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論文中文名稱:反射隔熱材料於建築物外殼之研究 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:A Study on the Application of Reflected Thermal Insulation Materials for Building Shell [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:土木工程系土木與防災碩士班
畢業學年度:104
畢業學期:第二學期
中文姓名:張祐瑄
英文姓名:Yu-Hsuan Chang
研究生學號:103428098
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2016/07/04
指導教授中文名:李有豐
指導教授英文名:Yeou-Fong Li
口試委員中文名:黃志弘;陳清泉;徐增興
中文關鍵詞:反射塗料、反射隔熱材料、反射量、熱通量
英文關鍵詞:Reflective material, Insulation material, Reflection, Heat flux
論文中文摘要:本論文採用白色有機與無機之反射塗料,黑色之有機與無機反射塗料,與具反射與隔熱之無機礦石披覆材料等三大類型材料,塗布於混凝土版與金屬版試體上,進行一系列的熱通量與耐候性測試。太陽輻射熱量以可見光(佔44%)及近紅外線(佔53%)為主,分別使用此兩種不同區間波長之燈具照射上述塗料之各試體,透過量測上下部熱通量與溫度等數據,分析各試體對於不同區間波長輻射熱量之反射與隔熱效果。最後以一貨櫃屋為例,以計算各塗料或披覆材料與未塗布之貨櫃屋使用電量及電費,證明本研究之塗料與披覆材料對於節能具有效性。
論文英文摘要:In this study, white and black inorganic and organic coating material, and the mineral material with reflection and insulation properties were coated on metal and concrete specimens. A series of heat flux and durability tests were performed on those coating materials. The solar radiation comprises visual light (VL) and near infrared (NIR), the above two lights were used to measure the heat flux and temperature on top and bottom of the metal and concrete specimens; then, analyzing the refection and insulation effect of each specimen. Finally, a shipping container house for an example, calculate the electric consumption and charge of the coating and uncoated shipping container house. Prove the effectiveness of energy saving and carbon reduction.
論文目次:摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vii
圖目錄 xii
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 3
1.3 研究目的及內容 3
第二章 文獻回顧 6
2.1 反射塗料相關研究 6
2.2 二氧化鈦(TiO2)於反射塗料之研究 9
2.3 反射率衰退試驗與分析 10
2.4 反射節能塗料應用與分析 11
2.5 其他節能塗料 14
2.6 小結 15
第三章 反射隔熱試驗規劃 16
3.1 試驗塗料及材料 16
3.2 試驗設備與方法 19
3.2.1 試驗設備 19
3.2.2 試驗方法 21
3.3 試體製作 22
3.3.3 膜厚測定 27
3.3.4 混凝土試體製作 29
3.4小結 33
第四章 金屬板反射隔熱試驗 34
4.1 反射系統於金屬板試驗 34
4.2 反射隔熱系統於金屬板試驗 49
4.3 金屬板反射隔熱試驗小結 64
第五章 混凝土版反射隔熱試驗 68
5.1 反射系統於混凝土版試驗 68
5.2 反射隔熱系統於混凝土版試驗 83
5.3混凝土版反射隔熱試驗小結 93
第六章 塗料及材料基本特性試驗 97
6.1塗料及材料附著性試驗 97
6.1.1無機A塗料及有機B塗料 97
6.1.2 無機礦物反射隔熱披覆C材料剪力與拉力試驗 101
6.2 各塗料及材料耐酸鹼試驗 111
6.3 分光光譜儀測試 116
6.4 熱傳導係數 120
第七章 節能效益試算 123
7.1 環境條件 123
7.2 室內初始熱量計算 124
7.3 進入室內熱量及室溫計算 125
