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对反射隔热涂料相关“标准”的评价和建议

作者:星日金属包装机械 发布时间:2015-10-20
内容摘要: 隔热涂料 涂料标准 隔热涂料标准 新型涂料

     摘要:作者2006年   先参加了一个反射隔热涂料(名为“薄层弹性隔热保温涂料”)企业标准的制订,后又参加了JG/T235-2008 “建筑反射隔热涂料”行业标准的制订;还参加过GB/T 2561-2010 “建筑用反射隔热涂料”   标准的早期组织和编制工作。时至今日,国标出现重大缺陷,普遍反映该国标无法区别真正的反射隔热涂料和普通涂料。国标的执行已经历5年之久,整个反射隔热涂料行业还存在这种混乱现象,这其中的教训值得每位同行深思。总结经验教训,尽快对国标进行修订是当务之急。

 

 一个标准的制定其目的是通过标准要求统一规范产品质量,指引产品市场向良性发展。但目前企业和工程单位普遍反应现有的有关隔热涂料的几个标准都不能达到区分普通涂料和真正隔热涂料的目的。为此,我们回顾了从2006年开始我们参与企业标准、行业标准直至后来参加GB/T 2561-2010 “建筑用反射隔热涂料”   标准的早期组织和编制工作,这过程中的许多经历和问题很值得反思。
        一.历史的回顾
        笔者   先接触隔热涂料标准是在2006年初,当时我们协助晨光涂料公司发展了一种新产品“弹性隔热保温涂料”由于国内还找不到任何相关标准,为了规范产品生产我们制订了企业标准“薄层弹性隔热保温涂料” Q/320412 CGT 005-2006(附件1),接下来又参加了JG/T235-2008 “建筑反射隔热涂料”行业标准的制订。还参加过   标准GB/T 2561-2010早期的组织和编制工作,算是对隔热涂料标准制定过程有较深的了解。
        在Q/320412 CGT 005-2006制定时我们对标准中指标和测试方法的制定主要参考了美国军标的方法。针对隔热性能提出的三个指标是“热反射率”(可见光区≥85%,近红外区≥80%)、“导热系数”≤0.10(W/m.K)、“隔热指数”≥60%。为了能较准确的测定温差,我们参考了在测定“透明隔热涂料”温差时设计的测试仪器(附件2)研制了“反辐射隔热涂料”的温差测试仪。
JG/T235-2008在制定时针对隔热性能提出了四个指标“太阳反射比(白色)”(≥ 0.80)、“半球发射率”(≥ 0.80)、“隔热指数”(≥ 12.0)、“隔热稳定性”(≤ 9.0)。
       在此基础上,2009年2月我们组织起草了“建筑用反射隔热涂料”   标准的初稿(当时命名为“弹性隔热保温涂料”)见(附件3)。在该初稿中我们仍然强调了“隔热温差”指标的重要性。2009年底,由于某些原因我们脱离了“建筑用反射隔热涂料”   标准的制订工作,直到2010年后该国标正式公布执行。

二.对各个标准的评价
       据我们所知,目前国内与“反射隔热涂料”相关的标准如下(其中一个是我们早期制定的企业标准),特将其列于下表(以公布和执行的时间排序)。
表1. 国内“反射隔热涂料”相关标准

