节能材料的试制

新型A级节能建筑材料的中级规模试制项目建议书项目建议人：詹亮[e-mail]目录1.项目意义2.国内外发展现状3.市场需求分析4.发展趋势5.现有工作基础6.研究目标和科研内容7.本项目的发展规化8.社会、经济效益分析9.实施机制10.研发团队介绍11.知识产权体系的建立12.风险分析及对策13.其它一.项目意义1.开发节能建筑材料的意义随着煤炭、石油等一次能源的日益枯竭，开发新能源及节能减排成为国家乃至全球有效解决能源危机和环境恶化的主要途径。目前，我国在建筑上消耗的能源已经占到社会能源消耗总量的近28％，而且每年还在以1％以上的速度增长，如此发展下去．到2020年，林立的高楼将可能占据中国能源消耗的40％。说明建筑能耗的节约已经成为最大的节能项目，抓好了建筑节能，也就抓住了节能工作的关键环节。尤其在当前贯彻落实科学发展观、大力推进节能减排的形势下，建筑节能更具有其现实紧迫性与重要的战略意义。国外建筑节能的发展始于二十世纪七十年代初，第四次中东战争爆发导致第一次世界石油危机，促使发达国家采取各种措施节约能源，由此提出了建筑节能的概念。国外建筑节能发展大体上经历了3个阶段，从“节约能源”到“提高能效”，再到“绿色、生态、可持续”。像美国、日本和欧洲的一些发达国家，高度重视建筑节能，大量的新型保温材料、新型采暖空调设备和诸如太阳能利用技术、遮阳技术、自然通风等新技术被运用到新建筑以及已有建筑的改造中，取得了显著的节能效果。美国开展绿色建筑工作已有十多年，到2010年，将有5～10％的新建筑按绿色标准建造，力求做到建筑舒适与节能的高度统一；在欧洲有零能耗、零排放的住宅，有太阳能自给自足，能够蓄热和蓄电，除满足建筑本身用能外，还能源源不断地向电网输电，需用时再取回来。夏天储备的能耗可以到冬天使用。对于建筑能源系统，除了普通意义上的建筑节能，还强调可再生能源在建筑内的利用和减少对地球的环境污染，更注重的是建筑与自然环境的协调和生态平衡，以求达到可持续发展。我国的建筑节能工作始于1986年，目前我国建筑节能的发展还处于“节约能源”和“提高建筑能源效率”的初级阶段。从1986年我国试行第一部建筑节能设计标准，到现在颁布了多项建筑节能设计标准，制定了相应的节能计划。建筑节能已引起国家高度重视。2008年在新颁布的《节约能源法》的基础上，国务院又颁布了《民用建筑节能条例》和《公共机构节能条例》，并于当年10月1日开始实施。建筑节能相关制度正在建立起来，包括已经发布和正在试点的建筑能效测评标识制度、建筑节能信息公示制度、建筑能源审计制度、集中供热计量收费制度和建筑能耗统计制度等。另一方面，中央财政加大了资金拨付力度，分别在开展可再生能源建筑上、推动国家机关办公建筑和大型公共建筑运行管理及节能改造上、推进北方采暖区既有居住建筑供热计量及节能改造上进行大力支持，有力推动了我国建筑节能产业的健康发展。近年来，随着国家宣传力度的加大，节能建筑已经为大多数人所了解，国内省份围绕节能设计标准竞相提出该地区的具体节能规范，节能建筑发展迅速。但由于我国经济发展水平落后，推行节能建筑的时间较短，节能建筑所占的比例仍然较低。截至2006年年底，我国累计建成节能建筑仅占全国城镇现有建筑面积的7％。现有的近400亿平方米的建筑，95％以上是高能耗建筑。据预测，到2020年，我国城乡还将新增建筑300亿平方米。随着居民生活水平的提高，建筑用能将快速增长，预计将增加到40％左右，如果加上原材料的运输和损耗等，当年可能50％的能源消耗在建筑上，成为最主要的用能领域。由此可见，我国节能建筑的推广任务虽有成绩，但任务仍然十分艰巨。建筑节能势在必行当前，国际能源危机明显加剧，全球能源储量日益减少，全球一次性能源像煤、石油、天然气等都将在30到40年内消耗怠尽。新时期因能源问题而战争频发，从1980年两伊战争，1990年波斯湾战争，1994年俄国出兵车臣，2001年阿富汗战争和2004年的美伊战争，都是围绕着能源而展开的，从这个意义上说，哪个国家能掌握全球的能源，他就如同紧握着全球的经济命脉。