加快科技成果轉(zhuǎn)化，促進新型建筑節(jié)能玻璃推廣應用

張繼紅

目前，我國建筑運行能耗超過社會總能耗的1/5，單位面積建筑采暖能耗約為氣候條件相近發(fā)達國家的3倍[1]。在多數(shù)建筑中，門窗能耗占整個圍護結(jié)構(gòu)能耗的一半以上，其中通過玻璃的能量損失約占門窗能耗的75%[2]，建筑節(jié)能尤其是門窗節(jié)能的壓力與潛力極其巨大，大力推廣節(jié)能玻璃已經(jīng)成為實現(xiàn)建筑節(jié)能的重要途徑。在全國打響節(jié)能減排攻堅戰(zhàn)和北京建設全國科技創(chuàng)新中心駛?cè)肟燔嚨赖男滦蝿菹?，加快推動建筑?jié)能玻璃創(chuàng)新發(fā)展和應用，既是實現(xiàn)建筑節(jié)能的迫切要求，也是新材料領域培育“高精尖”經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的重要內(nèi)容。本文通過技術(shù)經(jīng)濟和成本效益分析對現(xiàn)有建筑節(jié)能玻璃的綜合競爭優(yōu)勢進行評價，并從科技成果轉(zhuǎn)化的角度對部分優(yōu)勢產(chǎn)品的推廣應用提出了有針對性的建議。

一、我國建筑節(jié)能玻璃發(fā)展基本情況

門窗是建筑保溫、隔熱最薄弱的環(huán)節(jié)，節(jié)能玻璃是利用功能膜材料對不同波段光的反射、折射和吸收特性，并通過其與玻璃的復合實現(xiàn)隔熱、保溫等性能的建筑節(jié)能材料。大力推廣新型建筑節(jié)能玻璃，有利于提升新建建筑節(jié)能水平并為既有建筑節(jié)能改造提供技術(shù)保障。據(jù)統(tǒng)計，我國既有建筑約430億m2 [3]，其中約90%為高能耗建筑。全國建筑節(jié)能玻璃年用量超過1億m2，90%以上為低輻射鍍膜玻璃（Low-E玻璃），生產(chǎn)企業(yè)主要有南玻集團股份有限公司、中國耀華玻璃集團公司、信義玻璃控股有限公司等，市場規(guī)模約200億元。

近年來，隨著《民用建筑節(jié)能條例》的頒布實施以及全社會對節(jié)能減排的高度重視，新建建筑節(jié)能強制性標準執(zhí)行比例和既有建筑節(jié)能改造力度不斷加大，我國建筑節(jié)能玻璃領域的技術(shù)與產(chǎn)品創(chuàng)新日漸活躍。除了傳統(tǒng)鍍膜玻璃（主要有熱反射鍍膜玻璃即陽光控制型玻璃、低輻射鍍膜玻璃）外，已經(jīng)涌現(xiàn)出涂膜玻璃、貼膜玻璃、智能調(diào)光玻璃以及其他（如中空百葉窗）多種處于產(chǎn)業(yè)化初期以及小規(guī)模示范應用階段的新技術(shù)新產(chǎn)品。據(jù)預測，未來10年我國建筑節(jié)能玻璃市場需求量每年約4.2億m2，總市場規(guī)模將達到近5 000億元。

二、產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)濟和成本效益評價

目前，市場上主要有熱反射鍍膜玻璃、低輻射鍍膜玻璃、涂膜玻璃、貼膜玻璃、智能調(diào)光玻璃以及中空百葉窗等具有代表性的產(chǎn)品。其中，鍍膜玻璃主要是通過熱蒸鍍、化學氣相沉積或磁控濺射工藝直接在玻璃表面蒸鍍各類具有保溫或隔熱功能的功能膜層實現(xiàn)節(jié)能；涂膜玻璃通過輥涂等工藝在玻璃表面直接涂覆功能膜層實現(xiàn)節(jié)能；貼膜玻璃則由玻璃和貼膜2部分膠粘組成，通過在玻璃表面粘貼具有保溫或隔熱功能的膜材料實現(xiàn)節(jié)能；智能調(diào)光玻璃是將液晶膜復合進2層玻璃中間并經(jīng)膠合成型的特種光電玻璃，可由電控、溫控、光控、壓控等各種方式實現(xiàn)玻璃透明與不透明狀態(tài)的切換，通過不透明狀態(tài)的物理阻隔實現(xiàn)節(jié)能。另外，其他的產(chǎn)品形態(tài)如中空百葉窗則是在中空玻璃中內(nèi)置百葉窗，通過調(diào)節(jié)百葉窗開關實現(xiàn)物理阻隔節(jié)能。

