新型超级节能气凝胶玻璃技术交流暨国内首条生产线 启动仪式在长沙举行
新型超级节能气凝胶玻璃技术交流暨国内首条生产线启动仪式在长沙举行,11月2日在湖南长沙宁乡举行。
气凝胶是一种新型超级绝热防火材料,气凝胶玻璃具有更优异的保温隔热、防火吸能等特性。11月2日气凝胶玻璃在此正式批量 投产,这将对全面落实国家节能减排目标任务,快速推动建筑业和建材业革新,有效推进产业结构转型升级发挥重要作用。
11月2日的活动仪式由住房和城乡建设部科技与产业化中心、绿色建材产业技术创新战略联盟、湖南上懿丰新材料科技有限公司联合举办。参会的领导专家有住建部科技与产业化发展中心副总 工程师、教授级高工、绿色建材产业技术创新战略联盟常务副理事长兼秘书长屈宏乐,绿色建材产业技术创新战略联盟副理事长兼副秘书长,宁乡县委常委、宁乡高新区工委书记刘永红,宁乡 管委会主任郑旗、湖南省住建厅建筑节能与科技处副处长周晓林,中南大学副校长周科朝,中国科学院上海硅酸盐研究所党委书记刘岩,长沙理工大学(湖南省建筑节能和围护结构牵头单位)副 校长、教授、湖南建筑节能协会会长杨伟军,长沙市技术监督局副局长田建武,长沙市能源局副局长欧俭平,辽宁省住建厅建筑节能与科技发展中心主任赵亚明,内蒙古自治区建设科技推广中心总工程师刘海波,湖南大学教授、绿色建材产业技术创新战略联盟专家委员会副主任委员石宗利,绿色建材产业技术创新战略联盟资深专家、上海经纬既有建筑幕墙设计院院长莫英光,中国 建筑标准设计研究院教授级高工陆兴,中国建筑科学研究院国家建工质检中心研究员郭向勇,中国建筑设计研究院高级建筑师、教授级高工郑颖,中国建筑材料研究总院主任、教授级高工赵平, 中国建筑材料研究总院教授级高工包亦望,国防科大航天与材料学院副总工程师,中国被动式集成房屋材料产业发展联盟秘书长刘思敏等领导专家以及沈阳远大幕墙公司总工阚亮,当代置业地 产总工陈音,铁三院建筑分院高工、专家候钦超,宝钢金属公司高级总监张少华,圣戈班玻璃(中国)投资有限公司总工林广利,中国绿建宝平台 CEO 宋心卫等企业。
为解决高耗能建筑加剧能源危机,国家以及国内各省市政府不断出台新的绿色建筑节能政策,以及财政支持(根据国家发改委的测算,“十二五”期间,节能减排的重点工程总投资有 23660 亿元,2020 年前,用于建筑节能项目的投资至少有 1.5 万亿元, 巨大的市场空缺给绿色建筑产业发展带来机遇。)同时,从2014 年开始,超低能耗绿色建筑(节能率达 90%以上)已在我国黑龙 江、河北、山东、新疆等省、自治区的示范工程 30 余处,各地计划和准备建造的超低能耗绿色建筑项目多达上千个。
然而,在推行这些超低能耗绿色建筑的同时,关键性的技术以及材料问题成为制约我国推行节能减排事业以及建设超低能耗绿色建筑的瓶颈,需要新的材料和技术来解决这些问题。
气凝胶正是一种可以改变 21 世纪神奇纳米材料。基于气凝胶的三维多纳米孔骨架结构特征,使其具有一系列优异的特性, 如超轻质(质量仅为水的十分之一)、超级绝热、超级保温、防火防爆、隔音降噪、超级吸附等特性。这些优异的特性使得气凝胶在航空航天、国防军工、绿色建筑、新能源、环境治理、太阳 能热利用、工业节能、交通运输、石油勘探、化工、家电、医药、个人户外防护用品、运动用品等领域孕育着广阔的应用前景。