7.4 冷氣節能計算 126
第八章 結論 132
參考文獻 134;表2.1 一般塗料及反射塗料表面溫度與反射率量測結果 7
表2.2 各U值節能效益(kWh/m2) 13
表3.1 試驗塗料及材料 16
表3.2 試驗基材 18
表3.3 試驗設備介紹 19
表3.4 金屬試體編號 23
表3.5 各試體膜厚量測結果 28
表3.6 混凝土版試體編號 29
表4.1 MET反射量 36
表4.2 MET熱通量 36
表4.3 MET表面溫度 37
表4.4 m-A-W反射量 38
表4.5 m-A-W熱通量 39
表4.6 m-A-W表面溫度 40
表4.7 m-B-W反射量 41
表4.8 m-B-W熱通量 42
表4.9 m-B-W表面溫度 43
表4.10 m-A-B反射量 44
表4.11 m-A-B熱通量 45
表4.12 m-A-B表面溫度 46
表4.13 m-B-B反射量 47
表4.14 m-B-B熱通量 48
表4.15 m-B-B表面溫度 49
表4.16 m-C-W反射量 50
表4.17 m-C-W熱通量 51
表4.18 m-C-W表面溫度 52
表4.19 m-C-P反射量 53
表4.20 m-C-P熱通量 54
表4.21 m-C-P表面溫度 55
表4.22 m-C-AW反射量 56
表4.23 m-C-AW熱通量 57
表4.24 m-C-AW表面溫度 58
表4.25 m-C-AB反射量 59
表4.26 m-C-AB熱通量 60
表4.27 m-C-AB表面溫度 61
表4.28 m-C-PAB反射量 62
表4.29 m-C-PAB熱通量 63
表4.30 m-C-PAB表面溫度 64
表4.31 反射系統試驗結果 65
表4.32反射隔熱系統試驗結果 66
表5.1 CON反射量 69
表5.2 CON熱通量 70
表5.3 CON表面溫度 71
表5.4 c-A-W反射量 72
表5.5 c-A-W熱通量 73
表5.6 c-A-W表面溫度 74
表5.7 c-B-W反射量 75
表5.8 c-B-W熱通量 76
表5.9 c-B-W表面溫度 77
表5.10 c-A-B反射量 78
表5.11 c-A-B熱通量 79
表5.12 c-A-B表面溫度 80
表5.13 c-B-B反射量 81
表4.14 c-B-B熱通量 82
表5.15 c-B-B表面溫度 83
表5.16 c-C-W反射量 85
表5.17 c-C-W熱通量 86
表5.18 c-C-W表面溫度 86
表5.19 c-C-AB反射量 88
表5.20 c-C-AB熱通量 89
表5.21 c-C-AB表面溫度 90
表5.22 c-C-PAB反射量 91
表5.23 c-C-PAB熱通量 92
表5.24 c-C-PAB表面溫度 93
表5.25 反射系統試驗結果 94
表5.26 反射隔熱系統試驗結果 95
表6.1 3M工業測試膠帶詳細數據 98
表6.2 金屬板試體試驗結果評分 100
表6.3 金屬板試體試驗結果評分 101
表6.4 抗拉力及抗剪力試體編號 102
表6.5 抗拉力及剪力試驗材料 103
表6.6 養護7日抗拉力試驗結果 106
表6.7 養護14日抗拉力試驗結果 107
表6.8 養護28日抗拉力試驗結果 107
表6.9 養護7日抗剪力試驗結果 109
表6.10 養護14日抗剪力試驗結果 109
表6.11 養護28日抗剪力試驗結果 110
表6.12 耐酸、鹼試驗試體編號 112
表6.13 無機礦物反射A材料各項目測試結果 113
表6.14 有機膠模反射B材料各項目測試結果 115
表6.15 無機礦物反射隔熱披覆C材料各項目測試結果 116
表6.16 無機礦物白色反射A塗料反射率 118
表6.17 無機礦物黑色反射A塗料反射率 119
表6.18 無機礦物反射隔熱披覆C材料反射率 120
表6.19 CON及c-A-A熱通量 122
表7.1 計算每單位時間進入室內總熱量 125
表7.2 冷氣詳細數據 126
表7.3 2016年臺灣電力公司公告電價 127
表7.4 金屬板總熱通量 128
表7.5 金屬板冷氣選用及用電量 129
表7.6 鋼筋混凝土房屋總熱通量 130
表7.7 鋼筋混凝土房屋選用及用電量 130;圖1.1 全球均溫上升示意圖 1
圖1.2 氣候公約(UNFCCC)演進歷程 2
圖1.3 研究流程圖 5
圖2.1 一般塗料及反射塗料表面溫度量測 7
圖2.2塗料反射試驗結果 8
圖2.3 綠化及反射屋頂量測結果 8
圖2.4 黑色塗料反射率 9
圖2.5 基本形與改良型TiO2塗料反射率 10
圖2.6 灰塵顆粒間與整體屋頂之影響 10
圖2.7 三所大學量測反射率與清洗後結果 11
圖2.8 混凝土實驗房屋 12
圖2.9 不同U值分析結果 13
圖2.10 模擬不同厚度節能效益之結果 14
圖2.11 實驗量測結果 14
圖2.12 CPM材料添加至室外漆實驗結果 15
圖3.1 試驗配置示意圖 21
圖3.2 CHY TG-05型膜厚計 23
圖3.3 m-A-W試體塗布過程 24
圖3.4 m-B-W試體塗布過程 25
圖3.5 m-C-W試體塗布過程 25
圖3.6 m-C-P試體塗布過程 26
圖3.7 m-C-AW試體塗布過程 27
圖3.8 m-C-PAB試體塗布過程 27
圖3.9 膜厚量測位置 28
圖3.10 c-A-W試體塗布過程 30
