加快科技成果转化,促进新型建筑节能玻璃推广应用


  目前,我国建筑运行能耗超过社会总能耗的1/5,单位面积建筑采暖能耗约为气候条件相近发达国家的3倍[1]。在多数建筑中,门窗能耗占整个围护结构能耗的一半以上,其中通过玻璃的能量损失约占门窗能耗的75%[2],建筑节能尤其是门窗节能的压力与潜力极其巨大,大力推广节能玻璃已经成为实现建筑节能的重要途径。在全国打响节能减排攻坚战和北京建设全国科技创新中心驶入快车道的新形势下,加快推动建筑节能玻璃创新发展和应用,既是实现建筑节能的迫切要求,也是新材料领域培育“高精尖”经济结构的重要内容。本文通过技术经济和成本效益分析对现有建筑节能玻璃的综合竞争优势进行评价,并从科技成果转化的角度对部分优势产品的推广应用提出了有针对性的建议。
  一、我国建筑节能玻璃发展基本情况
  门窗是建筑保温、隔热最薄弱的环节,节能玻璃是利用功能膜材料对不同波段光的反射、折射和吸收特性,并通过其与玻璃的复合实现隔热、保温等性能的建筑节能材料。大力推广新型建筑节能玻璃,有利于提升新建建筑节能水平并为既有建筑节能改造提供技术保障。据统计,我国既有建筑约430亿m2 [3],其中约90%为高能耗建筑。全国建筑节能玻璃年用量超过1亿m2,90%以上为低辐射镀膜玻璃(Low-E玻璃),生产企业主要有南玻集团股份有限公司、中国耀华玻璃集团公司、信义玻璃控股有限公司等,市场规模约200亿元。
  近年来,随着《民用建筑节能条例》的颁布实施以及全社会对节能减排的高度重视,新建建筑节能强制性标准执行比例和既有建筑节能改造力度不断加大,我国建筑节能玻璃领域的技术与产品创新日渐活跃。除了传统镀膜玻璃(主要有热反射镀膜玻璃即阳光控制型玻璃、低辐射镀膜玻璃)外,已经涌现出涂膜玻璃、贴膜玻璃、智能调光玻璃以及其他(如中空百叶窗)多种处于产业化初期以及小规模示范应用阶段的新技术新产品。据预测,未来10年我国建筑节能玻璃市场需求量每年约4.2亿m2,总市场规模将达到近5 000亿元。
  二、产品技术经济和成本效益评价
  目前,市场上主要有热反射镀膜玻璃、低辐射镀膜玻璃、涂膜玻璃、贴膜玻璃、智能调光玻璃以及中空百叶窗等具有代表性的产品。其中,镀膜玻璃主要是通过热蒸镀、化学气相沉积或磁控溅射工艺直接在玻璃表面蒸镀各类具有保温或隔热功能的功能膜层实现节能;涂膜玻璃通过辊涂等工艺在玻璃表面直接涂覆功能膜层实现节能;贴膜玻璃则由玻璃和贴膜2部分胶粘组成,通过在玻璃表面粘贴具有保温或隔热功能的膜材料实现节能;智能调光玻璃是将液晶膜复合进2层玻璃中间并经胶合成型的特种光电玻璃,可由电控、温控、光控、压控等各种方式实现玻璃透明与不透明状态的切换,通过不透明状态的物理阻隔实现节能。另外,其他的产品形态如中空百叶窗则是在中空玻璃中内置百叶窗,通过调节百叶窗开关实现物理阻隔节能。
  1.技术经济指标分析
  对热反射镀膜玻璃、低辐射镀膜玻璃、涂膜玻璃、贴膜玻璃、智能调光玻璃、中空百叶窗等6种产品的技术成熟度、节能保温效果、成本、适用范围广度和标准完善程度进行了分析评价,详见表1、图1所示。其中,技术成熟度主要考虑了工艺稳定性、产品可靠性以及量产规模等指标,节能保温效果主要考虑了产品传热系数K值、遮蔽系数Sc值及其性能可调整的空间等指标,成本主要考虑了现有产品的价格并从生产设备、原材料的成本角度评估了其近期可降价的空间,适用范围广度主要考虑了产品本征适应性以及运输、施工等方面的便利程度等指标,标准完善程度主要考虑了有无国家标准以及标准是否与节能建筑设计接轨等。
  (1)热反射镀膜玻璃
  热反射镀膜玻璃工艺成熟,标准(GB/T 18915.2-2002《镀膜玻璃第1部分:阳光控制型镀膜玻璃》)比较完善,产品成本较低,但是在限制阳光热辐射的同时也阻挡了进入室内的可见光,在光照强的地区隔热作用明显,但相对而言不适用于寒冷地区,而且可见光反射比过高易引起光污染。
  (2)低辐射镀膜玻璃
  低辐射镀膜玻璃是目前应用最广的节能玻璃,标准(GB/T 18915.2-2002《镀膜玻璃第2部分:低辐射镀膜玻璃》)比较完善,具有保温效果好、寿命长等优点,高透型Low-E玻璃对以采暖为主的北方地区比较适用,遮阳型Low-E玻璃对以空调致冷为主的南方地区比较适用,但也存在生产装备昂贵(单条生产线从数千万元到上亿元不等)、工艺复杂(单片单银不少于5层,单片双银不少于7层)、产品价格较高、中空成组前保存不超过40天等缺点。
  (3)涂膜玻璃
  涂膜玻璃具有工艺简单、成本低廉、性能可调等优势,可广泛应用于新建建筑和既有建筑节能改造领域,适用于不同纬度地区,已出台GB/T 29501-2013《隔热涂膜玻璃》国家标准,但标准与建筑设计主要参考的K值尚未接轨,对大规模应用造成了一定的障碍。该产品综合技术经济指标较为突出,现阶段具有明显推广优势。
  (4)贴膜玻璃
  贴膜玻璃的优势主要有便于现场施工、形态多样、防爆安全性好等,既可应用于新建建筑,也可用于既有建筑节能改造以及车窗膜等领域,降低成本不存在生产设备、原材料等方面的硬性约束,产品价格具有竞争优势,具有较好的推广潜力,但目前尚无国家标准。
  (5)智能调光玻璃
  智能调光玻璃具有隔热保温性能优异、透光率可选择等优势,能应用于不同纬度地区,但产品价格昂贵(约1200~1500元/m2),目前主要用于高档室内装潢等领域,难以在外窗节能领域推广应用。
  (6)中空百叶窗
  中空百叶窗工艺比较简单,物理阻隔效果好,不过也存在影响视线以及电控百叶窗成本较高等问题,已在广东、江苏等地得到一定范围的应用。

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