建筑可持續要的不僅是耐久還有韌性，涂料能做些什么？

超越耐久：涂層在韌性建筑系統中的關鍵作用  

 

通過易于實施的涂層解決方案，可以有效提升建筑抗冰雹、抗風、抗洪、防火等多方面的性能，在減少廢棄物、實現可持續目標的同時，增強應對未來氣候風險的能力，實現“耐久建筑”的要求。

 

 

建筑行業正經歷一場理念轉變——從單純關注可持續性，轉向全面擁抱韌性設計。這一轉變的背后，是日益頻發的極端天氣事件和不斷上升的經濟風險。如果說可持續設計側重于減少環境影響、節約資源，那么韌性則強調建筑在遭受干擾后能夠快速適應并維持基本功能。它要求我們以系統化的思維，應對大風、冰雹、火災、洪水等未來可能加劇的災害。真正的耐久性，不再依賴單一材料，而是需要包括先進涂層在內的多種建筑材料，作為一個整體系統協同作用，共同抵抗超出最低建筑規范要求的極端荷載。

 

抗冰雹應用

 

 

過去四十年，冰雹災害的頻率和強度持續攀升。2022年，美國因冰雹造成的保險損失超過200億美元，占強對流風暴年均財產損失的七成。根據FM Global 2025年更新的防損數據，“非常嚴重冰雹”風險區已擴展至落基山脈以東的大部分地區，這些區域在15年平均重現期內，冰雹尺寸可能超過2英寸。

 

面對這種挑戰，涂層必須與其他材料緊密配合，形成一個完整的防護系統。以典型的屋面結構為例，它通常包括屋面板、防潮層、聚異氰脲酸酯保溫層和單層防水卷材。直徑2英寸的冰雹砸下時足以擊穿保溫層的面層；如果直接命中緊固件，其沖擊力甚至會撕裂上方的卷材。目前滿足“非常嚴重冰雹”要求的解決方案，都體現了系統協作的思路：在卷材下方增加高密度板或石膏蓋板作為緩沖；使用粘合劑將卷材與蓋板牢固粘合，將緊固件深埋于結構內部；或在單層屋面系統中，采用帶纖維背襯的卷材替代光滑背襯的卷材，以增強抗沖擊能力。

 

雨水管理與防洪

 

 

氣候變化導致短時強降雨增多，給城市排水系統帶來巨大壓力。尤其在一些老舊城區，合流制管道在暴雨時極易過載，引發內澇。為此，部分城市已在建筑規范中明確要求，新建或改建項目必須通過現場蓄存或延遲排放，消納一定比例的屋面雨水。

 

屋面雨水滯蓄系統正是這一背景下的產物。“滯留”系統將雨水暫時存留于屋面，待暴雨峰值過后再緩慢排入市政管網，起到削峰填谷的作用；而“蓄水”系統則將雨水長期保存，用于景觀灌溉或沖廁，實現資源化利用。目前，部分熱塑性聚烯烴防水卷材和涂層系統已通過NSF P151標準認證，可用于收集生活用水的屋面集水系統。這意味著，建筑本身正從被動的問題制造者，轉變為主動參與城市雨水管理的一環。

 

城市熱島緩解

 

 

城市熱島效應導致城區夜間降溫能力減弱，對居民健康和生活質量產生影響，且對弱勢群體的沖擊更為明顯。美國環保署的研究指出，氣溫升高2°C會使低收入家庭的勞動時間損失增加25%，西語裔家庭的損失則高達43%。

 

提高材料的太陽反射率和熱發射率，是緩解熱島效應的有效手段，兩者結合構成了太陽反射指數。目前，許多建筑規范已對屋面材料和涂層的SRI值提出明確要求。

 

