RiccardoPaolini團(tuán)隊完成的研究發(fā)表在Solar Energy Materials&Solar Cells期刊（IF=7.267），論文聚焦污染、老化作用對建筑圍護(hù)材料反照率的影響，依托羅馬、米蘭兩地48個月自然暴露試驗(yàn)，優(yōu)化ASTM D7897-18實(shí)驗(yàn)室模擬流程，對比自然老化與實(shí)驗(yàn)室老化對屋面、墻面材料太陽反射率與熱發(fā)射率的作用規(guī)律。

摘要

化學(xué)與物理應(yīng)力、老化、有機(jī)/無機(jī)物沉積及微生物生長（即老化）會影響建筑圍護(hù)材料的光學(xué)?輻射性能。自然暴露可量化這些影響，但通常耗時數(shù)年，且無法分離不同老化因子的貢獻(xiàn)，邊界條件差異導(dǎo)致不同試驗(yàn)結(jié)果難以對比。本文對ASTM D7897-18標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，旨在實(shí)驗(yàn)室復(fù)現(xiàn)歐洲城區(qū)建筑圍護(hù)材料的反照率與熱發(fā)射率變化。研究優(yōu)化了噴涂時長與老化循環(huán)，將羅馬、米蘭暴露48個月的屋面、墻面試樣的紫外?可見?近紅外反射率，與實(shí)驗(yàn)室污染老化試樣進(jìn)行對比。剔除早期發(fā)生物理?化學(xué)降解的材料后，屋面材料自然與實(shí)驗(yàn)室暴露的反照率平均絕對偏差為0.027，低于同場地兩次自然暴露試驗(yàn)的差值。本文明確了該方案的適用邊界，評估了自然老化的重復(fù)性，并提出自然與實(shí)驗(yàn)室暴露方法的改進(jìn)方向。

實(shí)驗(yàn)材料與儀器

實(shí)驗(yàn)材料

研究選用歐洲市場屋面與墻面材料，共14種屋面卷材、2種陶土瓦、4種墻面飾面層，覆蓋不同材質(zhì)、表面粗糙度、光催化特性，具體如下：

屋面卷材（M01–M14）：柔性聚烯烴、TPO、PVC、改性瀝青卷材、光催化瀝青卷材等

陶土瓦（T01、T02）：紅色陶土瓦、白色涂裝陶土瓦；

墻面飾面層（W01–W04）：米色墻面涂層、白色墻面涂層、白色光催化纖維增強(qiáng)砂漿、白色標(biāo)準(zhǔn)纖維增強(qiáng)砂漿。

實(shí)驗(yàn)儀器

分光光度計、INGLAS TIR100-2紅外發(fā)射率測定儀、QUV老化試驗(yàn)箱、加壓噴涂容器、紅外干燥燈（100W）

INGLAS TIR100-2紅外發(fā)射率測定儀

實(shí)驗(yàn)過程

自然暴露
在羅馬、米蘭兩地屋頂布設(shè)試樣，每種材料3個平行樣，屋面卷材1.5%南向坡度、墻面材料垂直暴露，部分設(shè)遮蔽與不同朝向?qū)φ?，暴露周期最長48個月（陶土瓦60個月），在3、6、12、18、24、36、48個月取樣測試太陽反射率與熱發(fā)射率。

實(shí)驗(yàn)室污染與老化
基于ASTMD7897?18調(diào)整流程，采用W1+S1+W2+S2+W3流程：3輪24h老化循環(huán)（每輪含8hUVA340nm光照+4h冷凝），2輪污染循環(huán)；污染液為礦物粉塵、炭黑、腐殖酸、鹽的水溶液，分兩段噴涂，紅外燈干燥，控制噴涂量與壓力保證均勻性。

性能測試
按ASTM E903-12測太陽光譜反射率，按EN15976、ASTM C1371-15測熱發(fā)射率，對比自然與實(shí)驗(yàn)室老化后試樣的光譜反射率、太陽反射率、熱發(fā)射率差異。

屋面防水卷材在自然老化試驗(yàn)?zāi)┢冢?/span>T48）與實(shí)驗(yàn)室加速老化后的熱發(fā)射率，對比其初始熱發(fā)射率

實(shí)驗(yàn)結(jié)論

1.自然暴露中，高反照率屋面材料反照率損失顯著，米蘭高于羅馬，多數(shù)材料18–24個月后反照率趨于穩(wěn)定，雨水沖刷、粉化可使反射率短期回升；

2.墻面材料反照率損失小于屋面，光催化材料會失活，物理粉化可產(chǎn)生表觀自清潔效應(yīng)；

3.優(yōu)化后實(shí)驗(yàn)室方案可復(fù)現(xiàn)歐洲城區(qū)材料老化的反照率變化，屋面材料自然?實(shí)驗(yàn)室反照率平均絕對偏差0.027，重復(fù)性優(yōu)于野外暴露；

4.該實(shí)驗(yàn)室方法無法復(fù)現(xiàn)嚴(yán)重物理化學(xué)降解與生物生長，僅適用于無明顯早期劣化的材料，可作為耐久性評估的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；

5.老化對材料熱發(fā)射率影響極小，變化均在測量不確定度范圍內(nèi)。

參考文獻(xiàn)

1.H. Akbari, C. Cartalis, D. Kolokotsa, A. Muscio, A.L. Pisello, F. Rossi, M. Santamouris, A. Synnefa, N.H. Wong, M. Zinzi, Local climate change and urban heat island mitigation techniques – the state of the art, J. Civ. Eng. Manag. 22 (2016) 1–16

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