减少能源消耗的全球趋势无疑给工业带来了许多挑战。我们如何调整我们的产品和服务，在减少能源消耗和相关的碳足迹方面发挥作用?我们如何利用我们的知识和专业知识进行创新?在一场影响深远的经济衰退之后，我们还必须问自己，如何才能以最小的风险高效地完成这些工作。

随着立法和环境指导方针推动我们朝着更有效使用能源的方向发展，这些问题正变得更加紧迫。在考虑我们的应对措施时，我们还必须把消费者的预期考虑在内。虽然许多消费者关注的是减少能源消耗的成本和环境效益，但他们可能不愿意接受折衷其他标准(如产品选择或美观)的节能产品。

在涂料行业，日益增长的全球节能需求为创新提供了机遇和动力。新一代太阳能反射涂料的明显发展前景就是一个很好的例子。这些涂料所具有的节能潜力越来越受到人们的重视。与传统的太阳能反射涂料相比，新配方增加了更多的价值，提供了更多的选择。

在我们看来，建筑冷屋顶技术可能是目前最好的例证，说明了太阳能反射涂层如何在对抗能源消耗上升方面发挥有效作用。凉爽的屋顶可以帮助防止在太阳最强烈的时候，建筑物内的空气加热到很高的水平。这反过来又减少了空调系统所需的电力需求，并可能导致高峰电力需求激增。

可以说，现在正是探索这些涂料其他潜在应用的时候。船舶、汽车和航空航天产品很可能从新一代的太阳能反射涂层中受益，谁能说名单就到此为止了呢?

太阳反射涂料的重要性

当太阳的能量被外部表面吸收时，可以传递到建筑物、船只或车辆的内部，从而提高内部温度。温度升高会使室内更不舒服，给空调系统带来沉重的负担。这反过来又会导致相关能源消耗、二氧化碳和温室气体排放的增加。

这个问题的规模有多大?太阳能反射涂层在解决这个问题上能发挥多大的作用?根据国际能源机构的数据，在大多数国际能源机构成员国，建筑目前占一次能源消费的40%之多，也是二氧化碳排放的一个重要来源世界可持续发展商业理事会报告称，建筑的碳足迹超过了所有交通部门的碳足迹总和。该委员会建议，到2050.2年，建筑能耗可减少60%

在一些西方国家，建筑空调机组消耗的能源可占总能源消耗的20%以上。根据Levinson和Akbari的说法，将屋顶的太阳反射率指数从0.20提高到0.55，全美每年可节省5.02千瓦/平方米的制冷能源。这样可以减少3.02 kg/m²的二氧化碳排放量

在全球范围内，国家和地方政府机构越来越重视冷屋顶技术所能带来的价值。在澳大利亚，墨尔本市议会建议，在其商业建筑区使用凉爽的屋顶，理论上可以每年减少城市的能源消耗125万千瓦/小时(450万焦耳)，相当于减少150万公斤二氧化碳的排放

在德里，电力部的能源效率局坚持认为，采用凉爽的屋顶可以减少25%的用电量

全球许多地区的人口增长和城市化的发展也为太阳能反射涂层在对抗城市热岛效应方面指明了日益重要的作用。城市热岛效应可以用城市黑暗的表面从太阳吸收能量来解释。这些热量随后被慢慢释放到城市的空气中，使建筑密集的地区比周围的农村地区更热。城市热岛会增加雾霾的形成，增加城市污染水平，帮助缓解城市热岛效应的解决方案受到欢迎。

太阳反射率的新标准

提高能源效率、减少能源消耗和促进低碳发展是世界各国政府和组织的重要环境目标。寻找节能、低碳的方法保持表面和室内空间凉爽将变得更加重要和紧迫。太阳反射率的国家和国际标准的不断出现支持了这一前提。

美国在20世纪90年代引入了太阳能反射涂料。它们被用于凉爽的屋顶装置，以进行节能研究。这启动了“冷屋顶评级委员会”项目，将高斜度屋顶的太阳反射指数(SRI)标准设置为25%。全球的立法者和有影响力的人士利用这一平台制定了一系列政策、标准和用户建议:

