红外高辐射节能涂料的研究与应用

建筑隔热涂料研究进展

科技信息　工程技术　

建筇隔热涂料研穷进展　

广东省潮州市质量计量监督检测所　林泽士　

［摘要］本文综述了目前隔热涂料研究进展，其中包括反射型建筑隔热涂料、阻隔型建筑隔热涂料和辐射性隔热涂料，较详细的介　

绍了制备和研究方法。　

［关键词］热反射辐射　自清洁　

前言　’　

目前我国正处于城镇化和工业化的快速发展时期，每年大约有２０　

亿１３３　的建筑总量，数目接近全球年建筑总量的一半。在这样的背景下，　

新建筑及原有的４００亿ｍ　存量建筑能否有效的节能，不仅关系到能否　

缓解我国能源供求的紧张状况，而且还关系到全球气候变化与可持续　

发展。　

长期以来，国家也认识到建筑节能的重要性，但由于各种客观因素　

的制约，使我国的建筑节能工作进展缓慢，成效不大。目前，我国建筑绝　

大多数是高能耗非节能型建筑，单位建筑能耗高达气候相近的发达国　

家新建建筑的３倍　ｌ。　

我国在隔热涂料的研究中获得了一些成果，这些成果主要在于使　

用硅酸盐类填料制备建筑用隔热涂料。海泡石、珍珠岩、岩棉、膨胀蛭石　

等多孑Ｌ性隔热材料经过一定的分散工艺，在粘结剂的作用下，能够形成　

连续的低导热系数涂层。将该种涂料涂刷在墙体表面，可以形成一个热　

阻层，从而阻止太阳热辐射能量侵入建筑内部。目前，市场上有较多该　

类产品存在，如“复合硅酸镁铝隔热涂料”、“ＦＢＴ一１保温涂料”、“涂敷　

型复合硅酸盐隔热涂料”等。此类涂料具有导热系数低、施工简易、配方　

成熟等优势，但其自身所带有的缺陷也是不可忽视的。由于使用了大量　的多孔性材料和较少的粘结材料，导致该种涂料存在一系列结构性缺　

陷，如干燥周期长、施工受季节和气候影响大、抗冲击能力弱、干燥收缩　

大、吸湿率高、对墙体粘结强度低、装饰性差以及耐污能力不好等１２１。　

本文将对近年来建筑隔热涂料的研究进展进行总结评述，以期对　

国内建筑隔热涂料的应用和开发研究提供帮助。　

１．阻隔型建筑隔热涂料　

传热是生产与生活过程中的一种重要现象。物体之间存在温度差　

高红外加热技术在工程机械结构件涂装线上的应用

《装备制造技术》２Ｏｌ１年第４期　

ｆ、　、　，、　、　、　、，、　，、　；经验与创新；　０、　、，’、，　，、　，、－，、　，、　、～　高红外加热技术在工程机械结构件涂装线上的应用　

陈康　

（广西柳工机械股份有限公司，广西柳州５４５００７）　

摘要：就高红外加热技术在工程机械结构件涂装线上的应用进行了详细设计，经调试生产，证明该设计方案合理，取　得了良好的经济和社会效益。　关键词：高红外；加热；辐射；固化　

中图分类号：ＴＮ２１９　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７２—５４５Ｘ（２０１１）０４—０１５５—０３　

