引言
圖1、圖2、圖3是不同外表面狀況的屋面，在太陽輻照下的外表面溫度實測值。還有在鋼筋混凝土斜槽瓦屋面上用石灰刷白14個月后的太陽輻射吸收系數ρs由原來的0.3提高到0.4的實測值。
圖1 太陽輻照下不同色澤的表面溫度實測值
圖2 太陽輻照白色與黑色涂料的表面溫度實測值
圖3 太陽輻照下不同材料熱物理性能的表面溫度實測值
實測結果表明，有必要對建筑用反射隔熱涂料在建筑外圍護結構外飾面中應用的如下幾個熱工技術問題進行研討，提出可行的解決途徑。
1、建筑用反射隔熱涂料與一般建筑外墻涂料有何差別？應用技術規(guī)程是否只針對建筑用反射隔熱涂料。
2、建筑用反射隔熱涂料的隔熱性能是其太陽光反射率與熱輻射均高的綜合作用。
3、建筑用反射隔熱涂料的色澤不能僅局限于白色，且其隔熱性能會受環(huán)境的污染而逐年降低。
4、在使用建筑用反射隔熱涂料作外圍護結構外飾面的熱工設計計算中，能否采用一個簡明的計算參數，將建筑用反射隔熱涂料的隔熱性能予以直觀、量化的表征。
5、建筑用反射隔熱涂料的隔熱性能主要是體現在夏季降低外圍護結構外表面上的熱作用，但不利于冬季提高外圍護結構外表面上的熱作用。
在《建筑反射隔熱涂料應用中需明確的幾個問題》、《實事求是地推進建筑反射隔熱涂料的研發(fā)和應用》及《給推進建筑反射隔熱涂料研發(fā)應用相關主體的幾點建議》三篇文章中，我們層提出了需考慮和明確的問題，也探討了解決所提出問題的途徑和建議。本文主要針對建筑用反射隔熱涂料在建筑外圍護結構外飾面中應用的幾個熱工技術問題，進行探討。
1外反射隔熱并不是“建筑用反射隔熱涂料”獨具的特性
眾所周知，材料表面的太陽輻射吸收系數ρs，取決于材料的物理化學成分、色澤、光潔度和平整度。正如實測結果表明，只要是干燥的、光潔的、平整的白色材料表面，都會有很好的太陽光熱反射率，將其作為外圍護結構外飾面層，都可能獲得很好的外反射隔熱效果。
我們曾用都是白色的名牌外墻涂料與建筑用反射隔熱涂料施涂在基板材質和尺寸都相同的試件上作過對比測試，名牌外墻涂料的太陽光熱反射比并不比建筑用反射隔熱涂料的太陽光熱反射比差。至今還還很難見到建筑用反射隔熱涂料的生產廠家拿出類似的對比檢測結果。所以，我們一直不解，為什么要專門冠以“建筑用反射隔熱涂料”，同時還連續(xù)在四年時間內出臺三個國家級產品標準予以重推。
應當指出，外反射隔熱是建筑外圍護結構外隔熱技術中的一種有效技術，只要具有反射隔熱性能的表面材料都具有此功能，并不是“建筑用反射隔熱涂料”獨具的特性。
2 材料表面的太陽輻射吸收系數是材料表面的太陽光反射比和熱發(fā)射率綜合的一個太陽熱輻射吸收指數
室外綜合溫度ts.a的計算公式和圖3的實測結果表明，建筑外圍護結構外飾面層材料表面的太陽光反射率大，熱輻射率也大，隔熱效果才最好。
太陽光反射比不同于太陽輻射反射系數，前者僅表明物體表面對入射的太陽光輻射能通量的反射比率，而未包含物體表面吸收太陽光輻射能通量加熱后向外發(fā)射出的熱輻射能量。太陽輻射系數是包含了物體表面的太陽光反射比和熱發(fā)射率兩部分熱輻射能通量的反射比率，是一個綜合值。在美國的有關冷屋面規(guī)定中將其稱為太陽熱反射指數（SRI），如下圖。SRI是用總的太陽光反射率（TSR）和熱輻射率（ε）在中等風速條件下，計算出的表征一個物體在太陽光照射下表面溫度升高多少的一個數值。
