SiO2气凝胶复合隔热涂膜玻璃隔热性能及其在建筑上的应用研究

Thermal insulation performance of doors and windows in buildings is very important to the whole building envelope. Thermal insulation coating glass shows high visible light transmittance, and high blocking ratio of near infrared rays. This kind of glass is cheap with good heat insulation performance, but the heat transfer coefficient is bad, namely the thermal performance is poor, its application is limited..SiO2 aerogel with nano mesoporous, high porosity, high specific surface area and low thermal conductivity characteristics, known as the super thermal insulation material, was studied and used in laminated glass, and showed very good thermal insulation performance. The transparency of this kind of glass is a little bit poor..SiO2 aerogel was well dispersed in distilled water as nano transparent dispersion ,which was added to thermal insulation glass coating. Both transparency and thermal insulation properties were obtained. Thermal conductivity will be studied with different thickness of SiO2 aerogel thermal insulation coatings, different solid content of SiO2 aerogel, and so on. Aerogel based thermal insulation coating glass and clear glass will be used in buildings to study thermal insulation performance, which will contribute to the application of aerogel based thermal insulation coating glass.

建筑门窗的隔热保温性能是整个建筑围护结构的重要一环。隔热涂膜玻璃是一种由玻璃隔热涂料制成的节能玻璃，具有较高的可见光透过率，能阻隔大部分近红外线。该玻璃价格低，隔热性能好，但其传热系数与普通玻璃类似，即保温性较差，限制了其在夏热冬冷，或寒冷地区的推广应用。.SiO2气凝胶因具有纳米介孔、高孔隙率、高比表面积和低热导率等特点，被称为超级保温材料，目前已经有块状气凝胶在夹层玻璃中的研究和应用，取得了很好的隔热保温性能，但存在透明性差的问题。.本课题转换思路将SiO2气凝胶分散成为纳米级透明分散液，与玻璃隔热涂料进行复合，使其兼具透明隔热、保温的特性。研究SiO2气凝胶隔热涂层厚度、涂层中SiO2气凝胶固含量、气凝胶隔热涂层所在玻璃表面的位置等因素对玻璃导热系数的影响，在建筑中对气凝胶型隔热涂膜玻璃与普通玻璃进行热工性能测试，检测其实际隔热效果，为气凝胶型隔热涂膜玻璃的研究应用奠定基础。

气凝胶由于其极低的热导率和高透射率，在超级隔热节能玻璃上的应用得到了广泛关注和研究，目前存在的问题是气凝胶玻璃清晰度差，影响玻璃的视觉清晰度。本项目通过对气凝胶热导率和表面形貌分析的相关分析，得到了国内外多家气凝胶的物理性能。对某一型号气凝胶开展了分散性研究，并成功与成膜物质复配，得到了气凝胶隔热涂料。测试结果表明气凝胶导热系数0.033W/(m•K)，较文献报导的0.013-0.02W/(m•K)高。气凝胶含量20%的涂层导热系数为0.079W/(m•K)。. 基于气凝胶涂层构建了气凝胶型隔热玻璃，研究了气凝胶涂层厚度，所在中空玻璃不同的面和位置对玻璃热工性能的影响。单片玻璃时，气凝胶型玻璃的传热系数可降低20%。中空玻璃时，气凝胶型隔热中空玻璃传热系数可降低17%。当气凝胶涂层作为中空玻璃内侧分隔层构建多腔玻璃时，传热系数可降低36～43%，配合Low-E玻璃使用时，传热系数可降低58%，为0.89 W/m2•K。实验中是用的气凝胶导热系数0.033W/(m•K)，如果气凝胶样品的导热系数能够达到0.016W/(m•K)，则气凝胶型隔热玻璃传热系数会有更佳表现。. 对不同构造的气凝胶型隔热玻璃在广州、北京、哈尔滨三个地区的建筑中应用进行了能耗分析，发现不同的气候区对玻璃热工性能有着不同选择。广州地区适合有较低遮阳系数的玻璃产品，而北京和哈尔滨则需要低传热系数和高透光性的玻璃产品。