序号
标准号
标准名称
Q/320412 CGT 005-2006,企标
“薄层弹性隔热保温涂料”(江苏晨光涂料有限公司)
2
JC/T 1040-2007,行标
建筑外表面用反射隔热涂料”
3
JG/T235-2008,行标
“建筑反射隔热涂料”
4
GB/T 2561-2010,国标
“建筑用反射隔热涂料”
5
HG/T4341-2012,行标
“金属表面用热反射隔热涂料”
6
JG/T375-2012,行标
“金属屋面丙烯酸高弹防水涂料”
7
JG/T235-2014,行标
“建筑反射隔热涂料”
8
JGJ/T287-2014,行标
“建筑热反射涂料节能检测标准”
2.1 关于“国标”
          终定稿的国标GB/T 2561-2010,虽然定义“建筑用反射隔热涂料是指具有较高太阳热反射比和半球发射率,可以达到明显隔热效果的涂料。”但在实际指标中则只有“太阳光反射比”(≥ 0.80)、“半球发射率”(≥ 0.80)这两项了。
       而去年重新修订的JG/T235-2014标准虽然增加了明度概念使有色隔热涂料有章可循但却取消了原有的“隔热指数”。从这些指标的变化中我们可以看出标准的制定者们普遍存在一个认识的误区,认为涂料的太阳光反射率就是热反射率,太阳光反射比的数值是隔热性能的决定因素,既然“隔热温差”没有现成仪器、检测困难,就用光学指标来取代吧。结果导致了石灰水也能通过国标隔热性能指标的怪现象。其中的教训值得每位同行深思。
       现在看来绝大部分普通白涂料都能达到太阳光反射比≥ 0.80,有的甚至可以达到0.90以上,而有时在涂料制作过程中加入了某些确实具有隔热作用的添加剂却会使成品的反射比出现下降。这些现象说明对于白色和浅色涂料,以光度法为基础的太阳光反射比根本无法区分是隔热涂料还是普通涂料。如果不赶紧补上这个漏洞那么标准不仅达不到引导市场走向良性发展的目的还会沦为假冒隔热涂料产品的保护伞,致使真正好的产品由于价格原因被挤出市场。
       自然界热量的传递是以辐射、对流和传导三种方式进行,太阳是   大的热源但不是   的热源,一个真正   的隔热涂料应该具有热反射、热辐射和热阻隔三种功能,所有隔热功能添加剂也都是围绕着这三个机理在下功夫。我们认为能够区分普通涂料和具有隔热功能涂料的指标应该是涂料近红外的反射比、8-14微米远红外特征波段的辐射率和导热系数这三项,而   直观显示综合结果的是隔热温差(或隔热指数)。我们在2006年制定晨光公司企业标准时所参考的美国军标在这方面还是具有相当的科学性的。
       2.2关于“行标”
       由于大多数有色涂料的太阳光反射比较低即使确有隔热功能的涂料也达不到0.80,所以企业普遍采取送检样品是白色实际使用为有色的方法,这种现象使用户不解和疑惑,新修订的JG/T235-2014引进了明度概念使有色隔热涂料的检测有章可循,同时还增加近红外反射指标,确实是一大进步,但这个标准也有缺陷它缺少对温度的考核,我们觉得新标准的本质是国外”冷屋面“一类隔热涂料品种标准的翻版,若以此为准会误导大家走向“白涂料+反射颜料”就符合“行标”就是合格的反辐射隔热涂料的方向,又把反辐射隔热涂料行业引到全都做“冷屋面”涂料的歧途。我们在这里并不是否定“冷屋面”类涂料也是一类有效的隔热涂料,而是觉得应该由与此类涂料相关的标准引用   合适(例如JG/T375-2012“金属屋面丙烯酸高弹防水屋面”、HG/T 4341-2012“金属表面用热反射隔热涂料”),或者可以制定专门的“冷屋面”涂料行业标准 。
        纵上所述,我们对8个“反射隔热涂料”相关标准的基本看法如下:
表2. 对“反射隔热涂料”相关标准的基本看法
标准号
标准名称
主要技术指标
评价(优缺点)
JC/T1040-2007
建筑外表面用反射隔热涂料
太阳反射比≥ 0.83
半球发射率≥ 0.85
提出“耐人工气候老化性”;
只二个光学指标。
JG/T235-2008 
“建筑反射隔热涂料”
太阳反射比(白色)≥ 0.80
半球发射率      ≥ 0.80
隔热温差        ≥ 10.0
隔热温差衰减      ≤12.0
提出隔热温差;
温差检测方法设计有欠缺
GB/T 2561-2010
建筑用反射隔热涂料
太阳光反射比(白色)≥ 0.80
半球发射率      ≥ 0.80
提出反射隔热涂料等效涂料热阻;
仅二个光学指标,去掉了隔热温差指标
HG/T4341-2012
金属表面用热反射隔热涂料
太阳光反射比(白色)≥ 0.80
其他色)≥ 0.60
半球发射率 ≥ 0.85
近红外光反射比(合格品)≥ 0.60,一等品)≥ 0.70,优等品)≥ 0.80
提出近红外反射比并对涂料分级;
无温差指标
JG/T375-2012
金属屋面丙烯酸高弹防水涂料
太阳光反射比(白色)≥ 0.80
半球发射率≥ 0.80
对防水涂料提出隔热指标;
仅二个光学指标
JG/T235-2014
建筑反射隔热涂料
太阳光反射比      
低明度≥0.25,中明度≥0.40     
高明度≥0.65
近红外反射比:
低明度≥0.40,中明度≥L值/100 ,高明度≥0.80
半球发射率≥ 0.85
污染后太阳光反射比变化率: 中明度≥15% ,高明度≥20%
人工气候老化后太阳光反射比变化率:≤5%
对彩色隔热涂料提出反射指标、增加了近红外反射比考察指标;
仍无温差指标;是国外冷屋面涂料标准的翻版
JGJ/T287-2014,行标
“建筑热反射涂料节能检测标准”
 