圖中的斜線表明，物體表面的太陽熱輻射反射指數是隨著物體表面總的太陽光反射比和熱輻射率的增加而增大，即有較高太陽光反射比和熱輻射率的物體表面，就有較高的太陽熱輻射反射指數。
所以，我們在編制四川省地方標準時特別明確指出，對于不透明物體，只有其表面具有較高的太陽光反射比和較高的熱輻射率，才能綜合形成具有較高的太陽熱輻射反射率，即才有優(yōu)良的反射隔熱功能，否則就失去了現行的三個國家產品標準中規(guī)定的建筑用反射隔熱涂料（白色）具有的太陽光反射比和半球發(fā)射率都>0.80的實際意義。
太陽輻射吸收系數也是針對不透明物體表面對太陽光熱輻射吸收和其吸收受熱后能保持多少熱輻射能的一個綜合的太陽熱輻射吸收率，其值等于1–太陽熱輻射反射系數�，F行有關教科書、文獻和技術標準中所列的材料表面的太陽輻射吸收系數ρs值，就是指的這個太陽熱輻射吸收系數。過去是用天空輻射表朝向太陽光測定出的太陽輻照強度與天空輻射表朝向離物體表面500mm距離測出的反射熱輻射強度計算出的一個比值，綜合表征物體表面材料對太陽輻射熱的吸收能力。
基于此，在四川省地方標準《建筑反射隔熱涂料應用技術規(guī)程》術語中的“太陽輻射反射系數”和“太陽輻射吸收系數”都突出了太陽光反射比和熱輻射率兩個熱物理性能參數是物體表面的熱性能特性。并在附錄中列出了對應的參數取值。
3 使用條件需要不同色澤和受污染后的建筑用反射隔熱涂料熱物理性能參數
3.1 反射隔熱涂料應用中的 “三高一短一單”和“三低一長一多”的使用條件差別
有些建筑用反射隔熱涂料是從國外或國內航天工程上研發(fā)應用的高性能反射涂料引進而來。“建筑”兩字定義了建筑用反射隔熱涂料是應用在近地面一定高度范圍內的建筑外圍護結構的外表面上，與其在航天工程或其他特殊工程中應用有非常明顯的“三高一短一單”和“三低一長一多”的使用條件差別。
3.2 建筑外圍護結構工程中需要適應“三低一長一多”使用條件的建筑用反射隔熱涂料
建筑用反射隔熱涂料的研發(fā)目的是要廣泛地、大面積地推廣應用在節(jié)能建筑中，充分發(fā)揮其節(jié)能減排效應。在近地面建筑外圍護結構中應用存在的“三低一長一多”使用條件，要求建筑用反射隔熱涂料必須具有較高的耐污染和耐候性能，涂裝在建筑外圍護結構外表面上能在設計使用年限內保持有較高的太陽熱反射系數，且不會受大氣環(huán)境的惡劣影響出現嚴重的開裂、鼓泡、起皮等破損。同時還應滿足建筑外立面上不同色澤表現力的要求，并力求使材料及工藝的價格合理，性價比優(yōu)，才能有利于推廣應用。
基于實際使用條件，我們在四川省地方標準《建筑反射隔熱涂料應用技術規(guī)程》的附錄中列出了不同色澤建筑反射隔熱涂料的太陽輻射吸收系數及污染后的太陽輻射吸收系數，供建筑熱工設計時應用。
4 等效熱阻系數或等效熱阻可表征建筑反射隔熱涂料對建筑外圍護結構隔熱性能的量化值
4.1 現行國家建筑節(jié)能設計標準中，有考慮太陽輻照作用采用圍護結構傳熱系數修正系數的規(guī)定
