氣凝膠應(yīng)用丨打造低能耗建筑,從外墻隔熱開始
在如今追求可持續(xù)發(fā)展的時代,建筑行業(yè)正積極探索各種節(jié)能減排策略。而外墻隔熱作為重要環(huán)節(jié),對于提高建筑能源利用效率和創(chuàng)造舒適室內(nèi)環(huán)境起著關(guān)鍵作用。本文將介紹一種創(chuàng)新的解決方案——氣凝膠隔熱涂料,它可以顯著減少建筑物吸收的熱量,實現(xiàn)低能耗建筑的目標(biāo)。
氣凝膠隔熱涂料
氣凝膠被譽為“改變世界的神奇材料”。由于氣凝膠納米尺度的多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),導(dǎo)致其具有熱學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、電學(xué)等一系列特殊的性能,并可廣泛應(yīng)用于能源、建筑、化工、航空航天等領(lǐng)域。氣凝膠材料一共擁有 15 項吉尼斯記錄,是世界上最輕的固體材料,也是性能最好的隔熱材料。
熱量傳遞方式
氣凝膠超低的導(dǎo)熱系數(shù)保證其優(yōu)秀的隔熱效果,隔熱性能是傳統(tǒng)保溫材料的2-8倍,因此在同等保溫效果下氣凝膠用量更少。同時,氣凝膠的納米孔特殊結(jié)構(gòu)使其耐壓抗拉,使用壽命更是傳統(tǒng)材料的5倍以上,氣凝膠更換周期在20年左右。
熱量在多孔材料中的基本傳遞方式為導(dǎo)熱、對流以及輻射傳熱 3 種方式,氣凝膠能夠很好地抑制導(dǎo)熱三途徑,其隔熱原理在于均勻致密的納米孔及多級分形孔道微結(jié)構(gòu)可以有效阻止空氣對流,降低熱輻射和熱傳導(dǎo)。具體如下:
1. 無對流效應(yīng):氣凝膠納米材料中的氣孔直徑小于70nm, 氣孔內(nèi)的空氣分子就失去了自由流動的能力,處于近似真空狀態(tài),無法進行熱對流。
2. 無窮遮擋效應(yīng):氣凝膠的氣孔為納米級氣孔且氣凝膠自身具有極低的密度,氣凝膠內(nèi)的氣孔趨于“無窮多”,每個氣孔壁都具有遮熱板的作用,因而產(chǎn)生近于“無窮多遮熱板”效應(yīng),使熱輻射降到最低。
3. 無窮長路徑效應(yīng):氣凝膠的密度極低、比表面大且體積骨架疏松,氣凝膠有無窮多的納米氣孔,熱量在氣凝膠固體材料中沿著氣孔壁傳導(dǎo),使無窮多的氣孔壁構(gòu)成“無窮長路徑”,使固體熱傳導(dǎo)的能力下降到接近最低極限。
氣凝膠抑制傳熱示意圖
與其它傳統(tǒng)隔熱材料隔熱性能相比,氣凝膠導(dǎo)熱系數(shù)最低,隔熱效果優(yōu)勢明顯。氣凝膠材料導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的升高變化很小,在高溫下仍能保持出色的隔熱效果。而傳統(tǒng)保溫材料在溫度升高時導(dǎo)熱系數(shù)變化較大,導(dǎo)致隔熱性能下降。
氣凝膠的導(dǎo)熱系數(shù)最低
氣凝膠隔熱涂料是一種具有高反射功能的水性環(huán)保涂料,采用先進的材料技術(shù),其中包括高性能的氣凝膠材料。這種涂料具有較高的反射率,可對太陽光、紅外線進行有效的反射,避免建筑物吸收過多的熱量。同時,借助氣凝膠出色的隔熱性能,可有效減少傳導(dǎo)熱量的損失。相比傳統(tǒng)的隔熱材料,添加了氣凝膠材料的隔熱涂料具有更優(yōu)異的保溫隔熱效果。
相比傳統(tǒng)的隔熱材料,氣凝膠反射隔熱涂料具有以下顯著優(yōu)勢:
1. 高效隔熱:氣凝膠材料輕且多孔,不會給建筑物增加過重負(fù)荷。其高反射率可反射太陽輻射,減少建筑物表面吸收的熱量,其極低的導(dǎo)熱系數(shù)可有效阻隔熱量傳遞,提供更高效的隔熱保溫效果。
2. 薄型靈活:氣凝膠隔熱涂料具有較薄的厚度,它可以更方便地應(yīng)用于各種類型的建筑表面,包括曲面和復(fù)雜形狀。
3. 耐候性佳:氣凝膠材料具有出色的穩(wěn)定性和耐久性,能夠在長期使用中保持其隔熱性能不變。它不易受到紫外線、濕度和溫度變化的影響,具有較高的耐候性,不易老化、脫落或損壞。
4. 節(jié)能環(huán)保:氣凝膠隔熱涂料可以有效降低建筑物的能耗,減少空調(diào)和供暖系統(tǒng)的工作負(fù)荷,從而節(jié)省能源和減少溫室氣體排放。氣凝膠材料多數(shù)采用無機材料制成,不含有毒物質(zhì),對環(huán)境友好。
5. 聲音吸收:氣凝膠隔熱涂料具有良好的聲學(xué)性能,可以吸收和減少噪音的傳播,創(chuàng)造更舒適的室內(nèi)環(huán)境。
氣凝膠隔熱涂料在各類建筑外墻的應(yīng)用效果
氣凝膠隔熱涂料在各類建筑領(lǐng)域的應(yīng)用效果都十分顯著。它能夠提供良好的隔熱保溫性能,減少能源消耗,降低運營成本,改善室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量,有效實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。在建筑設(shè)計和施工中廣泛采用氣凝膠隔熱涂料將是一種趨勢。
