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          北京藍彬尚科建筑工程有限公司
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          熱鏡熱反射隔熱涂料在石化行業的應用

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            近年來,隨著國家科學技術進步和科學發展觀的普及,節能減排、節約資源、環境友好、可持續發展的經濟運行模式正在推動我國生產生活向更加合理更為有效的方向轉變。這在鋼制石油儲罐防腐蝕涂裝工程技術發展進步中也得到充分印證。目前,對于輕質油罐主要采用噴淋水降溫,這不僅需要外供動力,浪費水、電等寶貴資源,而且還很難獲得最佳冷卻效果,成為地面油罐應用中亟需解決的問題。
            國內外對于熱反射涂料的研究較多,但降溫性能指標不統一且物理意義不明確,對于熱反射涂料的熱反射率的評價方法不一,且很少提及相應入射波段,很難進行數據比較。目前,國內研究者主要通過模擬太陽光輻射或實測條件下,涂膜的降溫性能來評價涂膜好壞,具有一定的局限性。相關標準中,建筑用隔熱降溫涂料國家標準的實施,具有一定的規范作用。
            國家節能減排政策引導力度不斷加大,國內外涂料生產企業紛紛推出此類產品以搶占我國節能減排市場的商機,一時間市場上熱反射隔熱涂料品牌如雨后春筍般爭相亮相,且所執行檢測標準不一,一般人無法辨別真偽及質量好壞,為了快捷準確的選出適合客觀需求的產品,我們應以現行國家權威檢測部門出具的產品檢測報告為主要依據,抓住主要技術指標指數的高低來鑒別簡便易行,本文先從技術角度總體闡述熱反射隔熱涂料的內涵與外延,并解析關鍵性技術指標,希望能為廣大用戶提供實際性指導意義。

           

          一、熱反射隔熱涂料綜述
            1、太陽光照下油罐表面受熱分析
            熱的傳播有輻射、對流和傳導三種基本形式,而影響我們地球表面各種物體溫度高低的決定性熱源來自太陽,太陽熱能又是以電磁波輻射方式傳導至地球表面,太陽輻射的波長范圍很廣,其中熱能集中在200—2600nm波區。具體分布在紫外線200—380nm約占5%;可見光380—760nm約占46%;紅外線760—2600nm約占49%,特別是380—1400nm的可見光和近紅外段占了太陽熱能的絕大部分。各種物體接受太陽熱輻射而升溫,然后再形成相互間的對流和傳導,最終表現為各物體的具體溫度高低狀態。
            熱反射隔熱涂料這一新型功能性涂料在易揮發油品(包括低粘度原油,中間餾分油及輕質產品油、氣)儲罐及管道外表面的廣泛試用,取得了降溫減壓、安全增效、節能節水的良好效果。實驗表明,在夏季日照條件下,與涂銀粉漆罐體相比,涂刷熱反射隔熱涂料的罐體表面平均降溫10-20℃,罐體內質溫度降低約5-10℃,且環境溫度越高溫差越明顯,液化氣罐沒有發生超溫、超壓等現象。與傳統降溫方法相比,太陽熱反射涂料不需消耗能量就能有效降低油罐溫度,從源頭上阻止熱量向物體內部的傳遞,進而達到節能降溫的目的,在軍事和民用方面都具有巨大的應用前景。
           
