反射隔热涂料等效热阻数学模型

6.1 反射隔热涂层外墙构图集与其性能参数
【1】 选用应用软件 《夏热冬暖地区建筑节能设计标准》 广东省建筑科学研究院 【2】绘制建筑结构图 【3】反射隔热涂层标准墙体建立： 选定软件 “结果与计算” “年耗电指数” “模版定制” “标准墙体” “编制墙体” 按照要求设计结构层数及每层的性能参数。计算编制的墙体的 热阻，计算反射涂层的等效热阻并加入到编制墙体的附加热阻 栏 编制标准墙体完成。
-4.9541ρ
U=6.138e-4.9541ρ
4.5 等效热阻模型小结
反射隔热涂层等效热阻模型中的参数确定
五 反射隔热涂层等效热阻的检验
5.1 实际墙体反射隔热涂层等效热阻测试 【1】选的测试墙面 选定两个朝向相同、墙体结构相同的西 墙面，水泥粉刷内外表面（或者是同一结构的同一扇墙面），一 处涂布反射隔热涂料，一处为原来水泥墙面作为对比墙体。
【1】 南、北向墙体ρ与U 对应关系表
按照基本计算，得出不同的吸收率ρ反射涂层的ρ与U，列表1。
【2】南（北）向墙体反射隔热涂层数学模型
1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4
等效热阻与墙体热阻比值 RI/Rw
U= 3.037e 0.5
6.3 反射隔热涂层节能效果比较
• 参见附件 • 【1】 灰沙砖墙体 • 灰沙砖墙体+反射隔热涂层
• 【2】采用墙体材料+反射隔热涂层
七 夏热冬暖地区反射隔热涂层等效热阻 今后要做的工作
1 反射隔热材料的研究： 材料的热射线吸收率ρ减少，等效热阻Ri越大。因为外墙的涂膜 为漫反射为主，反射率不能太大。提高发射率为材料发展方向。 2 多种颜色的反射隔热涂料的研究。 3 反射隔热涂层等效热阻及热工计算。
四 南宁地区
反射隔热涂层等效热阻模型
4.1 南宁地区的气象资料
南宁夏季太阳辐射强度资料
4.2 东、西向墙体反射隔热涂层等效热阻数学模型
【1】 东、西向墙体ρ与U 对应关系表 按照基本计算，得出不同的吸收率ρ反射涂层的ρ与U，列表 1。
【2】 东、西向墙体反射隔热涂层数学模型
3
等效热阻与墙体热阻比值 U=R i /R 0
第二部分
夏热冬冷地区反射隔热涂层等效热阻
夏热冬冷地区反射隔热涂层等效热阻分为 夏季与冬季两个季节独立的热阻。 夏季的等效热阻按照夏热冬暖地区的计算； 冬季则要考虑低气温下反射隔热涂层等效热阻。
一 夏热冬冷地区传热分析
夏热冬冷地区冬季，一般是室内温度高于室外气温， 居住建筑物围护结构的热传递方向是从室内向室外传递。
【5】 内墙表面温度与室内温度与内墙侧的吸热系数相关联，归 并到墙体热阻Rw中计算。
二 冬季反射隔热涂层等效热阻计算
2.1夏热冬冷地区反射隔热涂层等效热阻冬季数学模型
按照稳态假设，通过各热阻层的热量 Q=K*A*Δ t =K1*A*Δ t1=K2*A*Δ t2 （1）
墙体涂布反射隔热涂料后，墙体表面温度从ts0下降到tse ,相 当于墙体外表面增加了一个负热阻层，该附加的热阻层的温差为 ts0–tse。 （tse-ts0)/Ri=(ts0-t0)/（Rw+0.11) Ri=(tse-ts0)（Rw+0.11)/(ts0-t0) （2）
反射隔热涂料等效热阻 数学模型的建立
夏 热 冬 暖 夏热冬暖地区 地 区 第 一 部 分
第一部分
一
等效热阻数学模型建立的方法
二 建立等效热阻数学模型的目的
1、按照建立的数学模型，从已知的墙体与屋面的材料 热阻R0与对热射线的吸收率ρ，计算反射隔热涂层的当 量热阻Ri。
Leabharlann Baidu
2、对已经用反射隔热涂料涂布的建筑，按照数学模型 进行检验，确定涂层的等效热阻Ri、涂层的热射线的反射 率τ与吸收率ρ 。
2.5 2
1.5 1
0.5 0 0 0.1 0.2 0.3
U= 6.5051e-5.9562ρ
0.4 0.5 0.6 0.7 反射隔热涂膜热辐射吸收率ρ 图2 反射隔热涂层等效热阻与墙体热阻和反射率的关系 【东（西）墙】
U=6.5051e-5.9562ρ
4.3南、北向墙体反射隔热涂层等效热阻数学模型
40 30
反射隔热涂层等效热阻 m2k/w