在現行行業(yè)標準《嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》JGJ 26-2010和同時作廢的《民用建筑節(jié)能設計標準（采暖居住建筑部分）》JGJ 26-95中，要求在計算單位建筑面積上單位時間內通過外墻和屋面的傳熱量時，需按朝向乘上一個小于1的修正系數——圍護結構傳熱系數修正系數ε。
比如對于北京地區(qū)，南墻的ε＝0.84，北墻的ε＝0.95，東墻的ε＝0.9，西墻的ε＝0.92。
傳熱系數是傳熱阻Ro的倒數，也就是相當于乘上一個大于1的傳熱阻修正系數1/ε。這實際上就是在北方冬季采暖期間，因為有太陽輻照的有利作用，提高了室外的綜合溫度，降低了室內外的空氣溫差，減少了通過外墻與屋面的傳熱量。也就是相當于給外墻和屋面的傳熱阻增加了一個由于太陽輻照的有利作用所產生的一個附加熱阻或等效熱阻。因為修正系數是個定值，附加熱阻或等效熱阻值是隨外墻和屋面的傳熱阻而變，相互之間是乘積的關系。
可以說，在已實施的有關建筑熱工技術標準中，早就有圍護結構等效熱阻系數或等效熱阻的概念和取值，只是不叫等效熱阻系數或等效熱阻，而是以圍護結構傳熱系數修正系數ε表示。
4.2 應綜合考慮夏季的有利作用和冬季的不利作用
建筑用反射隔熱涂料的熱特性是其表面的太陽光反射率高和半球發(fā)射率也高，即綜合后的太陽輻射反射率高，有效地減少了太陽輻照在圍護結構外表面上的熱作用。
在冬季，與參照的表面太陽輻射吸收系數ρs（常用水泥砂漿表面的ρs＝0.7）比較，反射隔熱涂料使用后是降低了室外的太陽輻射當量溫度，增加了環(huán)境輻射溫度，總的是有效的降低了室外綜合溫度，從而增大了冬季采暖期間的室內外空氣溫差，提高了通過外墻或屋面?zhèn)鞒鍪彝獾臒崃俊Ｒ簿褪窍喈斢跍p少了一個等效熱阻，削弱了外墻或屋面的保溫性能。
為保持與通過外墻與屋面的ρs＝0.7時傳出的熱量相同，就必須有一個的等效熱阻補償，可將其稱之為反射隔熱涂料冬季補償熱阻，定為負值。
相反，在夏季則是由于使用建筑反射隔熱涂料形成的室外綜合溫度降低而減少了室內外空氣溫差，從而使通過外墻或屋面進入室內的熱量降低，即相當于增加了一個等效熱阻，提高了外墻或屋面的隔熱性能。為保持與通過外墻或屋面的ρs＝0.7時進入室內的熱量相同，就必須有一個等效熱阻剩余，可將其稱為反射隔熱涂料夏季剩余熱阻，定為正值。
綜合考慮外圍護結構外飾面采用建筑用反射隔熱涂料后帶來的夏季隔熱有利作用和冬季保溫不利作用，其等效熱阻應為外圍護結構冬季補償熱阻與外圍護結構夏季剩余熱阻之和。這正是建立和推導出等效熱阻Req或等效熱阻系數ε的理論基礎和思路。
在福建省建科院采用能耗計算軟件對建筑模型分別計算輕質圍護結構和重質圍護結構的傳熱比較中，也表明了太陽輻射吸收系數取0.5和太陽輻射吸收系數取0.7的全年能耗是相近的，重質圍護結構是31.13（ρs＝0.5）和31.04（ρs＝0.7），輕質圍護結構是31.25（ρs＝0.5）和31.59（ρs＝0.7）。這也說明外圍護結構外飾面采用了建筑用反射隔熱涂料，應綜合考慮其對冬季圍護結構保溫的不利作用和對夏季圍護結構隔熱的有利作用。在節(jié)能設計時，不能只考慮夏季的有利作用，即不能只取夏季使用條件下等效熱阻計算值。