1.技術(shù)經(jīng)濟指標分析

對熱反射鍍膜玻璃、低輻射鍍膜玻璃、涂膜玻璃、貼膜玻璃、智能調(diào)光玻璃、中空百葉窗等6種產(chǎn)品的技術(shù)成熟度、節(jié)能保溫效果、成本、適用范圍廣度和標準完善程度進行了分析評價，詳見表1、圖1所示。其中，技術(shù)成熟度主要考慮了工藝穩(wěn)定性、產(chǎn)品可靠性以及量產(chǎn)規(guī)模等指標，節(jié)能保溫效果主要考慮了產(chǎn)品傳熱系數(shù)K值、遮蔽系數(shù)Sc值及其性能可調(diào)整的空間等指標，成本主要考慮了現(xiàn)有產(chǎn)品的價格并從生產(chǎn)設備、原材料的成本角度評估了其近期可降價的空間，適用范圍廣度主要考慮了產(chǎn)品本征適應性以及運輸、施工等方面的便利程度等指標，標準完善程度主要考慮了有無國家標準以及標準是否與節(jié)能建筑設計接軌等。

（1）熱反射鍍膜玻璃

熱反射鍍膜玻璃工藝成熟，標準（GB/T 18915.2-2002《鍍膜玻璃第1部分：陽光控制型鍍膜玻璃》）比較完善，產(chǎn)品成本較低，但是在限制陽光熱輻射的同時也阻擋了進入室內(nèi)的可見光，在光照強的地區(qū)隔熱作用明顯，但相對而言不適用于寒冷地區(qū)，而且可見光反射比過高易引起光污染。

（2）低輻射鍍膜玻璃

低輻射鍍膜玻璃是目前應用最廣的節(jié)能玻璃，標準（GB/T 18915.2-2002《鍍膜玻璃第2部分：低輻射鍍膜玻璃》）比較完善，具有保溫效果好、壽命長等優(yōu)點，高透型Low-E玻璃對以采暖為主的北方地區(qū)比較適用，遮陽型Low-E玻璃對以空調(diào)致冷為主的南方地區(qū)比較適用，但也存在生產(chǎn)裝備昂貴（單條生產(chǎn)線從數(shù)千萬元到上億元不等）、工藝復雜（單片單銀不少于5層，單片雙銀不少于7層）、產(chǎn)品價格較高、中空成組前保存不超過40天等缺點。

（3）涂膜玻璃

涂膜玻璃具有工藝簡單、成本低廉、性能可調(diào)等優(yōu)勢，可廣泛應用于新建建筑和既有建筑節(jié)能改造領域，適用于不同緯度地區(qū)，已出臺GB/T 29501-2013《隔熱涂膜玻璃》國家標準，但標準與建筑設計主要參考的K值尚未接軌，對大規(guī)模應用造成了一定的障礙。該產(chǎn)品綜合技術(shù)經(jīng)濟指標較為突出，現(xiàn)階段具有明顯推廣優(yōu)勢。

（4）貼膜玻璃

貼膜玻璃的優(yōu)勢主要有便于現(xiàn)場施工、形態(tài)多樣、防爆安全性好等，既可應用于新建建筑，也可用于既有建筑節(jié)能改造以及車窗膜等領域，降低成本不存在生產(chǎn)設備、原材料等方面的硬性約束，產(chǎn)品價格具有競爭優(yōu)勢，具有較好的推廣潛力，但目前尚無國家標準。

（5）智能調(diào)光玻璃

智能調(diào)光玻璃具有隔熱保溫性能優(yōu)異、透光率可選擇等優(yōu)勢，能應用于不同緯度地區(qū)，但產(chǎn)品價格昂貴（約1200～1500元/m2），目前主要用于高檔室內(nèi)裝潢等領域，難以在外窗節(jié)能領域推廣應用。

（6）中空百葉窗

中空百葉窗工藝比較簡單，物理阻隔效果好，不過也存在影響視線以及電控百葉窗成本較高等問題，已在廣東、江蘇等地得到一定范圍的應用。

2.成本效益分析

能量通過窗戶的進出方式有傳導、對流和輻射3種，在關閉窗戶的情況主要為傳導和輻射[4]。其中，單位時間透過單位面積玻璃傳導熱能和太陽直接輻射能分別為[5]：傳導熱能=傳熱系數(shù)K×（T室外-T室內(nèi)） （1）太陽直接輻射能=遮蔽系數(shù)Sc×630 （2）單位時間透過單位面積玻璃傳遞的總熱能Q為：Q=K×（T室外-T室內(nèi)）+Sc×630 （3）