提出节能检测指标及现场检测;
仍是二个光学指标
Q/320412 CGT 005-2006
薄层弹性隔热保温涂料
热反射率可见光区) ≥ 0.85
近红外光区)≥ 0.80
导热系数 (W/m.K)≤0.10
隔热指数  ≥ 60%
有温差(隔热指数),近红外光,导热系数等特征指标;
无半球发射率。

       三.现在该怎么办
       3.1.尽快组织对“国标”的修改
       鉴于“国标”是一个   的      ,它对其它行业标准的制定都有重要的影响,而现有国标完全无法区别普通涂料和真正的隔热涂料,我们强烈建议尽快对现有国标进行修订,标准的指标应该是围绕涂料的热反射,热辐射和热阻隔进行考核,   重要的是要有隔热温差或隔热指数之类与温度直接相关的指标。虽然测试这个指标缺少成熟的检测设备、试验数据重现性不好、测试方法的制定也很困难,但这都不是无法克服的。我们在1987年参加了“建筑涂料耐沾污性测试方法”的   标准制定,当时也面临即没有检测设备又没有可参考的方法等多重困难,但   终标准还是制定出来,虽然经过这么多年对方法的多次修订,该试验的数据重现性仍不理想。但“耐沾污性”指标的考核对国内外墙涂料的发展起到了积极的引导促进作用。所以隔热涂料标准中制定与温度直接相关的指标也一定能找出相应的测试方法和检测设备,这方面三亚建工的渠高工已经做了大量试验工作。
        3.2 实际“温差”指标是检验真假反射隔热涂料的   根本标准
        涂料的隔热性能确实和太阳光反射比存在正相关关系,但现实中只要是够白的涂料不论是否具有隔热功能添加剂都能达到很高的太阳光反射比。而有些功能添加剂由于不很白反而会降低这个指标,而且在实际应用中也没多少工程使用纯白涂料,单纯的光学指标检测结果是花费了高昂的检测费却无法区分真正具有隔热功能的涂料和普通涂料。现在看来只有检测实际温差才与使用情况紧密联系才是检验真假反射隔热涂料   有效的指标。
        3.3对于国标修改的具体建议:
        王秀云等曾对國标的修改提出过建议(参考《建筑用反射隔热涂料技术成果应用交流研讨会》论文集,第76页,王秀云 渠荣篯,“从检测角度看反射隔热涂料标准存在的问题”,2015年4月,常州)我们认为这个建议比较合理并有参考价值,特摘录如下:
        ①涂料名称
       应改为“绝热节能涂料”,只从目的或效果出发,不考虑机理、不引入反射、辐射等概念,定义为“在太阳光照射下,和在热环境氛围下和普通涂料相比,能使涂层表面(或涂层内墙表面)明显降低温度且涂层传导系数低的涂料”。这样只要能统一规范检测方法和检测仪器,便不会再出现检测结果合格但产品质量不合格的问题。
       ②功能指标
       一个产品的功能性控制指标可以从机理和应用两个方面去考虑,比如钢筋和水泥,它们的化学成分决定它们的力学性质,在产品型式检验时需对其化学成分和物理指标全部检验,以判定其质量是否合格,但在见证取样时,通常只需对其力学性能或其他物理指标作检验。同样是功能性涂料的“钢结构防火涂料“的产品标准14907-2002中规定检测”耐火极限“作为耐火性能指标,而並沒有去捡测之所以具有耐火性能的其他化学或物理性能指标。