Результаты исследования «теплоизоляционных» красок

В последние годы ряд фирм предлагает краски и покрытия типа мастик, которые рекламируют как «теплоизолирующие» и «энергосберегающие». Эти покрытия имеют различные фирменные и торговые названия: "Thermo-Shield", "Thermal-Coat", "Delta-T", "Superthermo" и др., однако описания истории их создания, структуры и свойств очень похожи. Прототипы покрытий разработаны в NASA для космических аппаратов, в качестве связующего использована водорастворимая акриловая смола, а в качестве наполнителя выступают полые керамические (боросиликат натрия) шарики с размерами в несколько десятков микрометров и менее. Утверждается, что различные «энергоэффективные» краски отражают от 85 до 98% инфракрасного теплового излучения.


В некоторых рекламных проспектах свидетельствуют, что эффективный коэффициент теплопроводности покрытия не превышает 0,001 Вт/(м*К), а слой краски толщиной 1 мм по теплоизолирующим свойствам соответствует слою минеральной ваты толщиной 150 мм. Такие декларируемые характеристики вызывают удивление и естественное недоверие. Цель исследований состояла в экспериментальной проверке свойств указанных красок и в выявлении возможных областей их эффективного применения.

В ходе исследований были определены интегральный коэффициент поглощения и степень черноты покрытия при различных температурах излучателя, а также при воздействии прямого солнечного излучения, т.е. при различном спектральном распределении теплового излучения. Определен также коэффициент теплопроводности слоя покрытия при температурах близких к комнатным.



Установлено, что коэффициент поглощения испытанных красок для солнечного излучения действительно достаточно мал. Так, для двухмиллиметрового слоя краски "Superthermo" коэффициент поглощения солнечного излучения составляет 0,04-0,05. Однако для температур излучателя от комнатных до нескольких сотен градусов интегральный полусферический коэффициент поглощения составляет 0,8-0,9, т.е. покрытие поглощает большую часть длинноволнового инфракрасного спектра. Соответственно, покрытие имеет такие же значения степени черноты и, следовательно, тепловым излучением отдается до 80-90% энергии, излучаемой абсолютно черным телом при такой же температуре.

Измеренные значения коэффициента теплопроводности для исследованных красок и покрытий лежат в диапазоне 0,05-0,09 Вт/ (м*К), т.е. соответствуют теплопроводности обычных теплоизоляционных материалов и не противоречат расчетным данным для пористой акриловой смолы.

Таким образом, предложенные краски могут защитить лишь от теплового солнечного излучения, они эффективны для нанесения на оборудование, которое нужно защитить от перегрева: космические аппараты, газгольдеры, крыши зданий в южных регионах и т.д. В этом смысле краски действительно являются «энергоэффективными», так как позволяют экономить энергию на охлаждение и кондиционирование этих объектов. Вследствие того, что краски имеют низкую тепловую активность (тепловую восприимчивость), они могут быть использованы для защиты персонала от ожогов при кратковременных прикосновениях к нагретым элементам оборудования, которые нельзя покрывать слоем обычной теплоизоляции (например, элементы управления задвижек и вентилей на трубопроводах).



В то же время рассмотренные покрытия совершенно неспособны заменить тепловую изоляцию тех объектов, где нужно защититься от потерь теплоты - теплотрасс, фасадов зданий, технологического оборудования, имеющего температуру поверхности до нескольких сотен градусов. В этих случаях необходимо применять сертифицированные по теплопроводности изоляционные материалы, толщина которых рассчитывается по известным методикам и, как правило, значительно превышает толщину слоя краски. При необходимости уменьшить радиационную составляющую теплообмена, нужно покрывать изоляцию оборудования слоем материала с низкой степенью черноты в длинноволновой области инфракрасного спектра, например, алюминиевой фольгой.



Л.В.Декуша, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, зав. отделом Ин-та технической теплофизики (ИТТФ) НАН Украины

Т.Г. Грищенко, доктор технических наук, старший научный сотрудник, ведущий научный сотрудник ИТТФ НАН Украины

Л.И. Воробьев, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник ИТТФ НАН Украины

А.Г. Мазуренко, доктор технических наук, заведующий кафедрой Национального Университета пищевых технологий (НУХТ)

В.И. Шаповалов, главный конструктор ИТТФ НАН Украины