隔熱塗料於實體建築物之節能降溫效果探討

 

刊登日期:2015/11/5
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建築物熱量主要來自於日光,經由屋頂、外牆與窗戶進入室內造成溫度上升,空調電力使用因此提升。為達到節電效果,本研究以高日光反射、高輻射率之隔熱塗料進行五棟實屋屋頂處理,並在隔熱塗層上塗裝防污塗料,以維持長時間隔熱效果。經由量測結果驗證,室外屋頂溫度可降低 9~26˚C,室內溫度可下降 2~7˚C,其中一棟建築節電效果可達到 15% 以上,確實達到節能減碳之效果。

建築物熱量來源主要來自於太陽的熱輻射,太陽中心溫度高達 5,500K 以上,因此,太陽熱輻射包含X射線、紫外光、可見光、紅外光等。日光進入地球大氣層後,大氣層氣體進行部分吸收,因此 250nm 以下短波光線無法進入海平面,根據統計,進入海平面時約有 5% 紫外光、45% 可見光與 50% 紅外光能量分佈。這些光線在經過建築物屋頂、外牆或者是玻璃時,會產生太陽光反射或者是光吸收,一旦產生光線吸收就可能讓物質的電子激發,並產生能階變化,在能階變化過程中形成熱能釋放;或者是將太陽光中的紅外線直接吸收,讓物質產生化學鍵結的震動而造成熱能釋出。圖一顯示建築物中的熱來源,其中屋頂佔了22.8%、外牆佔了18.2%、窗戶23%,這些建材都能以隔熱建材進行取代,減少日光熱量傳遞。


圖二、建築塗料戶外曝曬時間與亮度差異

鐵製屋頂隔熱塗料施工案例
案例 1選用之建築物為位於高雄市之一層樓商業建築物,地面總面積約80坪。其施工塗層結構如圖三(a)。施工前先進行落葉、汙泥清除,若有銹蝕處則會進行除銹與防蝕底漆處理。接著以表二之隔熱塗料,其日光反射率為 84.8%,熱傳導係數 0.202 W/m·K,至少噴塗 2 道,總厚度 300微米以上。隔熱塗料乾燥後,再以表三水性防污塗料處理,其水接觸角為123度,並具有耐磨、耐刷洗與低 VOC 特性,處理厚度約 5~20微米。完工後之外觀如圖四(a),塗裝與未塗裝表面溫差可達到 26˚C(表四)。
案例 2 是位於南投之一層樓商業建築,由於屋頂同屬於鐵皮,因此處理方式與案例1相同,採用防蝕底漆、水性隔熱塗料、水性防污塗料,其施工完成後外觀如圖四(b),施工前後屋頂表面溫差可達到 10~12˚C,室內天花板施工前後溫差也有 2~7˚C,目前節能數據持續收集中。

水泥、石製屋頂隔熱塗料施工案例
案例4為位於苗栗之農業建築物,其建築物為開放式建築,屋頂面積約為340坪。為讓養殖蓄物有更舒適環境,提升養殖蓄物之品質,因此以隔熱塗裝來降低蓄舍之溫度。由於建築物較為老舊,屋頂材質為石棉瓦,石棉瓦孔隙較多,因此表面沾附許多污染物與青苔。在塗裝前必須以強力水槍清潔表面青苔與污垢,水槍清潔後,可將表面附著之髒污與青苔移除,如圖五。且屋頂材質不同,施工塗層結構改為圖三(b)設計,底層改為接著底漆,提升石棉瓦與隔熱塗料之接著性,接著以案例1相同之隔熱塗料、防污塗料處理,塗裝完成外觀如圖四(d)。完工後進行表面溫度量測,量測氣溫為 32˚C,具有隔熱塗裝之表面溫度為 39˚C,未塗裝之石棉瓦表面溫度為 50˚C,屋頂表面溫度約下降 10˚C。同時對室內外溫度監控,室外屋頂溫度約可差異到 7˚C。由於室內為開放空間,室內降溫效果較不明顯,在有、無塗裝之室內(2m高度)溫度下降 1.5~3˚C  ……以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。



圖六、塗裝與未塗裝隔熱塗料之(a)室外溫度;(b)室外-屋頂外表面溫度;(c)室內-屋頂內表面溫度;(d)室內溫度

作者:黃元昌、徐雅怡、簡淑雲/工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」347期,更多資料請見下方附檔。


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