中華民國內政部建築研究所中華民國內政部建築研究所

一、研究緣起
近年來建築節能塗料技術逐漸成熟，應用之隔熱原理亦多元，由於價格較其他建築外殼節能工法（如鋪設隔熱磚或隔熱材料等）低廉且施工及維護簡易，因應產業發展需求，本所新(2020年)版綠建材解說與評估手冊，高性能節能綠建材評定基準已新增「節能塗料」項目，本所配合業界檢測需求及協助高性能節能綠建材之推動，亟需辦理本項試驗方法之開發，及參與相關第三公正單位認證，包括節能塗料之可視光反射率、日光反射率、日光吸收率、半球放射率及太陽反射指標等試驗方法，以提供更完整檢測服務。
另本研究在先期資料蒐集過程發現，冷屋頂性能評估協會(Cool Roof Rating Council, CRRC)於1998年成立，在節能塗料部分是一個相當知名的非營利組織，目前已建立相當完整評估機制，提供産品第三方認證，經統計截至本(110)年11月底共已登錄3千1百餘種塗料產品數據，值得進一步彙整探討，並與相關規範進行分析比較，俾供新(2020年)版綠建材標章新增項目推動之參考。
二、研究方法及過程
本研究採用之方法及過程概述如下：
（一）資料收集法：
蒐集塗料應用規範、技術文獻以及相關量測標準，以及性能對室內熱環境和節能效果影響的研究與進展，並透過國外量測標準之解析，作為研制(修)相關CNS標準草案方向之建議。
（二）統計分析法：
彙整冷屋頂性能評估協會(Cool Roof Rating Council, CRRC)網站公布之3,000多種塗料產品性能數據，包括日光反  
射率、放射率及太陽反射指標SRI等，並與相關規範進行比較，作為綠建材標章制度新增項目推動之參考。
（三）實測試驗法
整合性能實驗中心現有設備，完成檢測技術開發，包括標準作業程序(SOP)、不確定度分析及及能力試驗比對計畫等，並辦理TAF增列認證，及合作完成「低碳-韌性實驗展示屋」全尺度實驗設備之建置，以提供業界更完整檢測及技術服務。
（四）歸納分析法：
綜合資料蒐集、統計分析、實測試驗及前期研究成果進行比較分析，俾整理提出相關建議，以供後續應用參考。
三、重要發現
（一）在資料蒐集分析部分，本研究發現我國現行CNS標準關於” 塗料”材質部分，目前目前主要著重塗料成分之檢驗、塗料及及塗膜有關產品之各項性能試驗，包括通則、塗料性狀與安定性、塗膜形成性、塗膜視覺特性、塗膜機械性質、塗膜化學性質、塗膜之長期性能、塗膜劣化評估及粉體塗料等，惟節能料發展日新月異，可視光反射率、日光反射率、日光吸收率、放射率及太陽反射指標對建築節能與視覺效果亦相當重要，目前尚無國家標準可供遵循，如何整合?或研議相關適用標準，建議可納入國家標準發展方向參考。
（二）另本所高性能節能塗料綠建材評定項目，在太陽輻射反射率部分係引用CNS 12381「平板玻璃透射率、反射率、放射率及日光輻射熱取得係數試驗法」及ISO 9050，太陽反射指標量測則引用美國ASTM E1980-11標準，另CRRC協會塗料之日光反射率、放射率及太陽反射指標SRI等試驗係分別引用ASTM E903、ASTM E408-13及ASTM E1980-11建議可研議納入評定試驗方法參酌，以協助相關產業發展。
 （三）在檢測技術開發部分，本研究已完成節能塗料試驗之標準作業程序及儀器設備操作程序書，並進行不確定度評估實例探討，包括A類標準不確定度、B類標準不確定度、組合標準不確定度及擴充標準不確定度，以95％信心水準，涵蓋因子k=2.0進行評估，節能塗料試驗之可視光反射率、日光反射率、日光吸收率、放射率及太陽反射指標之分項擴充不確定度分別為2.58％、2.44％、2.44％、1.16％及2.82％。
（四）在檢測技術服務部分，截至本(110)年10月底共蒐集8種節能塗料樣本，其中廠商(A)提供4件塗料主要成分係由矽酸鉀、及不同無機色粉組成，試驗結果顯示不同顏色塗料吸收不同波段能量，對光學及熱學性能造成影響，另廠商(B)提供4件塗料，3件以白漆為基底添加不同大小之奈米級中空陶瓷球，另1件為比對深灰色塗料，結果顯示在白漆添加不同大小之奈米級中空陶瓷球對光學及熱學性能差異不大。
（五）依整體彙蒐CRRC網站公布之試驗數據看來，本次3105件塗料產品，其初始值測試結果，日光反射率約在3％~94％之間，平均值為46.48％、放射率約在0.05~0.98之間，平均值為0.855、SRI約在-3~120之間，平均值為52.62。
（六）另針對CRRC網站有登載初始值及塗覆3年之2949件產品測試結果進行性能衰減比較，結果顯示塗覆3年後整體日光反射率之平均值較初始值衰減8.1％、放射率之平均值較初始值衰減0.1％、SRI之平均值較初始值衰減9.9％。
（七）CRRC網站公布之3105件塗料產品數據，日光反射率平均值為46.48％、平均值為52.62，與高性能節能綠建材基準比較部分，達到日光反射率Rc>0.70，性能較CRRC網站公布整體平均值提升約51％，計有830件(約26.7％)，太陽反射指標SRIc>80，性能較CRRC網站公布整體平均值提升約52％，計有909件(約29.3％)，能同時達到上開二項基準計有826件(約26.6％)。
（八）CRRC網站公布之數據，與美國California Building Energy Efficiency Standards(2019)低斜度屋頂基準比較部分，本次彙整3105件塗料產品數據，達到日光反射率≧0.63計有996件(約32.1％)，太陽反射指標SRIc≧75計有977件(約31.5％)，放射率ec≧0.75計有3061件(約98.6％)，能同時達到三項基準計有905件(約29.2％)。
（九）CRRC網站公布之數據，與美國Energy Star label(2019)低斜度屋頂基準比較部分，本次彙整2949件塗料產品有登載初始值及塗覆3年後數據，達到初始之日光反射率Rc1≧0.65計有984件(約33.4％)，另在塗覆3年Rc2≧0. 5計有1087件(約36.9％) ，能同時達到上開二項基準計有939件(約31.8％)。
（十）CRRC網站公布之數據，與LEED4.1低斜度屋頂基準比較部分，本次彙整2949件塗料產品有登載初始值及塗覆3年後數據，達到初始之太陽反射指標SRIc≧82計有873件(約29.6％)，另在塗覆3年太陽反射指標SRIc≧64計有935件(約31.7％) ，能同時達到上開二項基準計有857件(約29.1％)。
（十一）本(110)年11月已合作完成「低碳-韌性實驗展示屋」之建置，項目包括11KW太陽光電板、汽車再利用鉛酸蓄電池、氣凝膠相變化砂漿、節能塗料、電致變色隔熱膜、循環經濟隔熱防水毯、智慧人體感應燈、遮煙捲簾、健康竹地板、吸音墊及量測監測設備等，可供後續全尺度實測實驗。
四、主要建議事項
（一）申辦內政部綠建材性能試驗機溝「節能塗料」試驗項目之增列認證工作：立即可行建議
主辦機關：內政部建築研究所
協辦機關：內政部
本研究於6月提早完成本項試驗方法之開發，並於7月7日併同本所性能實驗中心延展認證向財團法人全國認證基金會(TAF)提出增列認證之申請，已於本(110)年12月9日順利取得高性能節能綠建材「節能塗料」相關試驗之增列認證，後續將向本部申辦綠建材性能試驗機溝增列認證，以提供業界更完整檢測服務及及協助高性能節能綠建材之推動。
（二）賡續利用「低碳-韌性實驗展示屋」、「亞熱帶綠能建築技術研發測試平台」或整合相關設備，進行各項建築節能、環境控制與智慧化系統之合作研究工作：中長期建議
主辦機關：內政部建築研究所
協辦機關：經濟部能源局、成功大學能源科技與策略研究中心
經濟部在｢前瞻基礎建設計畫｣架構下，於去(109)年在「沙崙智慧綠能科學城」完成建置「亞熱帶綠能建築技術研發測試平台」，並委託工業技術研究院代管，工業技術研究院再委託國立成功大學能源科技與策略研究中心操作執行，本(110)年能源科技與策略研究中心與本所合作合作改建「低碳-韌性實驗展示屋」，建議未來可整合相關設備及人力，進行節能建材、室內環境、智慧化調控及系統整合等合作研究，以達到建築安全、居住環境品質及永續發展之目標。

