纳米透明隔热涂料在建筑节能中的应用刚玉成品

纳米透明隔热涂料在建筑节能中的应用

纳米透明隔热涂料在建筑节能中的应用

洪晓（北京国邦技术发展中心100044）

潘新华（美国天普大学物理系，费城，pa19122usa）

摘要：介绍了纳米透明隔热涂料对不同频谱阳光的透过具有选择性及其在建筑玻璃上的开发应用。它不但经济实用，而且节能环保，为建筑节能提供了一条新思路。

关键词：隔热涂料；建筑玻璃；建筑节能；应用

0前言

随着新修订的《节约能源法》的贯彻实施，节约能源成为我国发展经济的一项长远战略方针okmart.com。目前，我国建筑能耗占能源总消耗的1/3左右，建筑单位面积采暖能耗是国际气候条件相近的发达国家的2~3倍。建筑节能新技术的研究开发和新产品的推广应用势在必行。我们通过多年的研究开发，成功地将纳米透明隔热涂料应用于建筑玻璃上，有效阻隔太阳光通过透明玻璃的红外热辐射，让80%的可见光透过玻璃进入室内被物体所吸收，同时又能将90%以上的室内物体所辐射的长波保留在室内，达到“冬暖夏凉”的节能效果，为建筑节能开辟了一条新途径。

1纳米透明隔热涂料的应用机理

玻璃作为透明材料被广泛应用于建筑中，它不仅是良好的透明材料，也是一种良好的热导性材料。为保证玻璃的采光透明和赋予玻璃相关的热学功能，在玻璃表面涂覆纳米透明隔热涂料形成均匀的透明涂膜，涂膜中的纳米导电粒子含有一定浓度的电子空穴，而引起自由载流子的吸收，具体表现在太阳光谱中，波长在400~800nm的可见光区，涂膜透过率不受影响；波长在小于400nm的紫外线区，涂膜吸收率为90%左右；波长在800~2500nm的近红外区域，由于太阳入射光总工程师，主要从事特种功能性涂料的研究开发工作。的频率高于涂膜中纳米导电粒子的振动频率，引起了其离子的高反射，对分布于红外波段占43%左右的太阳能量起反射阻隔作用。由此可见，纳米透明隔热涂料对太阳光谱具有选择性，表现出吸收紫外线，透过可见光，阻隔红外热辐射的综合性能。

2纳米透明隔热涂料的应用性能

纳米透明隔热涂料结合了尖端的纳米粒子技术和微层涂覆技术，应用于建筑物的玻璃表面，在不改变玻璃透光性的情况下，能有效屏蔽红外热辐射和吸收紫外线，且兼顾了整体性和美观性。只要在玻璃表面涂覆形成20μm左右厚的透明整体涂膜，玻璃涂覆前后的室内温差就达6~8℃，尤其是在日照最烈、隔热需求最强的中午前后表现更为出色，很大程度地降低了空调制冷电能消耗，节能达35%左右，隔热效果显著。为实现玻璃通体的透明性，产品选用了透明高分子树脂为成膜物，采用比头发丝还细数百倍的纳米导电超细粒子作功能材料，让纳米导电超细粒子均匀分布于透明树脂涂漠中，最大限度保持玻璃门窗整体的优美外观，从室内朝外看涂覆后的玻璃呈现出淡淡的蓝色，晶莹剔透，即使在夜晚也能让人拥有清晰透明的视野。加之其90%的紫外线阻隔率，不仅为住户提供了一个安全的“阳光保护伞”，更为玻璃景观设计带来了更多灵感和创造空间。同时，纳米透明隔热涂料在保证可见光透过的同时，还能反射波长较长的室内暖气热辐射，有利于采暖效果和阻挡室内热能通过玻璃门窗传导外泄，减少冬季室内能量的损耗，以达到“冬暖夏凉”的节能效果。