4.3 是否可用“圍護結構建筑反射隔熱涂料等效熱阻”或“圍護結構建筑反射隔熱涂料等效熱阻系數”定量表征建筑用反射隔熱涂料的隔熱作用。
如前所述，不論是采用建筑反射隔熱涂料等效熱阻Req，或是采用建筑反射隔熱涂料等效熱阻系數ε，始終都與外圍護結構的傳熱阻有直接的量的關系，即不能離開外圍護結構自身的熱工性能而孤立地使用等效熱阻系數ε值。正如《嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》JGJ 26-2010中的圍護結構傳熱系數修正系數ε或圍護結構傳熱阻修正系數1/ε＝ ，都是在建筑熱工設計計算中要乘以外墻或屋面的傳熱系數K或傳熱阻Ro才有實際意義，ε或 不能只作為一個系數孤立地存在。
如果認為采用建筑反射隔熱涂料等效熱阻系數或等效熱阻不應脫離外圍護結構，最好與現有相關技術標準采用圍護結構修正系數的表示方法一致的話，也可以考慮用“圍護結構建筑反射隔熱涂料等效熱阻系數”或“圍護結構建筑反射隔熱涂料等效傳熱阻修正系數”表示，或統(tǒng)稱為“傳熱阻修正系數”。
從建筑熱工設計時比較便捷和可操作考慮，采用“等效熱阻系數”或“傳熱阻修正系數”乘以外圍護結構的傳熱阻計算值是適宜的。為此，在《建筑反射隔熱涂料應用技術規(guī)程》中，可只給出等效熱阻系數（或傳熱阻修正系數）的計算公式，而在建筑熱工設計計算的外圍護結構傳熱阻計算值中乘以等效熱阻系數（或傳熱阻修正系數）即可。
5 圍護結構等效熱阻系數及等效熱阻計算公式
5.1 圍護結構等效熱阻系數及等效熱阻計算公式的導出
1）在冬季采暖期或夏季空調制冷期通過外圍護結構傳出室外或傳入室內的比熱流量計算公式分別為：
式中，
2）目前的公共建筑與居住建筑節(jié)能設計標準規(guī)定的能耗計算軟件，都是將 s取為定值0.7（相當于水泥砂漿或混凝土表面），將其定義為參照材料表面太陽輻射吸收系數，用符號 r.a表示。為此，以 c.a表征建筑反射隔熱涂料的太陽輻射吸收系數，且 c.a < r.a。
3）采用建筑反射隔熱涂料的作用是降低室外綜合溫度，達到隔熱效果，但只是夏季有利，冬季則不利。為此，應有關系式：
5.2 穩(wěn)態(tài)（非穩(wěn)態(tài)）和動態(tài)能耗計算等效熱阻系數問題
應當指出，不論是用穩(wěn)態(tài)、非穩(wěn)態(tài)或動態(tài)能耗計算建筑反射隔熱涂料的等效熱阻值，從理論上講都是沒錯的，且本質都是一樣的。
關鍵的是計算參數取值，即圍護結構的熱工性能計算參數、室內外氣候計算參數和計算時間。針對特定的外圍護結構，如果圍護結構的熱工性能取值和室內外氣候計算參數和計算時間取值都基本相同，就會得出相近的傳熱量計算結果。所謂穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)（或動態(tài)），實際上就是針對室內外熱作用和圍護結構的熱工特性而論。一般是將冬季當成穩(wěn)態(tài)傳熱進行計算，計算時取室內外熱作用不隨時間的變化而變化，且只考慮圍護結構的熱阻抗性能。而在夏季則是當成非穩(wěn)態(tài)（或動態(tài)）進行計算，即在雙向熱玻作用下，室內外熱作用都是隨時間變化而變化的，在單向熱波作用下，室外熱作用是隨時間變化而變化的（當然是周期性熱作用），且同時考慮了圍護結構的熱阻抗性能和熱穩(wěn)定性能。