对于节能涂料而言,太阳光反射比,红外反射比、导热系数、半球发射率等项指标均是从降温机理去考虑,但温度的检测,节能效果(能耗)的检测才是直接的涂料是否节能的可靠依据,因为温度降低的程度是太阳光反射比,红外反射比、半球反射率、阻热效果以及其他尚未理解的因素共同协调达到的综合指标,在研制节能涂料新技术不断创新的情况下,各种机理的相互作用还没有完全弄清的情况下,标准规定的检测方法尚有明显缺陷的情况下,建议节能涂料的功能性控制指标定为①“表面温差”,可以定义为“在相同色系和相同色阶的前提下,在确定的照度和热环境下,普通涂料和节能涂料,表层温度的差值”(也可定义为和涂料相关联的内墙表面的温差)。②节能功率,定义为“和普通涂料相比,与涂料相关的实体维持恒定温度所耗电能之差”。
       ③检测方法
       早在30年前美国军事标准就是因为使用测量温度的办法来检测节能涂料的质量,国内绝大多数研发节能涂料产品的机构,在研发过程中控制质量指标的办法都是使用测量或比对涂料降温效果的办法,并且已积累了丰富的经验,虽然这种方法仍有许多影响结果准确度和重复性的因素,如①模拟太阳光光源的选择,哪种光源   接近真实。②如何考虑测量环境温度的影响?③如何考虑涂层表面气流(风速)的影响?④涂层附着材料的差异与选择。⑤温度传感器的灵敏度。⑥外墙涂层表面温度和内墙温度,哪个   能说明涂料的功能。⑦对比涂料和对比色系色阶涂料的统一规定。因此,目前不同文献所介绍的资料,由于实验条件各不相同,降温效果的数据出入很大,从5℃以下到25℃以上都有,不好作相互的比对,但是只要借助标准的规定确定一个合理的比较完善的共同认可的实验条件,是可以找到一个相对合理的节能涂料降温效果是否合格的指标的。再不会出现目前这种产品标准规定的指标实际上不能控制产品的质量,这样的问题。
       除此之外,不但检测涂料表层或内墙的温度,还可以联系建筑物实体的温度,实际测量建筑物内控制恒温所需的功率,直接观察能耗的差别,得出节能的效果,也是可以做到的。
       3.4 国标(修改)出台前的政策导向:
       尽管JG/T235-2014 235-2014“建筑反射隔热涂料”行标对彩色反射隔热涂料的评判有指导意义,比较“国标”是一个进步。但如作者前面所分析,它基本是国外“冷屋面”涂料标准的翻版,而冷屋面涂料基本是靠“冷颜料”调制成的。因此,在国标未修改前,用此标准代替国标也是不恰当的,会引导大家把制作冷屋面涂料当成主流。
       在国标(修改)标准出台前,我们一方面要鼓励厂家按   上共识的“三原理”原则生产   的“反辐射绝热节能”涂料;一方面要尽快组织研制标准的“反辐射隔热涂料温差测试仪”,我们现在已经继续了这一标准仪器的研发。
       我们认为,由于反射隔热涂料标准的缺陷带来的隔热涂料行业的混乱是暂时的,这是在建筑节能涂料迅猛发展中出现的问题。只要我们认真对待,群策群力,一定能克服和解决此问题,把建筑节能涂料引向健康发展之路。
附录:
1.“薄层弹性隔热保温涂料”企业标准(Q/320412 CGT 005-2006)全文(赵石林,缪国元,张佩珍)
2.    发明专利:透明材料隔热性能检测装置及其检测方法(赵石林,顾琪龙,张佩珍等)
3“反射隔热涂料”.   标准(初稿),2009年2月17日(赵石林,缪国元,张佩珍等)

 

 
 
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