.69冷工掛況瞞3符31.7肯1碌28.0燃8愉31.1質(zhì)5呆26.6卵1宿29.9職3督24.4繡4火工火況編4賤40.6廳6玻36.6斑4名39.7門8蹲34.7弦1悟38.4驕1鹿32.2哄7念工出況右5宵48.0虜6臨44.9微0數(shù)47.9急4殲43.9隊3僑47.1咽8滋42.3層2秤工戲況錫6駱31.5殺3貸28.2井6盞31.6賢9亮27.6楊7穴30.8弦4得26.0算6首表洗4基隨廣州冷負晶荷模擬結(jié)黨果運K=0.建622汁K=1.塞010在K=1.媽512阿吸收率閘0.55衛(wèi)0.17燃0.55所0.17覺0.55乓0.17悶工噸況顏1勸冷負荷輝KWh/穿m杰2梨·a撤6.16看1.90嘉7.85梨2.42換9.74隆3.01劣工絲況堡2面8.86嶺5.09各11.6根2病6.84熱15.0尤3狂8.83恐工匙況處3較45.1喂2充41.1污8喪47.0品6拖41.9肢7標49.0橫8趁42.6唯5眨工膊況受4鐮56.2偷0般52.1脅6骨58.1側(cè)0愚52.8冶6衛(wèi)60.1亭2壁53.5霉2晚工抓況擇5筆114.裂71膛110.槳82腎116.翼65獵111.阿61兩118.極61便112.供26謀工據(jù)況會6紅93.9致5似89.5呆6株95.7紗5哄90.0鍵6們96.2其7偏89.2瘡6惱圖傘1莊踢低吸收率仍涂料夏季榴冷負荷節(jié)符能量比較么 鈔表辯5建、捆表敲6稈以及旺圖剝2晨、坦圖面3脾為兩地由仗于使用低趣吸收率涂剛料后導致訴的冬季熱幅負荷增加朝量以及之你后計算得創(chuàng)到的全年罩綜合節(jié)能朱量比較。譯 威從計算結(jié)徑果可得出嫁：遷 餐1妨）由于氣渴候的原因段，廣州的夠冬季熱負挨荷非常小嶼，基本不欠需要供熱雨。所以采倆用低吸收棒率涂料后悔所導致的薯熱負荷增跟加量也非趁常小，僅規(guī)為掘0.4~犯0.69律KWh擔/m錦2位·碗a袍。與此相綁反，北京惜地區(qū)冬季啊寒冷，故云熱負荷較陵大，圍護駱結(jié)構(gòu)外表今面吸收率臘的大幅下走降導致了聲其冬季損瘦失了很大啦一部分本涉可以利用炭的太陽輻菊射得熱，瓣整個供暖森季為此而抽增加的熱丸負荷負在蜻2.87寬~5.3種0KW趟h/m頂2脂·厘a奸之間。腳 懷2絡）結(jié)合兩焰地因使用幻低吸收率豐涂料而節(jié)支省掉的夏暗季冷負荷息，我們可投以得到一退個全年的化綜合節(jié)能架量，它等財于夏季冷認負荷節(jié)能滴量減去冬杯季熱負荷喇增加量，較最終結(jié)果矩則可以作砌為評價該型涂料是否情適合于當妨地應用的禿指標。從市圖渠3雨中可以很譯直觀地看踢出北京與溪廣州兩地朱全年綜合映節(jié)能量的噸差別。討 或北京出于桌冬季保溫命的基本需魯求，雖然供夏季冷負迅荷節(jié)能量直隨幟這舅K演值增大而宅增大，但丸從全年的途角度來看昂，其綜合獎節(jié)能量隨魔著支K音值增大而臨迅速減小器。其最大個值僅濤有要0.29忽KWh嶄/m柿2渠·屈a毛，船當現(xiàn)K居值等直于描1.01唉0W/終(m萌2滾·K榨)知時綜合節(jié)侮能量基本聾為零，如存果四K掏值繼續(xù)增敵大那么綜烈合節(jié)能量講將為負值叛，也就是怠說此時使花用低吸收洽率涂料反臨而增加了鳴建筑的能廚耗，與之騾前的愿望匹背道而馳厲。遍 筑相比于北晚京，廣州鳳從全年綜叢合節(jié)能量描來看就要勒理想得多聰，平均值贊可訴達智4.56陶KWh炕/m紡2糧·出a適，摧即怪12.4思9Wh/聞m2·忌d居。從該涂播料的技術(shù)灘手冊中可縱知其參考槐價格個為毀8~1四0既元儀/娛㎡，在模溉型中應用的該涂料的極圍護結(jié)構(gòu)拖面積斗為呀915.榴6萄㎡跨,夜按煤0.差7黃元咬/KW拿h證電的電價濫計算，應而用該類涂拼料的回收市期瘡為盾2.5~孝3.兇2犬年。林 泉所以最后拒結(jié)論是：賢北京等北斥方冬季寒映冷地區(qū)不挽適宜使用逼低吸收率危涂料，而綢類似于廣判州這種冬門季熱負荷分很小的地塑區(qū)則較為久適合該涂謠料的使用被。問表押5漆尼北京冬季崗熱負荷增冶加量及全虧年綜合節(jié)終能量比較末（工槍況違5駱）血K=0.諒622昌K=1.迷010汁K=1.引512里吸收率袖0.55用0.17有增加量誠0.55漫0.17扛增加量定0.55位0.17遷增加量維熱負汗荷發(fā)KWh/燥(m土2脅·a)悼77.5該0仿80.3率7縫2.87障86.3執(zhí)4妙90.2塵9暗3.95腦96.0是0泰101.戀3晚5.30環(huán)夏季冷負罪荷節(jié)能量害KWh/開(m蠅2飾·a)厚3.16惑4.00妨4.86解全年綜合父節(jié)能量幸KWh/只(m臉2拖·a)饑0.29爐0.06障-0.4濟5乘表外6指之廣州冬季炎熱負荷增漿加量及全搖年綜合節(jié)要能量比較缺（工堅況魂5攻）散K=0.渠622新K=1.值010扣K=1.盡512婚吸收率飄0.55就0.17突增加量殘0.55鉤0.17棋增加量副0.55某0.17脈增加量踏熱負半荷自