气凝胶反射隔热涂料在建筑领域的节能降碳应用

根据联合国环境规划署发布的报告，建筑业占据全球能源需求的34%以上。为了实现节能和减碳目标，我们必须有针对性地改善关键行业。我国已经将建筑节能设计列为强制性要求。在这一背景下，采用建筑外墙反射隔热涂料成为一项有效的节能措施。相较于传统涂料，这种涂料具有显著的隔热性能提升。在夏季炎热、冬季寒冷的地区使用这种涂料可以降低建筑全年制冷能耗28%至34%。尤其在以制冷需求为主的气候区域，这项技术具有巨大的节能降碳潜力。

气凝胶反射隔热涂料在建筑外墙的涂覆过程通常包括以下步骤：

① 表面准备：确保建筑外墙表面平整、干净，并去除任何尘土、油脂或其他污染物。这有助于提高涂料的附着力。② 底涂层施工：使用水溶性环氧树脂胶等底涂材料，均匀涂覆在建筑外墙表面。底涂层的选择旨在增强反射隔热涂料与墙体的附着效果。③ 太阳反射层涂覆：将含有二氧化钛和二氧化硅气凝胶粉末的太阳反射层涂料均匀覆盖在隔热涂层之上。确保涂布均匀，以提供良好的太阳反射效果。④ 隔热层施工：在底涂层完全干燥后，涂布含有二氧化硅气凝胶和空心玻璃微珠的隔热层涂料。这一层旨在提供隔热效果，帮助减少建筑对外界温度的传导。（阅读时请更换步骤③④顺序）⑤ 涂料固化：等待整个涂料系统充分固化。具体的固化时间会根据使用的涂料类型而有所不同，因此要遵循涂料制造商的建议。⑥ 检查和修复：完成涂覆后，检查涂料表面是否有缺陷或损坏，并进行修复。确保涂料层整体质量良好。

气凝胶反射隔热涂料的热反射率是指该涂料对热辐射的反射能力。这一性能在降低建筑表面温度、减轻热负荷以及提高节能效果方面起到关键作用。对于气凝胶反射隔热涂料，由于其设计用于提高建筑的隔热性能，其热反射率通常较高。这意味着涂覆了这种涂料的表面能够更有效地反射掉来自太阳辐射的热量，减缓建筑物的升温。

图2展示了气凝胶反射隔热涂料（AC）与两种常用外墙材料（WC、CC）的太阳光谱反射率。通过计算，得出三种材料的平均太阳光反射率分别为89%、74%和29%，而近红外反射率分别为91%、73%和28%。明显可见，与两种常用外墙材料相比，气凝胶反射隔热涂料的太阳光反射率和近红外反射率分别提升了20%、207%和25%、225%。这突显了气凝胶涂料在反射性能上的显著优势。

气凝胶反射隔热涂料的隔热温差通常取决于多个因素，包括涂料的配方、厚度、表面特性，以及环境条件等。隔热温差是指涂料应用后，建筑表面温度与未涂料表面温度之间的差异。一般而言，气凝胶反射隔热涂料通过其特殊设计的隔热层，可以有效降低建筑表面的温度，从而减缓室内的升温。这种隔热效果有助于提高建筑的能效，降低空调负荷，从而实现节能的目的。

测试结果计算的AC、WC、CC的隔热温差分别为33.8℃、24.6℃、8.89℃，可见气凝胶反射隔热复合涂料的隔热性能远大于其他普通涂料。

以制冷需求为主且太阳辐射强度较大的夏热冬暖地区为例，针对该地区一字型、T字型、T字型(大户型)3种典型建筑模型，计算气凝胶反射隔热涂料(AC) 与两种常用外墙材料( WC、CC)应用于典型住宅建筑全年制冷能耗。WC、CC的太阳光反射率分别代表目前该地区的新建建筑与老旧建筑。3种典型建筑模型如图4所示。