节能减排是当前推进经济结构调整、转变增长　

方式的必由之路。传统的涂装线，通常采用热风循环　

或远红外加热工艺，由于加热时间较长，导致加热炉　

的长度也较长，同时存在着热效率低、能耗高、维修　

和管理不方便等问题。柳工公司在新建的结构件涂　

装生产线上，首次采用高红外加热和热风循环相结　

合的方式，对零件进行烘干、固化，获得了成功，取得　

了良好的经济和社会效益。　

１　高红外加热技术及其特点　

高红外加热技术，是瞬问提供高能量高密度全　波段红外强幅射的加热技术【１】。其可以导致物料的快　

速加热、干燥，因而是一项高效、节能、环保的技术，　

目前已成功应用于汽车、化工、食品加工等领域，对　

提高劳动生产率，降低能耗，减少环境污染，节约设　备占地及投资等，有着的积极作用。高红外加热技术　

主要具有以下特点：　（１）输出能量高。高红外的发射功率密度可达　

１５～２５　ｗ／ｏｍ　，因而输出的能量高，热源好。　

（２）使用安全、便于控制。加热炉采用三相可控　

硅控制器，可实现快速启动及快速降温，当线路电压　

改变时能自动进行补偿，并可根据实际需要，对不同　

部位进行强弱控温，有利于提高能源利用效率。　

（３）使用成本低。高红外的热响应非常快，在短　

时间内，热源即可达到最大辐射能输出状态，而且热　

量可直接传递，不需任何加热介质，因而与其他加热　

基于辐射制冷超材料技术的变电站零能耗节能降耗研究与应用

第42卷第1期

2021年2月电力与能源

91

D()I：10. 11973/dlyny202101020

基于辐射制冷超材料技术的变电站

零能耗节能降耗研究与应用

陈小龙

I,赖江宇

1,梁永安

2

(1.广东电网有限责任公司广州供电局，广东广州 512000；2,思创智汇(广州)科技有限公司，广东广州 510000)

摘要：变电站中主变压器公用控制柜等箱体及建筑物内部存在长期温度过高的共性问题。这种持续高温

的情况会对设备寿命及安全造成极大隐患。在应用被动式零能耗辐射制冷超材料技术(包括辐射制冷涂料、

辐射制冷膜等被动制冷降温产品)的基础上，对变电站中主变公用控制柜等暴露在烈日下的密闭设备及设施

在应用被动式零能耗辐射制冷超材料技术前后的降温、节能、可靠性、安全性和寿命等有益效果进行了系统

研究。

关键词：辐射制冷；变电站；降温；热辐射；红外发射率

作者简介：陈小龙(1983—),男，硕士，从事变电运维方面工作。

中图分类号:TM591 文献标志码：A 文章编号：2095-1256(2021)01-0091-06

Research and Application of Substation Zero Energy Consumption,

Energy Saving and Consumption Reduction

Based on Radiation Cooling Metamaterial Technology

CHEN Xiaolong1 , LAI Jiangyu1 , LIANG Yong^n2

(1. Guangzhou Power Supply Bureau, Guangdong Power Grid Co. , Ltd. , Guangzhou 512000, Guangdong Province, China ；