與目前廣泛應用的普通6mm中空玻璃相比，單位面積節(jié)能玻璃每小時節(jié)能（換算為節(jié)電數(shù)kWh）為：ΔE=（Q中空-Q節(jié)能）/1000 （4）

針對6種不同的產(chǎn)品類型，選擇位于中部的夏熱冬冷地區(qū)南京進行成本效益分析。根據(jù)中國氣象網(wǎng)公布的南京市氣溫資料，夏季平均高溫31℃，夏季平均低溫23℃，冬季平均高溫8.6℃，冬季平均低溫0.3℃。按照設定維持室內(nèi)溫度20℃，初步測算了采用6種產(chǎn)品進行節(jié)能改造的投資成本和成本效益（按夏季和冬季節(jié)能效益全年平均值計算），分析結(jié)果如圖2所示。

以涂膜玻璃為例，選取一座建筑面積為14 000m2（門窗幕墻面積2 900m2）、建筑總高度約104m的商用辦公樓進行核算，改造費用按65元/m2計算，總施工費用為18.85萬元；相比采用普通6mm中空玻璃，節(jié)能改造后夏季和冬季能耗功率分別降低約36%和33%，夏天（按90天計算，每度電成本以0.5元計算，下同）可以節(jié)電68 2621kWh，節(jié)約供能成本341 311元，冬天（按90天計算）可以節(jié)電88 839kWh，節(jié)約成本44 420元。以夏季情況測算，該商用辦公樓僅用56天（晚上空調(diào)關閉）即可收回改造成本，節(jié)能指標詳見表2。

3.綜合評價

綜合比較來看，低輻射鍍膜玻璃在技術(shù)成熟程度、產(chǎn)品標準、推廣應用等方面處于領先地位，不過由于工藝相對復雜、生產(chǎn)設備昂貴，導致成本難以降低；熱反射鍍膜玻璃在節(jié)能保溫效果、適用范圍廣度等方面存在明顯劣勢，發(fā)展前景相對較??；智能調(diào)光玻璃和中空百葉窗雖然成本較高，投資回收期較長，但在特定領域具有一定的應用空間。

涂膜和貼膜節(jié)能玻璃在工藝多樣性、適用范圍方面具有優(yōu)勢，投資成本相對較低，投資回收期較短，盡管在技術(shù)標準方面具有明顯不足，但具有較大的推廣潛力。其中，涂膜玻璃具有生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)成本較低、材料體系復配可調(diào)等突出優(yōu)勢，可同時滿足建筑保溫、隔熱的需求，但由于技術(shù)和資金門檻相對較低，企業(yè)亟需加快產(chǎn)品應用推廣和市場渠道拓展，通過完善核心技術(shù)和打造特色品牌，形成可持續(xù)的競爭優(yōu)勢。與涂膜玻璃相比，貼膜節(jié)能玻璃產(chǎn)品及其施工的一致性和可控性更好，技術(shù)門檻相對較高，其成本降低不存在設備、資源等方面的硬性約束，具有較好的發(fā)展前景。

三、推廣應用建議

針對涂膜和貼膜節(jié)能玻璃等新技術(shù)新產(chǎn)品的推廣應用，結(jié)合科技成果轉(zhuǎn)化過程的具體需求，從優(yōu)化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)環(huán)境、提供市場應用機會、制定產(chǎn)品技術(shù)標準、加快引入社會資本等方面提出如下建議。

1.優(yōu)化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)環(huán)境，幫助跨越成果轉(zhuǎn)化“死亡谷”