3纳米透明隔热涂料的环境友好性

环境友好型产品是指在其寿命周期内通过采用先进的技术，能经济地满足用户功能和使用性能的要求，同时实现节省资源和能源，减少或消除环境污染，且对劳动者（生产者和使用者）具有良好保护的产品。随着人们环保意识的不断加强，人们选择使用环境友好型产品的愿望越来越强烈，目前在全球的生产和消费领域已形成了一股绿色浪潮。纳米透明隔热涂料为满足产品功能的需求，采用高分子透明树脂分散体和纳米导电超细粒子为主要原材料，以水为分散介质，在生产和使用过程中物理性能稳定，基本没有化学反应发生，无毒无害，没有“废渣”、“废液”、“废气”排放，生产过程清洁，原材料中不含对人体有害的成分，符合现代人对家居环保的要求，属环境友好型产品。

4纳米透明隔热涂料的经济性

目前对既有建筑中的玻璃节能改造有2种途径。一是采用节能玻璃：比如利用由2片或3片玻璃与空气层组合而成的中空玻璃，这种中空玻璃保温性能较好，但隔热效果欠佳；又如在玻璃表面镀上一层金属、非金属及其氧化物薄膜的镀膜玻璃，其对太阳热具有一定的反射效果，但严重影响可见光的透过性并带来“光污染”，无法得到广泛应用；低辐射（low-e）玻璃对可见光有较高的透射率，红外阻隔性也较好，但每平方米300多元的价格难以在普通住宅普及应用。另一种是在玻璃上贴膜，目前质量较好的贴膜均来自进口，如3m公司推出的一种极景建筑隔热防爆膜，其每平方米价格为200多元人民币，目前仅在高档汽车玻璃上使用，而国产贴膜的质量良莠不齐，颜色过深的贴膜影响玻璃的透光性，颜色适中的贴膜对玻璃的隔热贡献不大。纳米透明隔热涂料作为一种新型高科技产品，良好的隔热性可以减小空调负荷，改善建筑室内的热稳定性和热舒适度，在创造价值的同时也美化了环境，具有极佳的社会和环境效益。同时产品整体性强，使用寿命可达10年，无维护费用，每平方米的价格仅为十几元，具有经济、快捷、环保、优效等特点。

5纳米透明隔热涂料的应用前景

有关专家称，在整个建筑的能量损失中，约70%耗在门窗上，所以说致力于节能玻璃的开发与应用是现今建筑节能的重中之重。由于我国对建筑门窗的节能不够重视，导致目前400亿m2的建筑中，95%以上用的是不节能玻璃，而且在每年新增加的20亿m2的建筑规划中，也没有设计使用节能玻璃。新颁布的《节约能源法》提出的建筑节能目标是，到2010年，全国新增建筑的1/3达到节能50%的目标；到2020年，全国新增建筑全部达到节能65%的目标。按2010年的目标计算，今后3年将新增节能建筑面积约25亿m2，若要达到节能法所规定的要求，建筑节能所需的节能玻璃面积约4亿m2，这还不包括既有建筑玻璃的节能改造。由此可见，纳米透明隔热涂料的推广应用，是继中空玻璃、low-e玻璃为代表的节能玻璃之后未来几年行业中最“耀眼”的亮点。

6结语

随着科学技术和社会经济的快速发展，能源和环境成为全社会日益瞩目的两大问题，从而为节能和环保提出了更高要求。建筑物的门窗玻璃、顶棚玻璃、汽车玻璃、船舶玻璃等透明载体除了要求有较高的可见光透过外，还需要对太阳热辐射能有效阻隔，以降低内部空间的温度。由于普通玻璃对太阳光的透过不具有选择性，在充足可见光透过的同时，太阳光谱中的红外热也会随之传递。因此，利用纳米透明隔热涂料对不同频谱太阳光透过的选择性，有效解决了一直困扰建筑玻璃既保证透明又隔热节能的技术难题。纳米透明隔热涂料在普通玻璃、有机玻璃等透明载体表面的开发应用，不但经济实用，而且节能环保。纳米透明隔热涂料可采用专业工具刷涂或淋涂施工，涂层薄，无接缝，施工简便。涂料与玻璃基材粘接力好，涂膜硬度高，无空鼓，韧性好，使用寿命长，具有较高的节能经济效益，极具市场开发潜力。

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