2. Strong Zhihui (Guangzhou) Technology Co. , Ltd. , Guangzhou 510000, Guangdong Province»China)

建筑节能涂料的研究与发展趋势

能源消耗是当今世界面临的重大难题，尤其是２０　世纪７０年代能源危机的出现使节能减排成为世界各行　

业急于解决的首要问题。据统计，各项建筑能源消耗　占能源总耗的三分之一，在中国４３０亿ｒｆｌ　的建筑中，　９９％属于高能耗建筑，即使是新建筑，仍有９５％以上　

是高能耗建筑，单位面积采暖能耗是国际上气候条件　相近国家的２～３倍。因此，如何正确选择设计和改造　

建筑物，使其能耗降低到最小，满足国家《公共建筑　节能标准》的规定，符合国家节能减排的要求，是建　

筑业亟待解决的问题。目前，欧美等发达国家建筑业　强制节能标准已经普遍实施，均立法要求必须或鼓励　

使用节能产品。我国也已开始颁布和实施新的建筑节　

能法规，中国第一部公共建筑节能设计的综合性国家　标准《公共建筑节能设计标准》ＧＢ５０１８９—２ＯＯ５，已　

于２００５年７月１日起实施，北京、上海已率先提出节能　率６５％的建筑节能标准。可见，无论是在国外还是国　

内，对建筑材料的选择和使用上更加注重节能、环保　和安全，已成为主流趋势。自２０世纪８０年代以来，建　

３６环球聚氯醋网　筑业、石油工业、运输业、兵器工业等迅速发展，　要使用新型的隔热涂料，以降低物体表面温度，阻Ｊ　

热传导，改善工作环境，提高安全性。目前，美国ｊ　西欧一些国家已研制出隔热涂料，并在军事和民用ｆ　

许多领域得到了应用。其中典型的应用就是通过在　

顶上涂履白色涂层，可以明显地降低屋顶的温度，　极大地降低建筑物的冷却需求，可以缓解城市中６　

“热岛效应”。　

１．节能涂料种类与原理　节能涂料属于功能性建筑涂料，按其节能原理自　

不同可分为阻隔型、辐射型、反射型节能涂料。３币　

涂料的隔热机理不同，性能特点、应用场合及节能秀　果也不相同。　

１．１阻隔型节能涂料　

阻隔型节能涂料的绝热机理是阻止热传导。涂卡　成膜后涂膜中充满着孔隙，因而涂膜的干密度很低，　导热系数入一般小于Ｏ．０６Ｗ／（ｍ２－

高红外加热—重型汽车漆膜固化新技术

圈　研究　鬓展Ｙ　Ⅲ一一　

重型汔车漆　

１前言　口文／葛世名　李工一　

重型汽车漆膜固化大多采用燃油、气、电、城市煤气热风循　环连续式加热炉（烘道），亦有采用远红外加热的。热风炉的优　点是温度均匀，适合于任何形状的工件；但热风炉属于间接加　热，相对而言能耗高、热效率低。远红外炉温度欠佳，在重型汽　车车身及零部件涂装生产线往往不能单独胜任。锦州红外技术　应用研究所葛世名教授９０年代就提出了一种新的加热方式　——高红外加热。自１９９５年该技术在汽车工业中应用获得了　很大的成功。这种高红外炉一出世，即受到国内外的关注。本文　简要介绍高红外技术原理、技术装备、应用领域与实际效果。　２高红外加热机理　

远红外加热已为世人所熟悉，在发热体（元件）的辐射光谱　与被加热体（工件）吸收光谱相匹配时，热效率最高，从而实现　节能。传统的匹配吸收主要是指光谱波长的匹配，匹配率Ｑ等　于工件吸收光谱和元件辐射光谱能量之比。由普朗克定律可　知，物体表面单位面积辐射或吸收的光谱能量（能流密度）可用　下式表示：　Ｅ＝￡　一　／（ｅ砖一１）　式中Ｅ——辐射（或吸收）的能流密度，Ｗ／ｅｍ　￡　——发热体元件表面辐　——元件的表面温度　１、　厂辐射（或吸收）的光谱范围，／Ｘｍ　Ｃｌ、ｃ厂常数　对远红外加热，发热元件的全辐射能（　１＝０，　２：　），上　述公式可改写为斯蒂芬波尔茨曼热辐射定律：　Ｅ。＝￡　Ｊ　ｃ　一　Ｘ／（　一１）＝ｅ　・　・　

回‘重型汽车）Ｈ　ＥＡＶＹ　ＴＲｕｃ　Ｋ　２００２．３　式中ｄ一斯蒂芬波尔茨曼常数，５．６７　Ｘ　１０　Ｗ／ｃｍ　・Ｋ　对于厚度为１０—１００／Ｘｍ的漆膜而言，其吸收光谱（　ｌ＝　２．５／Ｘｍ，　２＝１５／Ｘｍ），最佳匹配波段２．５—１５　ｍ，假如元件发射　被工件１００％吸收，工件吸收能流密度为：　＿￡６Ａ　一５ｄ　Ｃ２Ｅｂ　５Ｃｔ２　２／（ｅｘｒ￣一１）＝￡６Ａ　Ｊ，　一５ｄ　一　）　光谱波长匹配率Ｑ为：　

辐射散热降温涂料

辐射散热降温涂料ZS-411

文/贺婧

随着技术的进步，LED工艺有很大提高，其光效、光通量显指都得到了显著的提升，但是散热问题依然是LED照明光源及灯具绕不过去的一道坎。散热处理不当，节温升高，必然会导致LED灯具的寿命和性能大打折扣。