在加州帕科伊馬市的一個實踐案例中，街道和社區游樂場涂裝了低發射率涂層后，表面溫度顯著下降。紅外熱像圖顯示，涂覆灰色涂層的籃球場區域，溫度已接近周邊的草坪。這類功能性涂層的價值不僅在于降低地表溫度，還能帶動近地面空氣降溫，既緩解了城市熱島，也在一定程度上抵消了氣候變暖帶來的升溫壓力，同時還能滿足LEED等綠色建筑評價體系的得分要求。

 

除了路面和屋面，圍護結構的保溫與氣密性同樣關鍵。因空氣滲透造成的熱量損失，在寒冷地區可達25%至40%，在炎熱地區也高達15%。雖然隔汽層通常采用卷材、涂料或泡沫材料，但一個成功的氣密系統，離不開密封膠、泛水等配套產品對門窗洞口、管道穿墻等眾多節點進行精細處理——這些界面恰恰是能量流失的主要通道。

 

防火應用

 

 

在全球碳排放維持高位的預期下，極端干旱天氣的發生頻率可能翻倍。美國西部的研究表明，年均氣溫每升高1°C，部分林區的中位過火面積可能激增600%。

 

近年來加州的野火為建筑防火提供了深刻教訓。“荒地-城市交界處”的防護指南明確提出了一系列韌性設計策略：除了選用合適的材料，還包括加強建筑氣密性、縮小屋檐懸挑尺寸、清除建筑周邊的可燃物等。加州政府還推出稅收優惠政策，鼓勵安裝防余燼通風口，部分用于外墻或屋面的翻新涂層也在激勵范圍之內。

 

電力中斷應對

 

過去十年間，美國年均發生80至140起因天氣原因導致的大規模停電，其中半數以上由極端天氣引發。野火季的公共安全斷電也日益頻繁。電力一旦中斷，采暖、照明、通訊等基本功能都將癱瘓。

 

要讓建筑在斷電后仍能維持基本居住條件，需要系統性地考慮氣密性、保溫性、自然采光以及被動式能源利用。例如，通過優化門窗和天窗布局，并結合涂層與遮陽構件來平衡室內熱負荷。加州已要求所有三層以下的新建住宅必須安裝太陽能光伏系統。但值得關注的是，常規光伏在電網斷電時會自動關閉以防止向故障線路送電，因此，從單純的可持續發電轉向具備韌性特征，關鍵在于配套本地化的電池儲能。

 

未來材料需求

 

面對日益復雜的環境挑戰，材料創新將成為塑造未來建筑的關鍵。材料和產品開發商需要為設計師和承包商提供能夠適應氣候變化的解決方案。

 

這意味著材料自身必須具備更強的耐受性。有研究提出，應在實驗室中對材料進行“加速氣候沖擊”測試。例如，將預計在一年內經歷50°C溫差循環的深色屋面卷材，壓縮至15天內完成測試。對于外飾涂層，不同顏色因吸熱特性差異，可能需要針對其預期經歷的溫度變化分別進行測試和評估。

 

高溫工況下的性能驗證標準也亟需完善。目前，屋頂金屬收邊等部位的實測溫度可達121°C，相關材料標準如ASTM D5147也是基于這一溫度設定。然而，用于墻體與屋面交接處的許多泛水材料，其參照的AAMA 711標準僅要求測試至80°C。隨著氣候變暖，這些溫度極值還將持續攀升。在產品層面，制造商有責任為其材料設定更嚴苛的性能驗證標準；在行業層面，相關標準體系也需要同步調整。

 

結論

 

韌性，正在重新定義“耐久建筑”的內涵。這不僅是新建項目面臨的課題，更為體量龐大的既有建筑提供了廣闊的改造空間。通過易于實施的涂層解決方案，可以有效提升建筑抗冰雹、抗風、抗洪、防火等多方面的性能，在減少廢棄物、實現可持續目標的同時，增強應對未來氣候風險的能力。

 

最終，韌性不會取代可持續性，但它將重塑我們對“耐久”的理解——真正的耐久，要求我們從系統層面出發，重新思考涂層材料如何與其他建材協同工作，共同迎接未來的環境挑戰。