聚焦新材料：貼膜節(jié)能 玻璃幕墻將披新衣
北京的國貿(mào)中心、上海的金茂大廈、*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、美輪美奐的玻璃幕墻建筑，可能都是高耗能產(chǎn)品。由于相關(guān)立法存在空白，過去20年間，國內(nèi)玻璃幕墻建筑一直缺乏有效的能耗管理。不過近幾年來，降低公共建筑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(guān)、商場、醫(yī)院、賓館等不同建筑的能耗情況；今年9月，上海市政府表示，將全面推進公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)，不斷提高建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)的覆蓋面和實效性，并對新建項目強制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臺了建筑節(jié)能管理辦法，嚴格控制建筑能耗已被提上各地政府的議事日程。
在這一背景下，新的節(jié)能產(chǎn)品應(yīng)運而生，且產(chǎn)業(yè)化突破在即，玻璃幕墻建筑有望披上節(jié)能新裝。
大型建筑成能耗"巨無霸"
上世紀90年代以前，在國內(nèi)城市的街頭，玻璃幕墻建筑是非常少見的。隨著經(jīng)濟增長提速和大規(guī)模建設(shè)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*大幕墻生產(chǎn)國和使用國。
建筑專家見證了過去20多年間上海城市建筑和節(jié)能情況的變遷。上世紀90年代末，建筑節(jié)能沒有得到相關(guān)部門重視，高層建筑的墻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，以玻璃幕墻為例，通過推廣節(jié)能貼膜、節(jié)能窗簾或者更換中空鍍膜玻璃，從玻璃中耗散的建筑能耗比一直在降低。
據(jù)上海市資源綜合利用協(xié)會統(tǒng)計，目前上海市能耗總量中，建筑能耗占比接近20%，其中玻璃幕墻仍然是能耗大戶，從玻璃窗耗散出去的能量占比在25%-50%不等。雖然玻璃幕墻的能耗占比一直在降，但不斷增加的建筑仍然在推高能耗總量。
"目前，上海市大型建筑總面積是民用建筑總面積的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。"公共建筑用電量從10年前的接近，到現(xiàn)在大幅超過居民生活用電量，已經(jīng)構(gòu)成嚴重的社會能源負擔，這在其他城市也不例外。
在中科院上海硅酸鹽研究所工業(yè)陶瓷中心主任金平實看來，之所以巨資興建的大型建筑zui終成為能耗"巨無霸"，是因為在設(shè)計和管理上存在缺陷。"國內(nèi)建筑大多追求外觀，但很少采取絕熱、保溫的節(jié)能措施，很多寫字樓白領(lǐng)都知道，自己辦公室的*空調(diào)幾乎是全年無休運轉(zhuǎn)。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），并嚴格控制大型建筑的落地窗和玻璃幕墻面積。"金平實表示。
據(jù)分析人士介紹，目前我國Low-E鍍膜玻璃的普及率是6%，節(jié)能玻璃普及率也只有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。
就在我國建筑節(jié)能"不趕趟兒"的同時，節(jié)能產(chǎn)品有了新的發(fā)展。節(jié)能玻璃行業(yè)在先后經(jīng)歷Low-E玻璃和熱反射玻璃兩代產(chǎn)品后，將迎來高分子智能節(jié)能玻璃的產(chǎn)業(yè)化突破，這是目前應(yīng)用前景的新產(chǎn)品。
低價高技術(shù)的節(jié)能新貴
這是一場以節(jié)能為目標的競賽。
從*范圍看，日本、法國和美國是智能溫控玻璃研究的傳統(tǒng)三強，其中又以日本技術(shù)zui為。不過由于金平實的加入，中國在這一領(lǐng)域*，研究推進速度很快。金平實是世界范圍內(nèi)zui早從事二氧化釩納米粉體研究的科學家，曾擔任日本內(nèi)閣總理府技官，主持十多項日本*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(shè)備上成功下線，一個以溫控智能玻璃助力節(jié)能環(huán)保的時代悄悄來臨。此時，距離2010年硅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(chǎn)的節(jié)能玻璃，在此之前的Low-E玻璃和熱反射玻璃，從技術(shù)源頭看，都是舶來品。
同一個"人工太陽"照射下，沒有人工開關(guān)，不借助任何人工能量，四面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(jié)，同一塊貼膜玻璃又能起到良好的保溫作用。"當室內(nèi)是低溫時，貼膜能讓可見光和紅外線都進入室內(nèi)，發(fā)揮保溫作用，當室內(nèi)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(nèi)，只允許可見光透過，從而保持室內(nèi)溫度恒定。"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的相變材料：68攝氏度附近，能實現(xiàn)在金屬態(tài)和半導(dǎo)體態(tài)之間的轉(zhuǎn)化，正是這種雙向變化特征賦予其非常廣的應(yīng)用空間?；蛟S是看出了記者的疑惑，金平實表示，臨界溫度68攝氏度對于實際應(yīng)用確實太高，但要降低溫度并不難，科學家們早就發(fā)現(xiàn)通過摻入鎢原子等金屬物就能實現(xiàn)。"真正的難題是如何突破二氧化釩納米顆粒的量產(chǎn)。"金平實說。
實際上，就任何一項誕生于實驗室的研究成果來說，能否大規(guī)模降低生產(chǎn)成本，是敲開產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用之門的zui終決定因素。黃順卿介紹，Low-E玻璃從發(fā)明到商業(yè)化量產(chǎn)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(fā)明、研發(fā)、小試、中試到zui后大規(guī)模生產(chǎn)，智能貼膜已經(jīng)走到了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的zui后階段。
目前國內(nèi)開展二氧化釩高分子智能玻璃研究的主要機構(gòu)還有中科院廣州能源研究所、西北工業(yè)大學、中科院蘭州物理所、同濟大學、武漢理工大學、華中科技大學和復(fù)旦大學等，但目前公布通過中試階段的只有中科院廣州能源研究所和中科院上海硅酸鹽研究所。
目前歐美普遍使用的Low-E玻璃雖然也是節(jié)能玻璃，但分為遮陽型和高透型兩種，分別適用于炎熱地區(qū)和寒冷地區(qū)，不具備普遍適應(yīng)性。但二氧化釩智能節(jié)能貼膜克服了價格、技術(shù)優(yōu)勢，極可能成為未來國內(nèi)建筑節(jié)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，遠低于市場上100~150元/平米的Low-E玻璃價格。
智能貼膜只是二氧化釩納米粉體應(yīng)用的*個領(lǐng)域，同時開展研究的還有物理法制備鍍膜節(jié)能玻璃，二者分別適用于存量市場上的玻璃幕墻改造和新增玻璃建筑。
相關(guān)檢測設(shè)備：高強螺栓檢測儀/水紫外輻照試驗箱/高強螺栓檢測儀/平板導(dǎo)熱儀/密封膠相容性試驗箱/建筑維護結(jié)構(gòu)檢測儀/
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