            2、熱反射隔熱涂料技術分類
            目前,我國市場上提供的熱反射隔熱涂料產品按其所走技術路線大致可分為兩大類:            
            一類是以陶瓷或玻璃空心微珠作為主要功能材料組配的熱輻射反射、紅外發射附加熱阻方式實現隔熱功效的產品。此類產品的隔熱功效除取決于熱輻射反射和紅外發射外,還與空心微珠材料熱阻系數直接相關,原則上空心微珠堆積密度越低熱阻指標越高,質量“輕”是其一大特點,也就是因為質量“輕”致使此類涂料液態產品儲存中在短時間內就會形成空心微珠向上的凝結現象和涂裝過程中涂料流平性較差,故涂裝施工只宜采用抹涂或高壓無氣噴涂方式獲得較厚(一般為300µm以上)且比較均勻的涂層,并且很難獲得細膩光滑表面,抗沾污自潔能力較差,在自然環境使用過程中反射、發射指標易產生較大衰減,造成涂層隔熱溫差衰減指標較高,隔熱功效損失較大,由于空心微珠的“熱阻”性能的充分發揮是與涂層中微珠上下重疊無縫隙排列和涂層厚度密切關聯,理論上涂層厚度對隔熱功能有相當影響,涂層越厚隔熱效果越好,但當涂層過薄使其中微珠無法形成完整無縫隙狀態時,其由熱阻系數帶來的隔熱功效即會大部分喪失,而與熱反射加發射型熱反射隔熱涂料功能計算方式近似。
            另一類是以各種復合高反射、高發射粉體為基本功能材料組配的熱輻射反射加紅外發射方式實現一定隔熱功效的產品,此類產品各項功能性指標一經確定,其熱反射隔熱功能指數即已經確定,只要涂刷在物體表面形成均勻完全遮蓋涂層(此類涂料的反射隔熱涂層平均厚度均小于100µm)就完成了具有完整功能的涂裝,在此基礎上再單純增加涂層厚度,對進一步提高涂層隔熱功效貢獻甚微,因此沒有必要去追求涂層厚度而形成產品涂裝使用過程中增加無效成本支出的現象,如需進一步增強隔熱功效,可在熱反射隔熱涂層下增加相應保溫隔熱層即可實現。這種薄層式的熱反射隔熱涂料與傳統涂料各種物理性狀較接近,故而施工可采用傳統涂料通行的各種涂裝方式和工藝方案。此類反射隔熱涂料具有高反射率、高自潔性、高耐候性、大大增強防腐涂層壽命等特有功效,滿足實際需要。

           

          二、熱反射隔熱涂料關鍵性技術指標解析
            1、太陽反射比、半球發射率指標解析
            熱反射隔熱涂料是以熱輻射反射為主要技術手段,以紅外發射(亦可稱“散熱”)為輔助手段達到隔熱效果的功能性涂料,起到使被涂物增加抑制溫度升降幅度的作用。熱反射隔熱涂料所形成涂層能有效抑制被涂物體溫度升降幅度取決于產品性能指標中的“太陽反射比”(即反射率)和“半球發射率”(即紅外發射率),JC/T 1040—2007«建筑外表面用熱反射隔熱涂料»中規定產品必須達到的指標是“太陽反射比(白色)≥0.83;半球發射率≥0.85”,其中“太陽反射比”(200—2600nm太陽熱輻射全波段)指數的高低是衡量產品性能優劣最主要的技術指標,產品這一指標直接決定涂料所形成涂層對太陽輻射熱能接受量,指數越高者接受量越低,就會顯現出越加明顯的“釜底抽薪”效能;而“半球發射率”指數高低則是衡量產品性能優劣的重要輔助技術指標,其作用是決定涂料所形成涂膜已接受輻射熱能向外的散發量,它可以減少接受輻射熱能在涂層表面的蓄積量和最終向涂層另一側的傳導量,對涂層最終隔熱功效有重要輔助增強作用。

           

            2、“隔熱溫差”和“隔熱溫差衰減”指標解析
            “太陽反射比”和“半球發射率”兩項功能性技術指標綜合作用的結果體現在標準“隔熱溫差”和“隔熱溫差衰減”這兩個技術指標上,JG/T 235—2008«建筑反射隔熱涂料»中規定產品必須達到的指標是:“隔熱溫差”≥10℃;“隔熱溫差衰減(白色)”≤12℃,“隔熱溫差”指數是顯示該涂料形成的涂層在實驗室標準條件下所達到的最終隔熱功能效果值,此指標應選擇指數高者為佳;而“隔熱溫差衰減(白色)”指數則是以假設標準試驗條件模擬自然環境條件中該產品最終形成涂層使用時可達到的實際功能效果值,此指標為用戶最應關注的產品功能技術指標,該指標應于“隔熱溫差”指標做捆綁式對比,選擇指數低者為佳。

           