为更好的解决散热问题，各个企业也都展开了一系列激烈的技术竞赛，从主动散热或被动散热的结构设计，到散热新材料的导入和应用，为解决散热问题不遗余力。

散热涂料效果明显

尽管散热方式多种多样，但为了应对LED产品高功率轻薄化的发展趋势，如何寻找一种简单便捷、不增加灯具重量的散热方式成为企业思考的焦点，散热涂料即在此背景下应运而生。

辐射散热降温涂料是一种辐射热量的涂料，耐温度在-50~600℃之间，涂料直接涂刷在要散热降温的物体内外表面，能够以0.5-13.5μm红外波长向大气空间自动辐射走所涂刷在物体上的热量，降低物体表面和内部温度。

据了解，辐射散热涂料此前主要应用于军工机械、工业设备、热力管道、石油罐体等领域。随着LED产业的兴起，LED成为辐射散热涂料新的应用领域。但目前LED的用料还不是很大，更多的应用是在石油灌和炼铁厂，以此来保持原油的温度，及时装卸，降低其安全隐患，以防爆炸。

深圳市创丰光电有限公司主营辐射散热降温涂料ZS-411，其总经理陈恩群表示ZS-411是北京志盛威华科技发展有限公司研发生产的一种新兴节能性功能涂料，创丰光电为其在广东地区的唯一代理商。

ZS-411经国内部队涂料专家和科学院院士长时间评审，实验证明涂料辐射散热降温有一定的效果。目前ZS-411已经应用在筒灯，球泡灯，路灯等LED灯具上，在散热设计合理的前提下，喷涂ZS-411的LED产品大约可以降温5到10℃。其主要应用在中高端产品，对提高产品的质量有很大的帮助，5℃的温差对LED工作的稳定性、有效性和寿命有重要作用。

ZS-411主要特征是辐射散热降温涂料涂层具有高热传导率和较好的辐射性，也就是有很好的黑度，同时在相当宽的波长范围内（1-13.5μm）具有高辐射率和发射率，可以显著提高物体热交换率，显著提高物体的散热量。散热降温涂料在高温下能长期稳定的工作，包括热稳定性和化学稳定性，有很好的耐候性，耐酸耐碱性。

红外反射颜料及其应用

第４６卷第１２期　２００８年ｌ２月　上海涂料　ＳＨＡＮＧＨＡＩ　ＣＯＡＴＩＮＧＳ　Ｖｏ１．４６Ｎｏ．１２　Ｄｅｃ．２００８　

伍外反射颜料及其应用　

０引言　郑公劭　（上海申得欧有限公司２０１２０１）　

摘要：综述了红外反射颜料的定义、品种、作用原理及其在保温隔热方面的应用。　关键词：红外反射颜料；建筑节能；。太阳光总反射率（ＴＳＲ）　中图分类号：ＴＱ　６３０：９　文献标识码Ａ　文章编号；。ｌ００９—１６９６（２０Ｏ８）ｌ２－００ｌ９．０５　

地球上接收到的太阳光线光谱按波长不同可以分　为３大部分，各部分占有的总能量比例不同：　

紫外区（ｕＶ）：２９５～４００　ｎｍ，占地球接收到的太　阳总能量的５％。　可见光区（ＶＩＳ）：４００　７２０　ｎｍ，占地球接收到的　太阳总能量的４５％左右。　红外区（ＩＲ）：７２０～２　５００　ｎｍ，占地球接收到的　