中国是一个能源更为紧缺的国家，据科学数据表明，按目前的开采水平，我国石油资源和东部的煤炭资源将在2030年耗尽．水力资源的开发也将达到极限。我国人均能源占有量仅为世界平均水平的40％。而我国是世界第二耗能大国，面对国家这样的能源现状，提醒着我们应更冷静、更客观地面对中国的能源问题。近年来能源短缺现象日显突出：2008年的初冬，覆盖全国26个省（自治区、直辖市）的国家电网半壁江山陷困顿，由于无法协调的煤电之争，13个省级电网开始拉闸限电，让这个大雪纷飞的冬季显得格外寒冷。而在当时，全国的电力缺口已经达到近7000万千瓦。这实质上是“煤荒”和“电荒”的一次集中爆发。多年来，夏季由于高峰电力不足和峰谷差增大，致使许多城市不得不拉闸限电。而全国范围内的天然气提价、空调和供暖能耗上升导致的电力、天然气供应不足早已成了不争的事实。从实测结果来看，我国能耗比发达国家要高2～3倍。中国是世界上最大的建筑市场，建筑能耗占总能耗的比重也会越来越大。如果按照目前能源消费增长趋势，到2020年能源需求量将高达40多亿吨标准煤。如此巨大的需求，在煤炭、石油和电力供应以及能源安全等方面都会带来严重的问题。到那时中国对海外能源的依赖程度将达到55％以上，要满足这一需求，无论是增加国内能源供应还是利用国外资源，都面临着巨大的压力。能源的紧张已成为中国的经济命脉所在，威胁到国家的稳定和安全。能源已经成为制约我国经济进一步发展的瓶颈。我国的建筑节能势在必行。建筑节能是一项功在当代、利在千秋的战略工程，加快推进节能减排是国务院确定的扩大内需，促进经济增长十项措施的重要内容，是科学发展观的本质要求。建筑节能在整个节能工作中占有很重要的位置，我国目前正处于城镇化加速发展时期，在这个特殊的阶段推动建筑节能，对扩大内需、拉动经济增长具有积极意义。大力发展建筑节能，建设节约型社会，是实现可持续发展的必由之路，是提高人民生活质量、构建和谐社会的必然要求。2.资源化利用的意义目前，宝钢等国内重大钢铁厂，每年都有几十万吨的煤沥青副产物产生。这些煤沥青目前最大的出处，主要是用作高温石墨电极的粘结剂或浸渍剂，市场需求量有限。如果能够找到一个很好的出口，将这些副产物进行充分利用，不仅能够解决副产物的占地和环境污染问题，而且能够为公司产生更大的经济效益。针对该问题，以煤沥青为原料，开发性价比较高的泡沫炭产品，然后广泛应用于节能建筑领域，不失是一条非常好的途径。二.国内外发展现状20世纪是我国节能隔热材料工业迅猛发展的时期。目前，隔热材料产品品种可以讲国外有的我国基本上都有了，品种达30类，几千个规格尺寸，包括聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫、石棉保温制品、膨胀珍珠岩制品、岩棉矿渣棉制品、玻璃棉制品、硅酸铝纤维制品、硅酸钙制品、泡沫玻璃、泡沫石棉、泡沫硅酸铝、泡沫岩矿棉、泡沫石膏、泡沫混凝土、泡沫橡胶、泡沫橡塑制品、泡沫塑料、泡沫粉煤灰制品、粉煤灰微珠制品、硅酸复合绝热涂料及制品、各类装饰吸声板、金属绝热制品、各种复合制品、蜂窝绝热制品、硅酸铝纺织品、各种喷涂制品、各种夹芯板等。其中，在现有节能建筑材料中，95%以上使用的是聚苯乙烯等有机隔热材料。在过去的10年里，我国已基本形成符合我国国情的隔热材料行业和技术体系，节能建筑材料已发展成为一个为国民经济、国防建设和人民生活服务的重要行业。绝热材料产品及技术装备在满足国内市场需求的同时，也逐步走向国际市场。然而，在我国节能隔热材料蓬勃发展的同时，各种因节能建筑材料造成的火灾也不断发生。近年来，南京中环国际广场、哈尔滨经纬360度双子星大厦、济南奥体中心、北京央视新址附属文化中心、上海胶州教师公寓、沈阳皇朝万鑫大厦等相继发生建筑外保温材料火灾，造成严重人员伤亡和财产损失，建筑易燃可燃外保温材料已成为一类新的火灾隐患，由此引发的火灾已呈多发势头。