In recent years, the building energy-saving coating technology has gradually matured, and the applied heat insulation principles are also diverse. Because the price is lower than other building shell energy-saving construction methods (such as laying insulation bricks or thermal insulation materials, etc.) and the maintenance is simple, the new Green Building Materials Label (2020) has added the "Energy-saving Coatings" item to the high-performance energy-saving green building materials.
Therefore, this study develops the thermal and optical properties of building coatings test methods, including visible light reflectance, solar reflectance, solar absorptivity, hemispherical emissivity and solar reflectance index of building coatings, in order to provide more complete testing services. In addition, through the collection of data, it is found that CRR is a well- known non-profit organization in the cool roof. It has established a fairly complete evaluation mechanism and provides third-party product certification, a total of over 31,000 have been registered.
In the part of testing technology development, this research has completed the standard operating procedures and equipment operating procedures for building coatings test, and discussed the uncertainty examples. Up to now, a total of 8 building coating samples have been tested, the test results show different color coatings absorb energy in different bands, which will affect the optical and thermal properties.
In addition, the performance degradation was compared with the initial value and the product test results of the three-year coating on the CRRC website. The results showed that the average value of the overall solar reflectance decreased by 8.1%, and the average value of the emissivity was lower by 0.1%, and the average value of SRI attenuates by 9.9%. In addition, compared with the performance of Green Building Materials Label, about 26.7% of the products can reach the solar reflectance Rc>0.70, about 29.3% of the products can reach the solar reflectance index SRIc>80, and about 26.6% can reach the two benchmarks at the same time.
Based on this study, the immediate and long-term suggestions are proposed as follows:
1.For immediate suggestion: This research has completed the development of test methods for building coatings, and submitted an application for additional certification to the Taiwan Accredetation Foundation (TAF). It has successfully obtained additional certification for high-performance energy-saving green building materials related tests on December 9. The Performance Experiment Center will apply for additional certification of the Green Building Materials Performance Testing Institutions to provide the industry with more complete testing services and assist in the promotion of high-performance energy-saving green building materials.
2.For long-term suggestion: It is suggested that in the future, relevant equipment (Spinlab, Low-carbon toughness experiment exhibition room, etc.) and manpower can be integrated to conduct cooperative research on energy-saving building materials, indoor environment, intelligent control and system integration, so as to achieve the goals of building safety, living environment quality and sustainable development.