太阳总能量的５０％左右。不同文献对红外波长范围　的划分不尽相同。美国试验和材料协会（ＡＳＴＭ）规定　

７００　２　５００　ｎｍ为近红外区（ＮＩＲ）。ＮＩＲ常被划分为短　波近红外（ＳＷ—ＮＩＲ）和长波近红外（ＬＷ—ＮＩＲ），其波　

段范围分别为７００～１　１００　ｎｍ和ｌ　１００～２　５００　ｎｍ。其中　大部分能量集中在７２０～ｌ　１００　ｎｍ，即短波近红外区范　

围里。’　地球上万物生长靠太阳。太阳把自己的能量传递　

给地球上的动物和生物，使他们能不断成长。在给予　人类恩惠的同时，太阳光也给人类的生活带来许多负　

面的，甚至是破坏性的影响。太阳光中的紫外线，会　使许多有机物质降解、破坏，对人体的皮肤也有一定　

的危害性。物体接收到的可见光和不可见的红外光发　

出的大量热能辐射，会使其表面温度升高，给人类的　日常生活带来诸多问题和不便。房屋的屋顶和墙面接　收到的热能，通过各种方式（传导，辐射，对流等形式）　

使室内的温度升高，降低生活的舒适度。为使室内温　度降低到适宜的程度，人们大量使用空调、冷气机、　

建筑工程管理-263高反射涂料应用于建筑屋顶的节能效果

高反射涂料应用于建筑屋顶的节能效果研究

Energy Saving Effect of Solar Reflective Paint’s Application on Roofs

同济大学沈辉谭洪卫刘晓宇コーティング・デザイン事務所三木勝夫

摘要：本文对比分析了应用高反射涂料降低建筑物屋顶表面温度的效果，并结合实测数据和模拟分析进一步探讨了高反射涂料对建筑节能的作用。实测数据表明，屋顶涂刷高反射涂料后，其外表面的温度最大可降低6.8℃，内表面温度最大可降低4.3℃。同时，通过对测试厂房进行CFD模拟得知涂装高反射涂料对室内温度场有积极改善作用。

关键词：节能；太阳辐射热；高反射涂料；实测；CFD模拟

0 前言

将对太阳辐射热具有高反射性能的涂料（本文简称高反射涂料）应用于建筑屋顶，以达到减少屋顶对太阳辐射热量的吸收，从而降低夏季空调通风能耗的技术在国内外已有一些应用，但结合实测及模拟的研究尚不多见。本文通过对位于广州地区的某厂房进行实测及CFD模拟，研究高反射涂料在降低建筑屋顶表面温度及其室内温度场的改善作用。

1 高反射涂料的作用原理

太阳辐射热是造成建筑室内空调负荷的主要构成之一，对屋面涂刷高反射涂料将减少对太阳辐射热量的吸收，降低通过屋面传入室内的热量。文献［1］将反射率定义为根据太阳辐射波谱的能量分布，在全波长范围进行积分的积分值。

在各种波长辐射中，能转化为热能的主要是可见光和红外线，到达地面的太阳辐射能量中两者能量约各占一半。如图1所示。本文研究的高反射涂料，对于可见光区域的反射率与普通材料相差不多，但是在红外线区域，其对辐射的反射率与普通材料相比有显著提高。见图2。研究中所选高反射涂料在红外线区域的反射率很高，通过积分计算得到其在达到地面的主要波段上的平均反射率为74%，而未涂高反射涂料，即涂刷相同颜色普通对比涂料屋面的反射率为44%。

图1 太阳热能分布图2 高反射涂料的分光反射率 2 测试概况

利用高辐射覆层提高热风炉风温的研究

第２８卷第５期　２００６　１０月　山　东　Ｓｈａｎｄｏｎｇ　冶　金　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ　Ｖ０ｌ＿２８．Ｎｏ．５　Ｏｃｔｏｂ　ｒ　２００６　