            3、"耐人工氣候老化性"指標解析
            其次,還應關注該產品檢驗報告中“耐人工氣候老化性”項目欄內各項技術指標,JC/T 1040—2007«建筑外表面用熱反射隔熱涂料»規定熱反射隔熱涂料“耐人工氣候老化性”(W類400h;S類500h)必須達到的技術指標是“外觀”不起泡,不剝落,無裂紋;“粉化/級”≤1;“變色”(白色和淺色)/級≤2;“太陽反射比(白色)”≥0.81;“半球發射率”≥0.83.這5項指標中的前三項“外觀”、“粉化”、“變色”檢驗指數是以標準試驗條件模擬自然環境一定時段產品形成涂層使用后衰變程度及基本物理狀態的保持數級,即是涂層使用耐久性差異的顯示,又與涂料涂層后兩項“太陽反射比(白色)”和“半球發射率”等功能性技術指標在自然環境中使用后的衰變和保持程度直接相關,一般而言,耐人工氣候老化時間越長、前三項指標指數越低、后兩項指標指數越高則衰變進程越緩慢和該產品耐候性越好,越有利于一次性涂裝完成后涂層在自然環境中各種功能的持久有效保持。

           

          三、熱鏡™系列產品主要性能技術指標
            山西藍彬節能科技有限公司生產的熱鏡™熱反射隔熱涂料,是以公司自主研發的高反射組合粉料為基礎,根據客觀需求和基材差異,優選多種合成樹脂或乳液,以“太陽熱反射比”≥0.90(全波區),“半球發射率”≥0.85為內控技術指標,開發出的新型產品,關鍵技術指標大幅度高于國家產品標準規范的技術指標,包含溶劑型和水溶型兩大類。公司推出了多款高性能高品質的熱反射隔熱涂料及相關配套產品,依靠獨創的涂裝工藝,系列化、差異化的產品體系完成了熱反射隔熱涂料的市場布局。能夠滿足不同地區、不同行業及眾多用戶的個性化選擇需要。以下是熱鏡™溶劑型熱反射隔熱涂料主要性能及指標:

          檢驗項目

          標準要求(S型)

          檢測結果

          容器中狀態

          攪拌后無硬塊、凝聚,呈均勻狀態

          攪拌后無硬塊、凝聚,呈均勻狀態

          施工性

          涂刷狀態無障礙

          涂刷狀態無障礙

          涂膜外觀

          無針孔、流掛,涂膜均勻

          無針孔、流掛,涂膜均勻

          干燥時間

          表干≦2h

          40min

          耐堿性

          48h無異常

          48h無異常

          耐水性

          168h無異常

          168h無異常

          涂層耐溫變性

          5次循環無異常

          5次循環無異常

          耐洗刷性

          ≧5000次

          5000次不漏底

          耐沾污性

          <10%

          4.8%

          太陽熱發射比(白色)

          ≧0.83

          0.90

          半球發射率

          ≧0.85

          0.85

          耐彎曲性

          ≦2mm

          2mm

          耐人工氣候老化性
          (500h)

          外觀

          不起泡、不剝落、無裂紋

          不起泡、不剝落、無裂紋

          粉化

          ≦1級

          1級

          變色

          ≦2級

          0級

          太陽發射比(白色)

          ≧0.81

          0.87

          半球發射率

          ≧0.83

          0.83

          隔熱溫差

          ≧10℃

          13.8℃

          隔熱溫差衰減(白色)

          ≦12℃

          1.2℃

          (數據來源國家建材研究院及中國空間技術研究院出具的檢測報告)


            根據鋼制石油儲罐對防腐蝕的特殊需要和對熱反射隔熱涂料基本性能的認識,實驗表明熱反射隔熱涂料不僅僅是現有鋼制石油儲罐防腐蝕材料的一般替代品,而且是可與現有防腐材料搭配組合使用,并能起到對防腐蝕涂層的保護作用,較為合理的應用方式是按GB 50393—2008«鋼制石油儲罐防腐蝕工程技術規范»規定標準進行設計和施工的基礎上再附加一層薄型熱反射隔熱涂料表面涂層,這樣能充分收到在高溫季節降溫降壓和總體延長防腐蝕涂層使用壽命的雙重功效,既簡便易行又便于推廣。

          北京藍彬尚科涂料科技有限公司和北京藍彬尚科建筑工程有限公司主要從事節能涂料的研發、生產、技術咨詢、施工及售后等事宜,并且參與起草了JC/T1040 《建筑外表面用熱反射隔熱涂料》、 《綠色建材評價標準》。

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