虽然现有的各种有机隔热材料都添加了阻燃剂，虽然大大降低了其助燃功能，但是该类材料的耐热温度一般都低于300℃，而且阻燃剂里一般都含有氯物质。一旦发生火灾，会产生大量的一氧化碳、二氧化碳、低烃类化学物质，导致人员窒息而死；而且，阻燃剂和部分有机隔热材料，在燃烧时生成部分氯气或异氰酸气体，导致人员中毒而死。为深刻吸取火灾事故教训，认真贯彻落实中央领导同志重要批示精神，公安部、住房和城乡建设部于2011年3月14日正在下达了“关于进一步明确民用建筑外保温材料消防监督管理有关要求的通知”（公消[2011]65号）。该通知明确规定：1）将民用建筑外保温材料纳入建设工程消防设计审核、消防验收和备案抽查范围。凡建设工程消防设计审核和消防验收范围内的设有外保温材料的民用建筑，均应将建筑外保温材料的燃烧性能纳入审核和验收内容。对于《建设工程消防监督管理规定》（公安部令第106号）第十三条、第十四条规定范围以外设有外保温材料的民用建筑，全部纳入抽查范围。在新标准发布前，从严执行《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》（公通字[2009]46号）第二条规定，民用建筑外保温材料采用燃烧性能为A级的材料。2）加强民用建筑外保温材料的消防监督管理。2011年3月15日起，各地受理的建设工程消防设计审核和消防验收申报项目，应严格执行本通知要求。对已经审批同意的在建工程，如建筑外保温采用易燃、可燃材料的，应提请政府组织有关主管部门督促建设单位拆除易燃、可燃保温材料；对已经审批同意但尚未开工的建设工程，建筑外保温采用易燃、可燃材料的，应督促建设单位更改设计、选用不燃材料，重新报审。在公消[2011]65号关于进一步明确民用建筑外保温材料消防监督管理有关要求的通知中，明确规定了民用建筑外保温材料采用燃烧性能为A级的材料。在这个被称为“史上最严消防令”的65号文下达之后，各地建筑市场对A级保温材料的需求越来越多，价格也随之水涨船高。但我国目前A级无机保温材料的生产量有限，远远达不到市场需求，一是A级材料目前生产厂家非常少，就以上海为例只有几家生产岩矿棉板的。全国5000多家保温材料生产厂家大多数是生产有机材料的。目前我们国家所有的A级的保温材料的生产能力加起来，不够一个城市用。即便是全力以赴开足马力去建设生产厂，也要三五年以后才有可能满足市场的需求。目前，市场上可能达到或接近A级标准的节能建筑材料主要有玻化微珠无机保温砂浆、矿岩棉、泡沫玻璃、泡沫水泥、泡沫陶瓷、泡沫SiO2。这些材料的共同优势是不易燃烧，但是这些材料在节能建筑材料中的比重非常低，不到5%，而且它们还存在如下各自的不足。1）玻化微珠无机保温砂浆：该材料是以玄武岩、松脂岩、黑矅石为原料，经粉碎后，在1000～1200℃高温下进行发泡，先制得膨胀珍珠岩，然后在1400℃的高温下进行表面瞬间玻化，因此生产能耗非常大。在生产过程中，如果玻化不完全，会产生大量的开孔结构，进而导致材料的吸水量快速上升。另外，该材料的导热系数较高，需要通过添加引气剂来增加内部的孔隙率以降低其导热系数，但相应力学性能相应大幅度降低。目前，国内生产厂家为了节约生产成本，一般都降低玻化温度，造成玻化不完全，使得市售玻化微珠的质量较差。在玻化微珠无机保温砂浆的生产过程中，生产厂家往往采用增大粉料的比例以降低成本，导致材料的隔热性能较差、吸水量较大。在我国的北方，冬季室内外的湿度相差较大，室内的水份由于分压相对较高，会向墙体的保温层渗透，从而在长时间使用下，导致保温层失效，因此该材料不适应于我国的北方市场。2）泡沫玻璃：该材料以回收玻璃为原料，通过添加发泡剂，在800～1000℃高温下进行发泡而制得。①由于玻璃自身的脆性较大，在成型或加工时的成品率较低；②由于泡孔的孔径不均一，在爆晒情况下，产生不同的热应力，从而很容易出现爆裂现象；③一旦燃烧，在高温下，由于材料的热应力不均一，玻璃基体之间容易剥离或粉化，造成残留率远远低于A级材料的50%标准；④并不是所有的回收玻璃都能进行发泡，因此受资源的限制比较严重。另外，从施工角度