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貼膜節能 玻璃幕牆將披新衣

日期:2016-11-04

北京的國貿中心、 上海的金茂大廈、環球金融中心、深圳的京基金融中心、地王大廈……或許你不會想到,這些外觀時尚、美輪美奐的玻璃幕牆建築,可能都是高耗能產品。由於相關 立法存在空白,過去20年間,國內玻璃幕牆建築一直缺乏有效的能耗管理。不過近幾年來,降低公共建築能耗開始為各大城市所重視。


以上海為例,該市自2007年就開始對外公示機關、商場、醫院、賓館等不同建築的能耗情況;今年9 月,上海市政府表示,將推進公共建築能耗監測係統建設,不斷提高建築能耗監測係統的覆蓋麵和實效性,並對新建項目強製實行分項計量和改造。同時,近兩 年北京、深圳、廣州等城市也紛紛出台了建築節能管理辦法,嚴格控製建築能耗已被提上各地政府的議事日程。


在這一背景下,新的節能產品應運而生,以佛塑科技(000973,股吧)(000973)為首的上市公司在二氧化釩高分子智能貼膜研發領域進展迅猛,且產業化突破在即,玻璃幕牆建築有望披上節能新裝。


大型建築成能耗“巨無霸”


上世紀90年代以前,在國內城市的街頭,玻璃幕牆建築是非常少見的。隨著經濟增長提速和大規模建設的到來,商用寫字樓和高層住宅在各大城市拔地而起,到2005年,中國已成為全球大幕牆生產國和使用國。


上海市資源綜合利用協會前會長、建築專家倪德良見證了過去20多年間上海城市建築和節能情況的變 遷。他告訴記者,上世紀90年代末,建築節能沒有得到相關部門重視,高層建築的牆體和玻璃往往缺乏保溫隔熱措施。近十年來這種情況有所改善,以玻璃幕牆為 例,通過推廣節能貼膜、節能窗簾或者更換中空鍍膜玻璃,從玻璃中耗散的建築能耗比一直在降低。


據上海市資源綜合利用協會統計,目前上海市能耗總量中,建築能耗占比接近20%,其中玻璃幕牆仍然是能耗大戶,從玻璃窗耗散出去的能量占比在25%-50%不等。雖然玻璃幕牆的能耗占比一直在降,但不斷增加的建築仍然在推高能耗總量。


“目前,上海市大型建築總麵積是民用建築總麵積的30%左右,但全年總耗電量達到1200萬噸 -1300萬噸標準煤,遠遠超過全市居民生活用電量900萬噸。”倪德良說,公共建築用電量從10年前的接近,到現在大幅超過居民生活用電量,已經構成嚴 重的社會能源負擔,這在其他城市也不例外。


在中科院上海矽酸鹽研究所工業陶瓷中心主任金平實看來,之所以巨資興建的大型建築成為能耗“巨 無霸”,是因為在設計和管理上存在缺陷。“國內建築大多追求外觀,但很少采取絕熱、保溫的節能措施,很多寫字樓白領都知道,自己辦公室的中央空調幾乎是全 年無休運轉。從管理角度看,歐洲很多國家早在上世紀70年代就明確立法要求使用低輻射玻璃(Low-E),並嚴格控製大型建築的落地窗和玻璃幕牆麵積。” 金平實表示。


據湘財證券建材行業研究員黃順卿介紹,目前我國Low-E鍍膜玻璃的普及率是6%,節能玻璃普及率也隻有10%左右,相比之下,Low-E在德國普及率高達92%,在奧地利是90%,英國和法國也都在80%以上。


就在我國建築節能“不趕趟兒”的同時,節能產品有了新的發展。節能玻璃行業在先後經曆Low-E玻璃和熱反射玻璃兩代產品後,將迎來高分子智能節能玻璃的產業化突破,這是目前應用前景的新產品。


低價高技術的節能新貴


這是一場以節能為目標的競賽。


從全世界範圍看,日本、法國和美國是智能溫控玻璃研究的傳統三強,其中又以日本技術領先。不過 由於金平實的加入,中國在這一領域後來居上,研究推進速度很快。金平實是世界範圍內從事二氧化釩納米粉體研究的科學家,曾擔任日本內閣總理府技官,主 持十多項日本國家級研究課題。


2011年,寬1米、長達1000米的二氧化釩智能貼膜從廣東佛塑集團的中試設備上成功下線,一個以溫控智能玻璃助力節能環保的時代悄悄來臨。此時,距離2010年矽酸鹽研究所和佛塑科技開展合作還不到一年,金平實稱之為“中國速度”。


之所以冠以“中國”二字,是因為二氧化釩智能貼膜玻璃是真正國產的節能玻璃,在此之前的Low-E玻璃和熱反射玻璃,從技術源頭看,都是舶來品。


在上海市嘉定區的中科院矽酸鹽研究所實驗室裏,記者看到了這塊附有神奇貼膜的節能玻璃。同一個“人 工太陽”照射下,沒有人工開關,不借助任何人工能量,四麵使用貼膜的小屋比相鄰小屋溫度低8攝氏度左右,但在寒冷季節,同一塊貼膜玻璃又能起到良好的保溫 作用。“當室內是低溫時,貼膜能讓可見光和紅外線都進入室內,發揮保溫作用,當室內溫度達到臨界溫度(如夏季高溫)時,高分子貼膜能自動反射紅外線、阻擋 熱量進入室內,隻允許可見光透過,從而保持室內溫度恒定。”金平實說。


金平實說,之所以貼膜玻璃具有“智能”特性,是因為主要成分二氧化釩是一種絕佳的相變材料:68攝 氏度附近,能實現在金屬態和半導體態之間的轉化,正是這種雙向變化特征賦予其非常廣的應用空間。或許是看出了記者的疑惑,金平實表示,臨界溫度68攝氏度 對於實際應用確實太高,但要降低溫度並不難,科學家們早就發現通過摻入鎢原子等金屬物就能實現。“真正的難題是如何突破二氧化釩納米顆粒的量產。”金平實 說。


實際上,就任何一項誕生於實驗室的研究成果來說,能否大規模降低生產成本,是敲開產業化應用之門的 最終決定因素。黃順卿介紹,Low-E玻璃從發明到商業化量產走過了10年以上時間,二氧化釩高分子貼膜自實驗室問世至今也有十多年,從發明、研發、小 試、中試到最後大規模生產,智能貼膜已經走到了產業化生產的最後階段。


據黃順卿介紹,目前國內開展二氧化釩高分子智能玻璃研究的主要機構還有中科院廣州能源研究所、西北工業大學、中科院蘭州物理所、同濟大學、武漢理工大學、華中科技大學和複旦大學等,但目前公布通過中試階段的隻有中科院廣州能源研究所和中科院上海矽酸鹽研究所。


在黃順卿看來,目前歐美普遍使用的Low-E玻璃雖然也是節能玻璃,但分為遮陽型和高透型兩種,分別適用於炎熱地區和寒冷地區,不具備普遍適應性。但二氧化釩智能節能貼膜克服了價格、技術優勢,極可能成為未來國內建築節能玻璃的新貴。


按照佛塑科技此前公告計算,二氧化釩貼膜價格將是50元/平米,遠低於市場上100~150元/平米的Low-E玻璃價格。


金平實說,智能貼膜隻是二氧化釩納米粉體應用的第一個領域,同時開展研究的還有物理法製備鍍膜節能玻璃,二者分別適用於存量市場上的玻璃幕牆改造和新增玻璃建築。