因此,气凝胶成为促进国家节能减排、绿色建筑等事业发展,推动传统行业转型升级和培育战略性新兴产业,引领我国全新的建筑模式的关键性支撑材料。
美国、德国、法国、日本等工业先进的国家均投入巨资进行研发。到目前为止,也仅少数国家拥有高端透明气凝胶核心技术,并在航空航天、核技术、军工等领域得到应用,而民用领域应用 尚属起步阶段。就产业化而言,国内外气凝胶制造商已大量生产出低端气凝胶产品,基于高端透明气凝胶产品有相当大的技术壁垒,其高端产品目前仅美国、瑞典等少数国家掌握,但尚未实现 产业化。尽管如此,气凝胶产品的应用是国内外新兴产业发展方向。
在我国,以卢斌博士为核心的学习型创新团队,依靠中南大学这一高水平科研平台和人才优势,经过十多年的潜心研究,突破并掌握了高端透明气凝胶核心技术,并于 2013 年 9 月 16 日经 湖南省科技厅组织专家评审鉴定,给出评价为“居国际领先水平”。
其中,拥有独立自主知识产权核心技术主要包括:高端透明绝热气凝胶新材料技术,快速超临界干燥工艺,大尺寸完整透明气凝胶生产工艺。
经过近两年的科技成果产业化孵化,该公司解决从生产工艺到设备的大量工程化问题,生产效率与成品率问题,成功的开发出了第一代气凝胶超节能玻璃。目前,这条气凝胶超节能玻璃高 端规模化气凝胶生产线正式启动,将会推动绿色节能建筑在民用领域中的应用。
附:相关背景资料
据介绍,我国建筑能耗约占社会能源消费的 28%-30%,2013年全国能耗消费总量为 37.5 亿吨标准煤,而建筑能耗约为 11 亿 吨。在我国既有建筑中,95%的建筑都属于高耗能。然而,在这 些建筑中毫不起眼,占比不大的门窗围护结构竟是能耗最薄弱的环节,通过门窗流失的能量占建筑物能耗的 45%~50%,占社会总 能耗的 20%。据了解,我国每年新建建筑面积约为 15 多亿 m2, 门窗用量约 4 亿 m2。由于现有门窗因老化、磨损、损坏等原因,且使用寿命最大值为 15~20 年,届时将面临大量既有建筑物门窗的更换。由此可产生大约 110 亿 m2 的门窗需求。然而,在许多欧美发达国家已使用高档节能玻璃比例达67%的情况下,我国绝大 部分地区仍然使用低端产品。我国实行的最高技术标准的北京与发达国家使用的普通节能门窗还相差至少 15 年,高档节能门窗使 用 量 只 占 总 门 窗 总 量 的 0.5%。 欧 洲 现 行 标 准 的 传 热 系 数 K=1.1-1.3W/m2·k,而国内最高的北京仅为 K=2.0W/m2·k,仅相 当于欧洲 80 年代末的标准。
该产品产业化具有重大的战略意义。气凝胶超节能玻璃产业化将为我国在世界前沿科技产业化中占有一席之地,并将引领、扩展气凝胶产品的发展方向。
同时,基于现在以及未来新型绿色建筑的需要,气凝胶超节能玻璃可以满足我国各个不同气候区建筑 75%~95%的节能标准, 并有效解决节能与防火的突出矛盾。因此,他的产业化将在未来 引领我国建筑节能领域的一场革命,并可培育出千亿级战略性新兴产业。
我国建筑体量大,能耗巨大,约占社会总能耗的 30%,是节能减排的重要领域之一。我国既有建筑面积约为 430 亿 m2,如达 到欧美发达国际目前的节能标准,每年即可节约 4.3 亿吨标煤。不仅可以大大降低温室气体的排放,减少雾霾对人体的危害,同时可以解决高耗能建筑加剧能源危机。