  • 在欧洲，欧洲冷屋顶委员会(ECRC)已经成立，通过提高建筑的能源效率，为减缓气候变化做出重要贡献。该组织正在欧洲推广冷屋顶产品的认证和使用。
  • 在法国，AFNOR正在审查其目前的标准DTU 59.1，以包括一个太阳反射率值。
  • 日本已经发布了高太阳反射率屋顶涂料标准JIS k5675。
  • 在北美，2014年引入的第24条标准推荐冷屋顶，以帮助建筑业主节省潜在的30%的能源账单

正在出现的能源效率标准，特别是太阳反射率标准，并不局限于建筑物。2011年，国际海事组织(International Maritime Organization)推出了一个新的章节，规定新船舶必须采用能效设计指数(Energy Efficiency Design Index)。这些规定是非规范性的。这意味着只要达到所需的能源效率水平，船舶设计者和建造者可以自由地为每艘特定的船舶使用最具成本效益的解决方案。

创新回应消费者需求

2007年，亨斯迈认识到，新兴的标准和环境要求有望推动对太阳能反射涂料的需求不断增长。问题是，作为二氧化钛颜料的生产商，洪博培应该如何最好地应对这种需求?

我们的科学团队提出了一种创新颜料的想法，这种颜料可以转化太阳能反射涂层。当时，传统上使用的是白色或浅色的涂层，以及有限范围的土色色调，以帮助反射太阳辐射。我们都知道白色或浅色的物体比黑色或深色的物体反射更多的太阳能。但是现代的消费者，以及建筑师和产品设计师，已经开始期待更多的产品和颜色的选择。这表明需要更广泛的颜色调色板的太阳能反射涂料。这一假设是亨茨曼的一个研发项目的起点，该项目产生了新颖的ALTIRIS®红外反射颜料。

ALTIRIS颜料被设计成反射太阳的红外辐射。它可以很容易地与彩色颜料混合，在前所未有的颜色范围内产生高太阳反射率。亨茨曼可以证明，该颜料可以显著增加太阳反射的外部涂料的颜色空间。我们有颜色匹配的几种油漆包括:

  • 米色(L*66.56, a*4.12, b*17.15)
    • 控制- 34%的太阳反射率
    • 与ALTIRIS色素- 54%的太阳反射率
  • 紫色(接近RAL 4009)
    • 控制- 27%的太阳反射率
    • 与ALTIRIS色素- 58%的太阳反射率

为了验证这种新型颜料，该团队制备了多种含有ALTIRIS颜料的彩色涂料，测试了它们与含有标准TIOXIDE®颜料的涂料的太阳反射率。结果表明，用ALTIRIS颜料配制的太阳反射涂料能使某些颜色的太阳反射率提高100%以上。洪博培研究团队制备了含有ALTIRIS颜料的涂料和含有TIOXIDE颜料的对照样品，具有相同的RAL指数。然后，研究小组用Cary 5000分光光度计比较了太阳总反射率。在添加ALTIRIS颜料后，即使是黑色涂层也能达到超过25%的太阳总反射水平。与传统的黑色涂层相比，这是一个实质性的改进，传统的黑色涂层通常只反射大约5-8%的太阳能量。

灰色涂料(屋顶常用的一种颜色)的测试表明，使用ALTIRIS颜料可以显著提高太阳总反射率(洪博培已经生产了数百种用于各种高太阳反射率彩色涂料的启动配方)。图1展示了ALTIRIS颜料的有效性，通过比较颜色匹配在Delta E < 2以内的涂料的太阳总反射率测量，在黑色基材上画下约75微米的薄膜厚度。

