冬暖夏涼~低熱傳導高反射建材隔熱塗料

 

領域別:化學化工日期:2021/1/29
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■ 技術說明
近年來全球能源資源等議題,不論是政府部門政策擬訂或企業社會責任上,皆希望以節約能源消費、提高能源運用效率,來達到節能減碳之目的。台灣位處於亞熱帶,台灣住商部門長年以來的耗能總量約佔全國21~23%,僅次於工業部門。夏天的空調用電耗費很高的電力,其中冷凍空調及照明設備即占其總耗能之60~70%比例,所以如何針對建築物的節能,降低夏天室內溫度,提升冬天室內溫度,以達到節省冷暖空調使用,可說是避免能源浪費之首要任務。
 
根據內政部營建署資料,夏天侵入建築物之熱源分布,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。尤其金屬建材熱傳導係數高(k=30~237 W/m.K),如果能降低金屬建材之熱傳導能力,可避免夏天戶外熱量往室內傳遞,冬天室內暖空氣往室外傳遞,其節能效果更明顯。傳統隔熱塗料熱傳導係數過高(k=0.15~0.3 W/m.K),節能效果有限。然而,高效隔熱材料(如So-gel 氣膠)的熱傳導係數可低至0.01 W/m.K,卻無法連續塗佈於金屬建材上,其製程困難、價格高、且耐彎曲性不佳,無法應用於金屬建材上。有鑑於此,工研院材化所利用日光反射顏料以及中空低熱傳導研究等配方技術,開發可塗佈型且兼具低熱傳導以及高日光反射塗料,其熱傳導係數可達到0.08 W/m.K以下、日光反射率90% 以上之低熱傳導與高日光反射塗料。
 
■ 技術特徵
學理上,能量傳導方式包含輻射、傳導與對流三種,而輻射是太陽傳遞熱量主要的途徑。在太陽光譜分析中,太陽光進入大氣層時,約有5% 紫外光、45% 可見光與50% 紅外光能量分布。這些光線在經過建築物屋頂、外牆或玻璃時,會產生光反射或光吸收。為了避免太陽熱能傳入屋內,必須提高塗料的陽光反射率,避免吸收光線。然而,熱能一旦形成吸收,又必須降低塗料之熱傳導能力,避免熱量往室內傳遞。就建材而言,依傳導及輻射兩種機制,在隔熱塗料設計上就要以增加日光反射率及降低熱傳導係數為主。
 
目前市售建築物外牆隔熱塗料產品主要分為日光反射型以及低熱傳導型等兩種,但廣泛使用的日光反射型隔熱塗料多為淺色系列,主要以白色為主,雖具有高太陽光反射率,但在使用上有美觀與光害等限制。在低熱傳導型隔熱塗料上,雖具有易施工、應用範圍廣等優點,但為了要維持塗層物性,無法大幅添加中空填充材,因此隔熱效果較板材來得差。
 
為了兼具低熱傳及高日光反射性能,且能方便大範圍連續塗佈施工,工研院材化所透過日光反射顏料以及中空低熱傳導研究等配方專利技術,如圖一所示,使得隔熱塗料具有較高的物性,同時維持高日光反射率,且又能降低熱傳之塗層材料。
 
圖一、隔熱塗料設計
圖一、隔熱塗料設計
■ 技術規格
   ► 日光反射率≥ 90%
   ► 熱傳導係數≤ 0.08 W/m.K
 
表一、工研院材化所高日光反射低熱傳導塗料技術與市售塗料比較
表一、工研院材化所高日光反射低熱傳導塗料技術與市售塗料比較
 
■ 應用範圍/領域
   ► 建築隔熱塗料
   ► 工業廠房隔熱塗料
 
■ 技術成果
工研院材化所透過實際不同場域的驗證,不論建築物的材質是鐵製亦或水泥材質,都能透由對各施工塗層的了解及設計,以本所研發的水性防污塗料、低熱傳導高反射建材隔熱塗料等混搭使用,證實本所研發之隔熱塗料具有良好的施工性、節能性及耐久性。
 
表二、建築隔熱節能實績
表二、建築隔熱節能實績
 
表三、工研院材化所高日光反射低熱傳導建材塗料塗裝後之各區實景
表三、工研院材化所高日光反射低熱傳導建材塗料塗裝後之各區實景
 
■ 實際範例
 
圖二、超商節電效果與回收年限估算
圖二、超商節電效果與回收年限估算
 
圖三、總用電節電效果統計(空調約佔1/3)
圖三、總用電節電效果統計(空調約佔1/3)
 
■ 專利/技術資訊
專利組合名稱:低熱傳導高反射建材隔熱塗料
專利標的:材料
專利組合案件數:1 案3 件
專利/技術成熟度:試量產
技術發展潛力:85%
國別分布:TW、US、CN
合作方式:專利讓與/ 授權、技術授權、合作開發
 
■ 洽詢窗口
工研院 材料與化工研究所  康靜怡   
Tel:03-5916928、Email:kang@itri.org.tw

 


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