项目产业化后将突破制约我国建筑节能 65%或更高节能标准的技术瓶颈,并有效解决节能与防火的突出矛盾问题,是节能玻 璃技术的创新者、先行者、引领者,将引起我国建筑节能领域的一场深刻变革,并带动相关产业的技术进步和升级,如钢铁、铝加工、玻璃等产业。
我国城镇既有建筑面积大约 430 亿平方米,每年城乡新建建筑在 15 多亿 m2 左右。在既有建筑中,北方采暖地区有10 多亿 m2 非节能建筑需要进行节能改造,夏热冬冷和夏热冬暖地区有约 30 多亿 m2 高能耗建筑需要进行节能改造。因此,需要进行节能 改造与新建的建筑面积大约有55 亿 m2,其中,外窗面积大约为 18 亿m2,如果按 2000 元/ m2 计算,可形成 36000 亿元的市场需 求
如果北方南方共 40 亿 m2 非节能建筑每年改造8 亿 m2,再加上每年城镇新开工建筑面积 8 亿 m2(在目前房地产市场不景气的情况下 ),每年对气凝胶节能窗的需求量可达 5.3亿 m2,按 2000 元/ m2 计算,每年仅此就可形成 10600 亿元的市场产值。
在中国,气凝胶玻璃市场毫无疑问是一个竞争力较小的蓝海市场。气凝胶产业化的启动将培育并形成千亿至万亿级战略性新兴产业,并可带动转型升级本省平板玻璃、钢铁、铝加工等一系 列产业化集群的发展,可实现 50 亿税收收入,大力推动地方甚至是国家经济发展。
与中空玻璃的对比,气凝胶超节能玻璃与现有各类节能玻璃相比,除了具有超级节能效果外,气凝胶还赋予了气凝胶超节能玻璃更多的优异特性,如超级隔热、隔音降噪、抗风压性能好、 无冷热自爆隐患、防爆炸性能、防火性能较好、较好的透光性能、防结露、寿命可长达 30 年以上等。
市面上销售的玻璃普遍为中空玻璃,在结构上大多是依靠增加玻璃增加厚度(如三玻两腔,四玻三腔等)、贴 Low-E 膜或者填充惰性气体,如氩气,来减少玻璃的耗能。然而,气凝胶超节能玻璃仅为单腔玻璃,并利用气凝胶材料的超低导热系数λ≤ 0.015 以及仅调节腔内的厚度来实现玻璃的一系列优异特性,是 未来节能门窗发展方向。
气凝胶超节能玻璃的隔热保温效果远远超过于中空玻璃,可以有助于建筑节能、减低运行费用;隔声性能明显高于单腔中空玻璃、单腔+Low-E 中空玻璃以及单腔+Low-E+填充氩气中空玻璃。另外,气凝胶超节能玻璃寿命也明显高于这些传统的玻璃。此外,由于气凝胶超节能玻璃是采用了透明气凝胶颗粒作为其实现高 效隔热保温和隔音降噪等优异特性的介质,当太阳光通过气凝胶超节能玻璃时,由于透明气凝胶颗粒的折射作用,呈现出光的漫散射效果,避免了太阳光的直射效果,从而实现了室内舒适的光 环境。
此外,能与气凝胶超节能玻璃抗衡的真空玻璃却在安全性能与寿命问题上面又受到了制约。真空玻璃内部是抽成真空负压的状态,且目前还仅限于半钢化玻璃,存在安全隐患,一旦玻璃破 裂,会引起相当大的安全问题。此外,由于真空玻璃内部真空度要达到10-2Pa 时,才可获得优异隔热保温性能。真空玻璃与中空 玻璃一样,一旦边部密封系统失效,则真空玻璃使用寿命终止。
气凝胶超级节能玻璃已成为国内该成果产业化的第一个关键性的切入领域。在已有的技术储备支持下,这一成果还将会进入汽车、高铁等交通运输中的多功能玻璃领域。未来,有可能实现在军工、航空航天等领域的产业化。
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