冷却屋顶和防护涂料指南

故事简介:

• 凉爽的屋顶可以帮助商业建筑的业主和管理者节省能源。
• 平均而言，商业建筑占全国一次能源消耗的18%。
• 保护涂层可以帮助节约能源，延长屋顶的使用寿命。

为了降低运营成本，减少发电厂产生的温室气体排放，获得绿色建筑认证，并使建筑材料寿命更长，商业建筑的业主和管理者正在寻找降低建筑能耗的方法。在他们可能使用的许多节能策略中，凉爽的屋顶已经获得了相当大的吸引力。

冷屋顶旨在反射太阳辐射并更有效地散发热量，减少屋顶基材和建筑物内部的热积聚(HBU)，并潜在地减少空调负荷。凉爽的屋顶可以通过在初始建设阶段安装太阳能反射材料或用太阳能反射涂层修补现有屋顶来实现，这使得凉爽的屋顶成为新建和翻新项目的制胜策略。

商业建筑与能源使用

平均商业建筑占全国一次能源消耗的18%耗电量的35%;美国环保署估计，30%的能源被浪费了。由于冷却系统消耗商业建筑15%的电力，业主可以通过减少运行所需的能源来节省大量资金。

提高能源效率不仅仅是帮助商业建筑节省运营成本。它还可以帮助他们获得绿色建筑项目的学分，如USGBC的LEED项目，绿色建筑倡议的绿色地球仪项目，以及国际未来生活研究所的生活建筑挑战。这些项目的认证为业主提供了一个有价值的差异化点，帮助他们吸引和留住租户。

提高能源效率还有助于商业建筑减少对城市热岛的贡献，进一步改善其环境足迹。当树木和其他植被被建筑物、道路和其他吸热基础设施取代时，UHIs就形成了，这些基础设施会散发热量，使室外空气变暖。根据劳伦斯伯克利国家实验室的研究，UHIs会增加空调的能源消耗，通过加速烟雾的形成而损害空气质量，并加重与热有关的疾病和呼吸道疾病。

凉爽屋顶是如何工作的?

二十多年来，商业建筑一直在实施冷屋顶技术，以降低能源消耗，提高居住者的舒适度，降低维护成本，并延长屋顶的使用寿命。就像在晴天穿浅色衣服可以让人保持凉爽一样，凉爽的屋顶使用太阳能反射表面来保持较低的屋顶温度。根据美国能源部的数据，传统的深色屋顶在夏季阳光下的温度可以达到150华氏度或更高，而在相同条件下，凉爽的屋顶可以保持50多华氏度的温度。

可以通过测量三种材料表面特性来确定屋顶的温度。在这些方面更好的表现可以帮助减少建筑物的HBU。

条款

太阳总反射率(TSR)是表面反射阳光的部分。未被反射的阳光以热的形式被吸收。太阳反射率的测量范围是0到1。一个能反射55%阳光的表面的太阳反射率为0.55。大多数深色屋顶材料反射入射阳光的5%至20%，而浅色材料通常反射55%至90%。

光反射率(LRV)类似，通常用于油漆和涂料。它被定义为在光源照射下，表面在所有方向和所有波长反射的可见光和可用光的总量。LRV的运行范围从0到100%。平均最黑的黑色表面的LRV约为5%，而最白的白色表面的LRV约为85%。

热发射率描述一个表面通过发射热辐射来冷却自身的效率。它的测量范围为0到1，其中1的值表示一个完美有效的发射器。几乎所有非金属表面都有很高的热发射度，通常在0.80到0.95之间。

屋顶表面的太阳反射指数(SRI)是衡量凉爽度的另一个指标。它是根据太阳反射率和热发射度值计算出来的。SRI越高，屋顶在阳光下的温度就越低。例如，一个干净的黑色屋顶的SRI可能为0，而一个干净的白色屋顶的SRI可能为100。深色屋顶的SRI通常小于20。

涂层的冷却效果

缺少物理遮阳，实现凉爽屋顶的最佳方法是通过涂层，无论是在工厂由屋顶材料OEM还是由专业涂层承包商在现场应用。

但并非所有涂层都能提供实现高TSR、LRV和热发射度所需的性能。例如，涂料中的外部乳胶和优质丙烯酸粘合剂在暴露于太阳辐照时会分解，使污垢、霉菌和霉菌渗透到涂层表面，从而降低TSR和相关的节能。这种分解被称为薄膜侵蚀，涂层从基材上磨损，并将继续这样做，直到涂层不再保护表面。

另一方面，采用聚偏氟乙烯(PVDF)树脂配制的涂层系统，可抵抗光化学降解，提供更好的长期保护。PVDF的碳氟键非常强，即使暴露在环境中，也能抵抗薄膜侵蚀，使其保护性能(包括TSR、污垢脱落、抗藻类和霉菌、保色和抗粉笔灰)持续时间明显更长。污垢脱落和抗藻类/霉菌性能尤其重要，因为脏的表面会降低太阳反射。

涂层的色素在其TSR、LRV和热发射度特性中也起着至关重要的作用。例如，有机色素暴露在紫外线能量和其他元素下会随着时间的推移而分解。另一方面，复杂的无机颜料含有混合金属氧化物，可以反射太阳光。与有机颜料相比，复杂的无机颜料，特别是红外反射类型，当用于基于pvdf的配方时，由含氟聚合物封装，以额外保护免受元素暴露，从而可以分解它们，从而更长时间地保持其颜色。

涂料的更多好处

太阳的热量是降低屋顶系统耐久性和寿命的最大原因之一。正确的保护涂层可反射紫外线及红外线辐射，有助减少薄膜侵蚀及吸热。这种高性能涂层还可以抵抗污垢、霉菌和霉菌的积聚，保持它们更清洁，减少所需的维护量，并允许反射性能持续更长时间。