20 10 0 0.00 -10 -20 -30 -40 时刻 冬季晴天反射隔热涂层等效热阻与时间的关系
10.00
20.00
30.00
40.00
晴天白天计算结果分析
【1】 冬季一般是外界气温低于室内温度，室内热通过墙壁传向室 外，产生热损失。 【2】 当原墙体外表面因太阳辐射温度升高，温度高于室内温度设 定值时（18℃），传热方向发生改变。计算的反射隔热涂层等效 热阻为负值。表示反射隔热涂层减少了进入室内的热能。 【3】当原墙体外表面因太阳辐射温度升高，温度仍低于室内温度 设定值时（18℃），传热方向不改变。计算的反射隔热涂层等效 热阻为正值。反射隔热层增加了墙体的温差，减少了室内温度热 的散失。相当于反射隔热涂层是增加了墙体的热阻。
本方法反射隔热涂层等效热阻的特点
【1】 本方法建立的反射隔热涂层等效热阻模型是关于 Ri、R0、ρ之间的数学式或图形。 【2】 建立模型时，考虑了围护结构涂布前、后外表面的 综合温度，也考虑了室内墙体内表面的最高温度， 比较实际的反映了墙体的传热特点。 【3】把围护结构的热阻与反射隔热涂层等效热阻之间的 关系联系起来。
屋面反射隔热涂膜等效热阻与 屋面热阻值 U =Ri/Rw
3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 屋面反射隔热涂膜热辐射吸收率 ρ 屋面反射隔热涂膜等效热阻与屋面热阻及热辐射吸收率对应图 U = 6.138e
由于冬季的太阳辐射及日照时的太阳辐射 强度与整点气温分布数据难得到。 以搜集到苏州地区的冬季的全辐射辐射与 气温的气象资料，进行屋面的等效热阻计算，探 讨冬季气候条件下，反射隔热涂层的等效热阻的 变化规律。
本例 是以苏州地区1月的气象资料为依据
反射涂层等效热阻 m 2k/w
40 20 0 -20 -40 外墙表面温度 ℃ 冬季晴天外墙表面温度与反射涂层等效热阻关系 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
【3】 以内表面最高温度t0，反射隔热涂层外表面最高综合温度 温度tse与原墙体外表面最高综合温度ts0建立模型。
【4】 以全年夏季的太阳辐射强度最高值作为本模型计算依据。 【5】 等效热阻值只要适合了最高温度时段的隔热要求，同样也 适合了其他温度低的时间段的隔热要求。
3、夏热冬暖地区反射隔热涂层等效热阻模型
选用同一吸收率ρ值的反射隔热涂层，不同的R0的墙体，计 算原墙体的外表面综合温度ts0、反射隔热涂层外表面的综合温 度tse； 用夏热冬暖地区建筑节能评价软件计算围护结构内表面温度 t0； 按照（2）计算相对应的Ri，得到同一ρ值时，R0、Ri之间 的关系。
【3】改变ρ值，对所选墙体，建立系列R0、Ri之 间的对应关系。 【4】对所选的所有墙体的ρ与U（U=Ri/R0) 的关 系式列表、作图，建立反射隔热涂层等效热阻。
【2】测试墙体所选部位的温度 测试墙体不同时段太阳照 射下，各个测试点的表面温度。（注意相关的对比点的条件相似 性）。
【3】用多种方法计算反射隔热涂层的等效热阻
5.2实验结果
理论传热模型: 西墙 西墙 指数模型：
Ri=(ts0-tse)R0/(tse-t0) 实测Ri1 = 0.491 计算Ri2 = 0.522
冬季阴雨天计算结果分析：
【1】冬季的阴雨天太阳的直接辐射能减少，主要是漫反射辐射的 能量，其辐射能很小，最大值仅为120w/m2k左右。特别是当云 层厚度大，漫反射辐射能更小，原墙体与反射隔热涂层的升温作 用都小。这时，太阳辐射对墙体的外传热影响小。 【2】冬季阴雨天反射隔热涂层降低了原围护结构表面的温度，但 是比气温高，相对的增加了围护结构的内外温差，增加了围护结 构的热阻，相当于反射隔热涂层等效热阻值为正值。
反射隔热等效热阻层 Ri
墙体与隔热层 R0
反射隔热膜层
内表面温度t0
传热方向
隔热膜表面温度 tse 墙体表面综合温度 ts0
内墙侧放热系数αc
外墙侧的吸热系数αi 图1 夏季反射隔热涂膜与墙体传热示意图
2 建立数学模型时参数的简化
【1】 墙体发射率与反射隔热涂膜的发射率相等。 【2】 墙体的传热过程稳态假设。(外墙内表面最高温度为判据）