・专论与综述・　

利用高辐射覆层提高热风炉风温的研究　

周惠敏１，徐大勇　，刘常鹏　，李大伟　，李丙来，　

（１山东慧敏科技开发有限公司，山东济南２５０１００；２鞍山钢铁集团总公司．辽宁鞍山１１４０２１；　３济南钢铁集团总公司，山东济南２５０１０１）　

摘　要：纳米红外节能涂料是由优质的抗氧化物质经超细化处理制得的高辐射材料，将此材料涂覆于经表面处理后的格子　砖表层，可提高格子砖的发射率，提高其蓄热能力。：实验室试验表明，６ｏ０℃时，蓄热量提高率为９．９３％。１２００￣Ｃ时，蓄热量提　高＿牢为１８．３０％，岩相分析表明，涂料与格子砖呈渗态结合。　业应用表明，格子砖表层涂覆微纳米红外节能涂料可提高热风　炉送风混前温度３０ｏｃ，降低煤气消耗８％。　关键词：热风炉；纳米红外节能涂料；高辐射覆层；格子砖；风温　中图分类号：ＴＦ５７８；ＴＱ６３０．７　文献标识码Ｉ＝Ａ　文章编号：１００４—４６２０（２００６）０５—０００１—０２　

１　引　言　

提高风温是高炉强化冶炼的关键技术。提高风　

温常用的办法是混烧高热值煤气，或增加热风炉格　

子砖的换热面积，或改变格子砖的材质、密度，或改　

变蓄热体的形状（如蓄热球），以及通过种种方法将　

煤气和助燃空气预热【ｌ’ｚ１。山东慧敏科技开发有限公　

司（简称慧敏公司）研制的高辐射覆层技术在不改变　

热风炉内格子砖（或蓄热球）的材质、质量与表面积　的前提下，在热风炉高温区格子砖（或蓄热球）的表　

层涂覆高辐射材料覆层（专利号：ＺＬ　２００５　２　００８４１９７．８），可以增加热风炉格子砖在燃烧期的吸　

热速度和吸热量、在送风期的放热速度和放热量，提　

高热风炉的蓄热能力，提高热风温度。由于排出的废　

气量减少，燃气用量降低，节省能源。慧敏公司研制　

的“杰能王”微纳米红外节能涂料（专利号：ＺＬ　２００３　ｌ　

红外反射颜料及其应用 2

红外反射颜料及其应用

（ gongshao@）

地球上接收到的太阳光线光谱按波长不同可以分为三大部分，各部分占有的总能量比例是不一样的：

紫外区（UV）： 295nm ～ 400nm，占地球接收到的太阳总能量的5％。

可见光区（VIS）： 400nm ～ 720nm，占地球接收到的太阳总能量的约45％。

红外区（IR）： 720nm ～ 2500nm，占地球接收到的太阳总能量的约50％。不同文献对红外波长范围

的划分不尽相同。美国试验和材料协会（ASTM）规定700nm至2500nm为近红外区

（NIR）。NIR常被划分为短波近红外（SW－NIR）和长波近红外（LW－NIR），其波

段范围分别为700－1100nm和1100－2500nm。其中大部分能量集中在720nm ～

1100nm，即短波近红外区范围里。

对地面太阳辐射光谱的总入射能量约为900瓦特/ 平方米，即直接暴露于太阳光的表面每秒钟每平方

米将接收到900瓦特，或者900焦耳的能量。太阳光线的总能量主要集中在可见光区和近红外区（图1）。

地球上万物生长靠太阳。太阳把自己的能量传递给地球上的动物和生物，使他们能不断成长。在给

予人类恩惠的同时，太阳光也给地球上人类的生活带来许多负面的，甚至使破坏性的影响。太阳光中的

紫外线，会使许多有机物质降解，破坏，对人体的皮肤也有一定的危害性。物体接收到的可见光和不可

见的红外光发出的大量热能辐射，会使表面温度升高，给人类的日常生活带来诸多问题和不便。房屋的

屋顶和墙面接收到的热能，通过各种方式（传导，辐射，对流等形式）使室内的温度升高，降低生活的

舒适度。为使室内温度降低到适宜的程度，人们大量使用空调，冷气机，电风扇和喷淋设备，需要消耗

大量的电能等能源。一些化工容器和露天的反应釜，在炎热的夏天因受到太阳光的直接照射，表面温度

升高，罐内液体温度随之升高，带来一定危险性。高温不利于粮食，蔬菜，药品的储存，加速了材料的