1. 住宅建筑:氣凝膠隔熱涂料可應(yīng)用于住宅建筑外墻,可有效降低室內(nèi)與室外的熱傳導(dǎo),保持室內(nèi)溫度穩(wěn)定,提供舒適的居住環(huán)境。同時,還能減少能源消耗,降低采暖和制冷成本。
2. 商業(yè)建筑:氣凝膠隔熱涂料適用于商業(yè)建筑的辦公樓、購物中心、酒店等場所。通過減少室內(nèi)的熱量損失和外界熱量的滲透,提供更加節(jié)能和環(huán)保的工作和商業(yè)空間,還能減少空調(diào)負(fù)荷,降低運營成本。
3. 工業(yè)建筑:氣凝膠隔熱涂料可應(yīng)用于工業(yè)建筑,如工廠、倉庫、物流中心等。它能夠有效控制室內(nèi)溫度,減少能源浪費,提高生產(chǎn)效率,并提供更加適宜的工作環(huán)境,還可以減輕建筑物的熱應(yīng)力,延長使用壽命。
4. 公共建筑:氣凝膠隔熱涂料在公共建筑領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用,如學(xué)校、醫(yī)院、體育館等。它可以降低公共場所的能耗,提供更加舒適的室內(nèi)環(huán)境,改善學(xué)習(xí)和醫(yī)療環(huán)境,減少對空調(diào)和供暖系統(tǒng)的依賴。
除以上場景的墻體保溫隔熱外,氣凝膠隔熱涂料還可應(yīng)用于建筑屋頂,地下室、車庫和工業(yè)廠房地板,食品、醫(yī)藥和化工等行業(yè)冷庫和保溫倉儲建筑,工業(yè)管道和容器等大型設(shè)備,農(nóng)業(yè)大棚,船舶、高鐵、汽車和飛機等交通工具的隔熱保溫,以及太陽能板和儲能系統(tǒng)等能源領(lǐng)域。氣凝膠隔熱涂料的應(yīng)用場景非常廣泛,可適用于各種需要隔熱保溫的領(lǐng)域和設(shè)備。
氣凝膠涂料綜合效益的實現(xiàn)
氣凝膠隔熱涂料在建筑外墻的應(yīng)用效果非常顯著,它可以有效隔離外界溫度,降低能源消耗,提高室內(nèi)舒適度,減少冷熱橋效應(yīng),提升建筑物的抗震性能。這使得氣凝膠隔熱涂料成為一種理想的建筑節(jié)能材料。具體表現(xiàn)如下:
1. 高效隔熱保溫:氣凝膠隔熱涂料具有極低的熱導(dǎo)率,可以有效阻止熱量的傳導(dǎo)。涂覆在建筑外墻上后,它能夠減少室內(nèi)與室外之間的熱量交換,保持室內(nèi)溫度穩(wěn)定。這種高效的隔熱保溫性能可以降低室內(nèi)空調(diào)和供暖的能耗,實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。
2. 節(jié)省能源成本:由于氣凝膠隔熱涂料的隔熱性能,建筑物外墻受到的外界溫度影響較小,從而降低了使用空調(diào)和供暖設(shè)備的頻率和強度。這可以顯著減少能源消耗,降低能源運營成本。尤其在夏季,隔熱涂料可以阻擋太陽輻射,避免過度依賴空調(diào)制冷,從而進一步降低能源開支。
3. 提高室內(nèi)舒適度:外墻涂覆氣凝膠隔熱涂料后,能夠有效減少室內(nèi)與室外的溫度差異,保持室內(nèi)溫度的穩(wěn)定。冬季時室內(nèi)更溫暖,夏季時室內(nèi)更涼爽,創(chuàng)造舒適的生活和工作環(huán)境。同時,氣凝膠隔熱涂料具有一定的隔音吸聲性能,可減少外界噪音對室內(nèi)的干擾,提供更加安靜的室內(nèi)環(huán)境。
4. 減少冷熱橋效應(yīng):氣凝膠隔熱涂料可以覆蓋建筑物外墻上的冷熱橋部位,如窗框、墻角等,減少熱量在這些區(qū)域的傳輸。這樣可以避免冷熱橋效應(yīng)對整體隔熱效果的負(fù)面影響,提高整個外墻的隔熱性能。
5. 抗震性能提升:氣凝膠隔熱涂料具有優(yōu)異的柔韌性和粘附性,可以增強建筑物外墻的抗震性能。多孔的氣凝膠結(jié)構(gòu)可以有效地吸收和分散地震波引起的能量,減輕建筑物受損風(fēng)險。
氣凝膠隔熱涂料作為一種創(chuàng)新的建筑材料,具有明顯的節(jié)能減排效果和綜合效益。其應(yīng)用于建筑外墻可以改善室內(nèi)環(huán)境舒適度,有效阻擋外界熱量進入,減少冷熱橋效應(yīng),提升整體隔熱性能,創(chuàng)造更加舒適、穩(wěn)定的居住環(huán)境,提升生活品質(zhì)。特別是在工業(yè)建筑等大面積建筑中,氣凝膠隔熱涂料的效果更為明顯,因為這些建筑通常需要大量能源來維持室內(nèi)溫度。應(yīng)用氣凝膠隔熱涂料能夠高效隔熱保溫,降低空調(diào)和供暖系統(tǒng)的需求,從而減少能源消耗和運營成本。未來,隨著技術(shù)的進一步發(fā)展和應(yīng)用推廣,氣凝膠隔熱涂料將成為未來建筑行業(yè)中至關(guān)重要的節(jié)能減排手段之一,為打造低能耗建筑、推動綠色建筑和促進低碳經(jīng)濟的發(fā)展提供強有力的支持。