【3】冬季阴雨天反射隔热涂层的等效热阻值很小，为原来围护结
构的热阻R0的20%左右
。
三 冬季等效热阻模型的特点与应用分析 墙体内外表面温差对传热影响分析 Ri=( tse - ts0)（Rw+0.11)/( ts0- t0) 3.1 冬季的白天晴天 【1】 t0＞ts0, Ri＞0，反射隔热涂层减少热损耗。 【2】 t0=ts0，这时墙体内外表面温差为0，没有热的 交换。Ri为无穷大。 【3】 t0＜ts0, Ri＜0，隔热涂层减少了原墙体 向室内的传热量。
按照稳态设定，及传热基本理论：通过各个 传热热阻层的热量相等，建立理论等效热阻： Q=K*A*Δt =K1*A*Δt1=K2*A*Δt2
Ri=(ts0-tse)R0/(tse-t0)
（ 1）
（2）
4、反射隔热涂层等效热阻实用模型建立过程
【1】按照地区的气候特点，用计算方法建立等效热阻模型。
【2】建立同一ρ值时，按照（2）计算R0、Ri之间的关系
3、对反射隔热涂层建筑的节能效果进行评价。
三
夏热冬暖地区反射隔热涂层 数学模型的理论基础
1、传热分析 太阳辐射热经过围护结构传入室内，这过 程与传热机理是很复杂的。 在墙体表面有对太阳辐射能的吸收与反射； 同时还有反射隔热涂层与外层空间的热辐射交换； 还有墙体与空间的对流传热；通过墙体的 热传导等。
1.1 传热过程分析
【1】 墙体外墙表面温度高于室内温度
温度分布 te tS0 tse
反射隔热涂层等 效热阻层 Ri 反射隔热膜层 内表面温度tw0 原墙体表面 综合温度 ts0 隔热涂层表面综 合温度 tse 外墙侧的放热 系数α e
tw0
t0
墙体与隔热层 热阻 Rw
传热方向
内墙侧吸热 系数α 0
2 校核墙体的隔热效果
【1】 选用应用软件 《夏热冬暖地区建筑节能设计标准》 广东省建筑科学研究院
【2】 节能评价计算过程 “结果与计算” “年耗电指数” “输入数据” “墙体信息” 从编制标准墙体中选择需要的墙体； “屋面信息” 从编制标准屋面中选择需要的屋面。 回到“结果与计算” “生成计算书” “年耗电指数” 完成
图二 冬季反射隔热涂膜与墙体传热示意图 （ts0＞18℃）
• 【2】墙体外墙表面温度高于室内温度
温度分布
te
tSe
ts0
tw0
t0
反射隔热涂层 等效热阻层 Ri 反射隔热膜层
墙体与隔热层 热阻 Rw
内表面温度tw0 原墙体表面 综合温度 ts0 隔热涂层表面 综合温度 tse 外墙侧的放热 系数α e 传热方向
U=6.5051e-5.9562ρ Ri=（6.5051e-5.9562ρ）Rw Ri3= 0.452
测试与计算结果： 实测值Ri1介于理论值Ri2与实用模型值Ri3之间。相 对误差6.3%、8.0%。
六 反射隔热涂层等效热阻 热 工 计 算
6.1 热工计算内容
1 反射隔热涂层外墙构图集与其性能参数 2 校核墙体的隔热效果
内墙侧吸热 系数α 0
图二 冬季季反射隔热涂膜与墙体传热 示意图 （ts0＜18℃)
1.2 传热分析与参数简化
【1】墙体热发射率与反射隔热涂膜的发射率相等。
【2】墙体表面综合温度按照标准GB 50176计算。
【3】通过墙体的传热过程稳态假设。（整点平均数据） 【4】建筑室内温度按照国家居住建筑室内冬季气温18℃的设定。
在晴朗的白天及夜晚、阴雨天，由于太阳辐射不同， 建筑物外表面温度不同，通过围护结构的传热有差异， 因此要分别建立相应的数学模型。
太阳辐射热对建筑围护结构的升温作用，外表面温 度可能高于室内，传热方向会改变。 这过程与传热机理是很复杂的：在墙体表面有对太 阳辐射能的吸收与反射；还有反射隔热涂层与外层空间 的热辐射交换；还有墙体与空间的对流传热等相关；室 内外通过墙体的传热。
-4.5857ρ
0.6
0.7
太阳热射线吸收率ρ 反射隔热涂膜等效热阻与墙体热阻和吸收率的关系图 南(北）墙
U=3.037e-4.5857ρ
4.4 屋面反射隔热涂层等效热阻数学模型 【1】 屋面反射隔热涂层ρ与U 对应关系表
按照基本计算，得出不同的吸收率ρ反射涂层的ρ与U，列表1。
【2】屋面反射隔热涂层数学模型