圖3.11 c-B-W試體塗布過程 30
圖3.12 c-C-W試體塗布過程 31
圖3.13 c-C-AB試體製作過程 32
圖3.14 c-C-PAB試體塗布過程 32
圖4.1 MET 試驗照片 35
圖4.2 MET反射量 35
圖4.3 MET熱通量 36
圖4.4 MET表面溫度 37
圖4.6 m-A-W反射量 38
圖4.7 m-A-W熱通量 39
圖4.8m-A-W表面溫度 40
圖4.9 m-B-W試驗照片 41
圖4.10 m-B-W反射量 41
圖4.11 m-B-W熱通量 42
圖4.12 m-B-W表面溫度 43
圖4.13 m-A-B試驗照片 44
圖4.14 m-A-B反射量 44
圖4.15 m-A-B熱通量 45
圖4.16 m-A-B表面溫度 46
圖4.17 m-B-B試驗照片 47
圖4.18 m-B-B反射量 47
圖4.19 m-B-B熱通量 48
圖4.20 m-B-B表面溫度 49
圖4.21 m-C-W試體照片 50
圖4.22 m-C-W反射量 50
圖4.23 m-C-W熱通量 51
圖4.24 m-C-W表面溫度 52
圖4.25 m-C-P試體照片 53
圖4.26 m-C-P反射量 53
圖4.27 m-C-P熱通量 54
圖4.28 m-C-P表面溫度 55
圖4.29 m-C-AW試體照片 56
圖4.30 m-C-AW反射量 56
圖4.31 m-C-AW熱通量 57
圖4.32 m-C-AW表面溫度 58
圖4.33 m-C-AB試體照片 59
圖4.34 m-C-AB反射量 59
圖4.35 m-C-AB熱通量 60
圖4.36 m-C-AB表面溫度 61
圖4.37 m-C-PAB試體照片 62
圖4.38 m-C-PAB反射量 62
圖4.39 m-C-PAB熱通量 63
圖4.40 m-C-PAB表面溫度 64
圖4.41 白色試體下部熱通量比較圖 67
圖4.42 黑色試體下部熱通量比較圖 67
圖5.1 CON 試驗照片 69
圖5.2 CON反射量 69
圖5.3 CON熱通量 70
圖5.4 CON表面溫度 71
圖5.5 c-A-W試體照片 72
圖5.6 c-A-W反射量 72
圖5.7 c-A-W熱通量 73
圖5.8 c-A-W表面溫度 74
圖5.9 c-B-W試體照片 75
圖5.10 c-B-W反射量 75
圖5.11 c-B-W熱通量 76
圖5.12 c-B-W表面溫度 77
圖5.13 c-A-B試體照片 78
圖5.14 c-A-B反射量 78
圖5.15 c-A-B熱通量 79
圖5.16 c-A-B表面溫度 80
圖5.17 c-B-B試體照片 81
圖5.18 c-B-B 反射量 81
圖5.19 c-B-B熱通量 82
圖5.20 c-B-B表面溫度 83
圖5.21 c-C-W試體照片 84
圖5.22 c-C-W反射量 84
圖5.23c-C-W熱通量 85
圖5.24 c-C-W表面溫度 86
圖5.25 c-C-AB試體照片 87
圖5.26 c-C-AB反射量 87
圖5.27 c-C-AB熱通量 88
圖5.28 c-C-AB表面溫度 89
圖5.29 c-C-PAB試體照片 90
圖5.30 c-C-PAB反射量 91
圖5.31 c-C-PAB熱通量 92
圖5.32 c-C-PAB表面溫度 93
圖5.33 白色試體下部熱通量比較圖 96
圖5.34 黑色試體下部熱通量比較圖 96
圖6.1 附著性試驗用百格刀 97
圖6.2百格試驗示意圖 98
圖6.3 3M 600工業測試膠帶 98
圖6.4 方格試驗評分對照圖 99
圖6.5 金屬板試體試驗結果 100
圖6.6 混凝土版試體試驗結果 101
圖6.7 抗拉力試驗配置示意圖 102
圖6.8 抗剪力試驗配置示意圖 102
圖6.9 拉力試體製作過程 104
圖6.10 抗剪力試體製做過程 105
圖6.11 抗拉力試驗配置 106
圖6.12 齡期7日試體破壞情形 106
圖6.13 養護14日試體破壞情形 107
圖6.14 養護28日試體破壞情形 108
圖6.15 抗剪力試驗配置 108
圖6.16 養護7日試體破壞情形 109
圖6.17 養護14日試體破壞情形 110
圖6.18 養護28日抗剪力試體破壞情形 110
圖6.19 試體置於酸(鹼)性溶液試驗照片 111
圖6.20 試體製作過程 112
圖6.21 無機白色A塗料耐酸、鹼比較圖 113
圖6.22 無機黑色A塗料材料耐酸、鹼比較圖 113
圖6.23 有機白色B塗料耐酸、鹼比較圖 114
圖6.24 有機黑色B塗料耐酸、鹼比較圖 114
圖6.25 無機披覆C材料耐酸、鹼比較圖 115
圖6.26 分光光譜儀(UV/VIS/NIR Spectrometers) 117
圖6.27 無機礦物白色反射A塗料反射率圖 117
圖6.28 無機礦物黑色反射A塗料反射率圖 118
圖6.29 無機礦物反射隔熱披覆C材料反射率圖 119
圖6.30 熱流方向示意圖 120
圖6.31 多層熱傳導示意圖 121
圖7.1 20呎貨櫃屋照片 123
圖7.2 空氣線圖 124
圖8.1 反射A、B塗料用於金屬板之綜合評分 132
圖8.1 反射A、B塗料用於混凝土版之綜合評分 132
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