所以，如果只是以圍護結構的熱阻抗性能（即傳熱系數）作為其熱特性計算參數，取夏季室外氣候參數的晝夜平均量和夏季的平均量和波動量分別計算疊加的傳熱量計算結果是無多大差別的。而且，不論是輕質圍護結構，還是重質圍護結構，都是如此，正如福建省建科院的計算結果那樣。但如果在計算中同時考慮了圍護結構的熱阻抗性能（傳熱系數）和熱穩(wěn)定性能（熱惰性指標），計算結果就會不一樣，特別是熱惰性指標相差比較大的輕質圍護結構和重質圍護結構，傳熱量肯定是有差別的。
關于計算時間問題，應實事求是。過去是以采暖度日（HDD）和空調度日（CDD）作為采暖與空調的時間計算參數。這不切合實際，也不合理。可以說，在夏熱冬冷地區(qū)的很多城市，HDD和CDD都相差很大，不是幾倍差值，而是幾十倍差值。比如成都的HDD＝1454，CDD＝27，相差近50倍，按此HDD，成都將從9月下旬開始至次年4月上旬都處在采暖期內。就連重慶、武漢、南京、上海等城市都成為冬季采暖期長和夏季空調制冷期短的城市。
我曾在多次學術研討會上提出不能以冬季日平均氣溫≤18℃和夏季日平均氣溫≤26℃為基準的HDD和CDD作為建筑氣候分區(qū)依據，更不能以其作為冬季采暖和夏季空調制冷的時間依據。好在修訂后的《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》JGJ 134-2010已將采暖和空調制冷期改了，不用HDD和CDD，算是一個進步。
《建筑用反射隔熱涂料》GB/T 25261-2010中的等效熱阻計算公式就是以HDD和CDD為計算時間。
其實，在等效熱阻系數的公式推導中，完全可將計算時間消除，即在公式中根本不包含時間因素，只與氣候參數和圍護結構的表面換熱參數有關。
等效熱阻系數或等效熱阻本來就是以只考慮圍護結構熱阻抗性能推導出的一個表征建筑反射隔熱涂料綜合熱反射隔熱作用的一個相當量，沒有必要走復雜的動態(tài)能耗計算方法去推導出等效熱阻系數或等效熱阻。
6 關于建筑用反射隔熱涂料對室外綜合溫度波幅的削減問題
建筑用反射隔熱涂料等效熱阻系數的推導，是以冬夏季的室外氣候參數平均值建立關系式，即是取最冷和最熱期間（或空調制冷期）的室外計算溫度平均值和太陽輻照平均值，而未包含該期間內的室外計算溫度波幅值和太陽輻照波幅值。嚴格來講，應該考慮對波幅部分的補償和削減。對于夏季，正如我在一篇文章中推導出的隔熱指標有兩部分那樣，即：一部分是熱阻抗隔熱指標G1＝ρs/Roαiαe；另一部分是熱穩(wěn)定隔熱指標G2＝ρs/Dmαe，m＝2.62e0.46D（對于外墻）。
我們認為可從以下兩方面因素考慮，不在建筑反射隔熱涂料等效熱阻系數計算公式中引入室外綜合溫度的波幅值。
（1）建筑用反射隔熱涂料使用后，一定會受環(huán)境的污染使其太陽輻射吸收系數逐年提高，即反射隔熱作用會逐年降低。盡管我們在技術標準中規(guī)定了要采用污染后的太陽輻射吸收系數作為等效熱阻的計算參數或隔熱設計計算參數，但那還是有限的。為了在使用期內較好地保持建筑反射隔熱涂料的反射隔熱作用，有利于建筑反射隔熱涂料的推廣應用，將其對室外綜合溫度波幅量的補償和削減作用作為有利因素考慮，這是切合實際的。