范围的好处

  • ALTIRIS红外反射颜料设计的一个重要标准是涂料配方者和技术人员应该能够轻松地使用它，而不需要昂贵的、额外的或修改的工艺步骤。
  • ALTIRIS颜料被设计为单一添加剂，使其易于纳入涂料和聚合物系统。
  • ALTIRIS颜料可以帮助在各种彩色涂料和聚合物中实现高水平的太阳反射率，有助于为建筑师和设计师提供色彩灵活性。
  • 通过增加外部涂料的太阳反射率，ALTIRIS颜料可以帮助减少空调系统所需的能源。反过来，这可能会减少相关的温室气体排放。
  • 为了提高这种新型颜料的光催化稳定性，采用了致密的二氧化硅涂层以提高持久性。涂层就像色素颗粒周围的保护层，有助于防止带电物质从TiO2中逃逸，从而在树脂中产生有害的自由基。使用耐用的醇酸三聚氰胺甲醛涂料体系证明了该颜料光催化稳定性的提高，该体系的持久性测试特别强调颜料的光催化方面。这些结果如图2所示。

行业认可

洪博培的红外反射技术得到了涂料行业的认可，在2012年11月获得了英国化学工程师学会(IChemE)的年度创新产品奖。188BET竞彩

获得这样的行业荣誉是非常令人满意的。但ALTIRIS颜料故事中最令人兴奋的部分还在后面——我们将与客户一起进一步探索这种颜料的潜力。

这种颜料能帮助延长涂覆产品的寿命吗?增加结构表面的太阳反射率可能对耐久性有积极的影响，降低热循环应力和涂层温度可以降低表面涂层分层或剥落的可能性。

ALTIRIS色素有可能为全球数千种产品提供太阳反射性能。在我们这个不断增长、注重能源的世界里，这样做的好处可能是不可估量的。n

栏:

什么是ALTIRIS色素?

ALTIRIS颜料是通过金红石二氧化钛的晶体尺寸修改而设计的，可以提供高的红外反射率。这种颜料经过改性和涂覆，使其超级耐用。有两种截然不同的产品。

ALTIRIS来800颜料

  • 设计提供最佳的近红外/可见光反射率比。
  • 提供极低的着色强度(约为颜料二氧化钛的25%)，使深色(L*<40)，明亮和充满活力的颜色产生高的太阳反射率。
  • 建议在很少或不添加色素二氧化钛作为标准添加，如黑色和鲜红色。

ALTIRIS来550颜料

  • 设计成具有高的太阳反射率。
  • 能够生产中色调和浅色(L*>40)，具有高的太阳反射(着色强度约为颜料二氧化钛的50%)。

建模和原型制作

ALTIRIS颜料项目始于2007年。成立了一个多学科项目小组，以评估市场潜力和确定该概念的技术可行性。

二氧化钛颜料的传统优化反射在可见光谱。为了使彩色表面在阳光下保持凉爽，它们必须反射太阳光谱中不可见的部分，即近红外(IR)，因为这是产生最多热量的部分。图1栏）.

为了制造一种反射太阳的颜料，洪博培团队必须将二氧化钛的主要反射波段转移到太阳光谱的近红外区域。也有必要减少产品的传统白色，使客户开发黑暗和充满活力的阳光反射颜色。高级研究科学家开发了光散射模型来定义一种具有近红外反射特性的二氧化钛颜料。

参考文献

  1. http://www.iea.org/aboutus/faqs/energyefficiency/．
  2. 世界可持续发展商业理事会(2009年)。《转变市场:建筑物的能源效率》的目标是针对2050年预测的“一切照旧”(BAU)数字设定的，这是政府间气候变化专门委员会(IPCC)所寻求的产生稳定二氧化碳水平的最低要求。
  3. 商业建筑冷屋顶的潜在好处:节约能源，省钱，减少温室气体和空气污染物的排放;Ronnen Levinson和Hashem Akbari;2009年3月14日。
  4. www.melbourne.vic.gov.au AboutCouncil MediaReleases /页面/ WhiteroofstomakeforcoolerMelbournebuildings.aspx；2012年1月24日。
  5. http://www.indianexpress.com/news/-cool-roofs--mandatory-for-all-new-buildings/988898．
  6. http://www.energy.ca.gov/title24/．
  7. ALTIRIS®和ti氧化物®是亨斯曼公司或其关联公司在一个或多个国家的商标，但不是所有国家的商标。