对反射隔热涂料相关标准的评价和建议

时间:2018-04-21 

                                           张佩珍1，赵石林2

(1.江苏省建材研究设计院有限公司，南京　210009；2.南京工业大学材料学院，南京　210009)

0　前　言

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。但目前涂料生产企业和工程应用单位普遍反应现有的有关隔热涂料的几个国家和行业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，回顾了从2006年开始笔者参与的企业标准、行业标准直至后来参加GB/T2561—2010《建筑用反射隔热涂料》国家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。
 

1　历史回顾

笔者最先接触隔热涂料标准是在2006年初，当时江苏省建材研究设计院协助江苏晨光涂料公司开发出一种新产品——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，制定了企业标准Q/320412 CGT 005—2006《薄层弹性隔热保温涂料》[1]。后来笔者又参加了JG/T 235—2008《建筑反射隔热涂料》行业标准的制定。还参加过国家标准GB/T25261—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，标准中指标和测试方法主要参考了美国军标的方法。针对隔热性能提出的3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%)。为了能较准确地测定温差，该标准参考了在测定透明隔热涂料温差时设计的测试仪器，研制了反辐射隔热涂料的温差测试仪。
JG/T 235—2008在制定时针对隔热性能提出了4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月组织起草了《建筑用反射隔热涂料》国家标准的初稿(当时命名为《弹性隔热保温涂料》)。在该初稿中仍然强调了“隔热温差”指标的重要性。2010年后，该国标正式公布执行。

2　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主要标准如表1所示(其中1个是早期制定的企业标准)，以公布和执行的时间排序。

2.1　关于国标评价

最终定稿的国标GB/T 25261—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2016年重新修订的JG/T 235—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，认为“隔热温差”没有现成仪器、检测困难，就用光学指标来取代。结果导致了石灰水也能通过国标中光学性能指标从而变成“合格”反射隔热涂料的怪现象[3]。许多同行及用户对此提出质疑并诟病其中的教训值得我们标准制定者深思。

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，仅采用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较高的原因被挤出市场。

自然界热量的传递是以辐射、对流和传导3种方式进行，太阳是最大的热源但不是唯一的热源，一个真正优质的隔热涂料应该具有热反射、热辐射和热阻隔3种功能，所有隔热功能添加剂也都是围绕着这3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对近红外的反射比、8～14 μm远红外特征波段的辐射率和导热系数这3项，而最直观显示节能综合效果的是隔热温差(或隔热指数)。我们在2006年制定的企业标准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　对相关标准的评价

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，所以为了拿到合格报告，企业普遍采取送检样品是白色而实际使用为有色的方法，这种现象使用户产生不解和疑惑。新修订的JG/T 235—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。但这个标准还是有缺陷，它缺少对温度的考核，且新标准的本质仅仅参考了国外冷屋面一类隔热涂料的标准，若以此为准，会误导大家走向“白涂料＋反射颜料”就符合行标，就是合格的反射隔热涂料的方向，又把反射隔热涂料行业引到全都做冷屋面涂料的歧途。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，而是认为冷屋面涂料可参照其他相关的标准更为合适，例如JG/T 375—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》等。我们认为一个好的标准其指标应该能使得各种隔热途径都得到体现，而不是单单考量其光学性能。

综上所述，对7个反射隔热涂料相关标准的评价如表2所示。

3　对反射隔热涂料国标修订的建议

3.1　尽快组织对反射隔热涂料国标进行修订

鉴于“国标”是一个国家的最高标准，它对其他行业标准的制定都有重要的影响，对产业的发展方向具有引导作用，而现有反射隔热涂料国标完全无法区别普通涂料和真正的隔热涂料，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，最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、实验数据重现性不好、测试方法的制定也很困难，但这些都不是无法克服的。笔者在1987年参加了《建筑涂料耐沾污性测试方法》的国家标准制定，当时耐沾污试验也面临既没有检测设备又没有可参考的方法等多重困难，但最终标准还是制定出来。虽然经过这么多年对实验方法的多次修订，该实验的设备仍不够先进和科学、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最后也一定能找出相应的测试方法和检测设备，标准制定者应克服畏难情绪。

3.2　隔热温差是检验真假反射隔热涂料的根本指标

涂料的隔热性能确实和太阳光反射比存在正相关关系，但现实中只要是白色的涂料，不论是否含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是白色反而会降低这个指标。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能与使用情况紧密联系，才是检验真假反射隔热涂料最有效的指标。

3.3　对于国标修改的具体建议

王秀云等曾对国标的修改提出过建议，结合在制定《石油和化工设备用保温隔热涂料》行业标准的实践[4]，特对GB/T 25261—2010《建筑用反射隔热涂料》国家标准的修改提出如下建议：

3.3.1　涂料名称

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。

3.3.2　功能性指标

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。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、阻热效果等因素共同协调达到的综合指标，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”。

(2)当量导热系数。可定义为“在试件表面涂覆一层涂料，制成被测试件，根据被测试件与未涂覆涂料的空白试件热阻相比较而计算出的涂层材料的导热系数称为当量导热系数”。

(3)隔热温差。可定义为“在规定的测试条件下，试板与空白试板背向热源一侧表面温度的差值”。早在30年前美国军事标准就是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也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，如模拟太阳光光源的选择，哪种光源更接近真实等，但是只要借助标准的规定，确定一个合理的共同认可的试验条件并制造出一个标准的隔热温差测试仪，是可以找到一个合理的显示节能涂料降温效果的隔热温差指标。

3.4　国标(修订)出台前的政策导向

尽管JG/T 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，它仅反映了一种隔热机理。因此，在国标未修订前可用此标准作为彩色反射隔热涂料的检测依据，但绝不应该就此停留在只考核涂料光学指标的误区之中。

在国标(修订版)出台前，我们一方面要鼓励厂家按国际上共识的“三原理”原则生产高质量的“绝热节能”涂料；一方面要尽快组织研制隔热温差测试仪。这方面我们已经提出思路和设想并请某仪器制造公司

制备了隔热温差测试仪样机(如图1)，希望能对隔热温差指标的测定做出贡献。

4 结 语

笔者认为，由于现有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。