（2）可將建筑用反射隔熱涂料對室外綜合溫度波幅值的削減作用，考慮在對圍護結構熱惰性指標的修正中。即對于熱惰性指標D<2.5或D≥1.5的外圍護結構，當采用建筑用反射隔熱涂料作外飾面時，可不用進行隔熱設計驗算。這個規(guī)定，對于夏熱冬暖和夏熱冬冷地區(qū)輕質外圍護結構的推廣應用有促進作用。當然，是否取D≥1.5為下限值，可討論。
7 建筑節(jié)能設計計算中如何計算建筑反射隔熱涂料的隔熱性能
建筑反射隔熱涂料在建筑外圍護結構中應用的隔熱性能可以用其太陽輻射吸收系數直接代入已有的隔熱設計計算公式中計算求出。但由于目前的民用建筑節(jié)能設計標準規(guī)定了兩種節(jié)能設計方法，即規(guī)定性指標設計方法和性能性指標（或稱圍護結構熱工性能權衡判斷）設計方法，如何在這兩個設計計算方法中將建筑用反射隔熱涂料的熱物理性能參數引入，一直是應用者非常關注且需要解決的問題。目前，在用于規(guī)定性指標節(jié)能設計計算中，有以適當減少外圍護結構傳熱系數乘以小于1的修正系數法和適當增加外圍護結構傳熱阻的附加等效熱阻法。在用于性能性指標節(jié)能設計計算中，仍是按傳統(tǒng)的隔熱設計計算方法將反射隔熱涂料的太陽輻射吸收系數值代入室外綜合溫度計算公式中計算太陽當量溫度，從而達到降低室外綜合溫度的目的，但不少設計者并不明確這一點，計算軟件也不明確。
四川省地方標準《建筑反射隔熱涂料應用技術規(guī)程》提出：在規(guī)定性指標節(jié)能設計中，直接將建筑反射隔熱涂料等效熱阻計入外墻與屋面的傳熱阻計算值中進行節(jié)能計；在性能性節(jié)能設計中，引入建筑反射隔熱涂料計算太陽輻射吸收系數（即污染后的太陽輻射吸收系數）進行節(jié)能計算。同時指出，不能用建筑反射隔熱涂料的太陽光反射比作為其太陽輻射反射系數（或太陽輻射吸收系數）的取值。
結語：
（1）行業(yè)標準《建筑反射隔熱涂料應用技術規(guī)程》編制組在隔熱涂料等效熱阻計算方法探討中作了很多工作，探討是必要的，也取得了成果。
（2）我們認為，在如何計算反射隔熱涂料等效熱阻這個問題上，宜粗不宜細，要清楚這是針對建筑圍護結構而言。建筑圍護結構的多個非單一性和非直觀性，決定了它在設計、施工、驗收及使用過程中要受很多因素的影響，眾多的影響因素不是在動態(tài)計算中可能全考慮到的，即使考慮到了，也不一定是起主導的因素。
（3）我們在上世紀70年代就系統(tǒng)地試驗研究過輕屋蓋的隔熱設計和隔熱措施，也有將淺色處理應用在屋面與外墻反射隔熱工程中的實踐，深知其在研發(fā)和應用中需要解決的一些實際應用問題的難處。編制四川省工程建設地方標準《建筑反射隔熱涂料應用技術規(guī)程》是在將我們的軍。以上幾個問題的研討是否切合實際，合理可行，有待實際應用來檢驗。我們愿與業(yè)內同行共同努力，完善建筑用反射隔熱涂料的應用技術措施，促進其推廣應用。
（注：本文曾在行業(yè)標準《建筑反射隔熱涂料應用技術規(guī)程》編制組主辦的技術研討會上進行交流。）