涂膜節(jié)能玻璃、貼膜節(jié)能玻璃等是近年來產(chǎn)生的重要創(chuàng)新成果，在完成關鍵技術(shù)、原型產(chǎn)品開發(fā)后已經(jīng)先后走到了成果轉(zhuǎn)化項目公司的發(fā)展階段。由于瞄準的應用領域需求集中、前景廣闊，而且在政府支持下有效整合了材料、工藝、設備等方面的優(yōu)勢力量，已經(jīng)初步跨越了科技成果轉(zhuǎn)化中從技術(shù)到產(chǎn)品的第一個“死亡谷”；但是跨越從產(chǎn)品到商品的第二個“死亡谷”仍然面臨極大的考驗，需要從細化產(chǎn)品設計、拓展應用渠道、創(chuàng)新商業(yè)模式等多個角度出發(fā)進行統(tǒng)籌優(yōu)化和反復檢驗，需要社會、政府、市場、企業(yè)等多方共同推進形成合力。在成果培育和轉(zhuǎn)化的過程中，至少面臨著從科學家主導到工程師主導、再到職業(yè)經(jīng)理人主導等數(shù)次的重心轉(zhuǎn)移，每一次轉(zhuǎn)移都緊跟著變軌的風險甚至陣痛。涂膜和貼膜節(jié)能玻璃等創(chuàng)新成果的推廣應用，仍然需要不斷優(yōu)化全社會大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的良好環(huán)境，并進而在有利的大環(huán)境下整合多種要素、形成有效激勵、逐步做大做強。

2.發(fā)揮政府采購作用，為新產(chǎn)品推廣提供市場機會

在全面深化科技體制改革的形勢下，推動科技成果的轉(zhuǎn)化與應用，不僅需要發(fā)揮市場這只“無形的手”配置資源的決定性作用，同時需要政府部門“有形的手”發(fā)揮好對市場的引導和補充作用，進一步健全和落實政府采購政策體系，主動建立面向科技型中小企業(yè)的新技術(shù)新產(chǎn)品供需對接機制，在科技成果轉(zhuǎn)化的過程中更加積極地為新技術(shù)新產(chǎn)品提供市場應用的機會。節(jié)能玻璃研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)可以結(jié)合不同地區(qū)的差異化需求推出系列化細分產(chǎn)品，積極通過政府采購等渠道，發(fā)揮成本優(yōu)勢和性能優(yōu)勢，在既有建筑節(jié)能改造尤其是采暖制冷能耗高企、能源管理相關粗放的公共建筑節(jié)能改造方面實現(xiàn)率先突破，比如可以探索針對具有獨立產(chǎn)權(quán)的大型公用建筑推行合同能源管理，通過應用節(jié)能玻璃產(chǎn)品大幅降低建筑能耗，并通過節(jié)能獎勵、利益共享等方式釋放業(yè)主單位、管理機構(gòu)開展節(jié)能改造的動力。

3.依托新型產(chǎn)業(yè)組織，加快推動產(chǎn)品技術(shù)標準制定

目前，影響節(jié)能玻璃推廣應用的關鍵問題是缺乏匹配的標準體系，建議依托產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等新型產(chǎn)業(yè)組織推動制定相關行業(yè)標準，并逐步上升成為國家標準。北京作為全國科技創(chuàng)新中心，在建筑節(jié)能玻璃研發(fā)、制備、檢測、認證、應用等方面集中了一大批優(yōu)勢資源，在涂膜、貼膜玻璃產(chǎn)品共性技術(shù)——納米材料研發(fā)生產(chǎn)方面已經(jīng)形成了北京納米科技產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟等比較活躍的行業(yè)力量，可以主動牽頭聯(lián)合江蘇等基礎較好的地區(qū)形成廣泛聯(lián)系的全國性新型產(chǎn)業(yè)組織，通過政產(chǎn)學研用緊密合作與共同推動，加快制定新型建筑節(jié)能玻璃產(chǎn)品標準，并進而以標準為導向推動全國范圍的建筑節(jié)能玻璃技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)品推廣。

4.加快引入社會資本，助推科技創(chuàng)業(yè)企業(yè)快速成長

在社會創(chuàng)造良好環(huán)境、政府提供應用機會、行業(yè)加快標準制定的同時，作為成果轉(zhuǎn)化主體，企業(yè)自身也可以通過引入社會資本等方式在打造核心競爭力方面更加主動作為。針對涂膜、貼膜等新型建筑節(jié)能玻璃的成果轉(zhuǎn)化與推廣應用，引入社會資本不僅可以提供重要的資金支持、后續(xù)的增值服務，而且發(fā)揮好社會資本的作用，同時還有利于通過股權(quán)設計將技術(shù)團隊與成果轉(zhuǎn)化本身凝聚成更加緊密的事業(yè)共同體，有利于在項目公司中真正落實現(xiàn)代企業(yè)治理制度，有利于通過并購重組等金融杠桿助推經(jīng)營規(guī)模偏小、管理相對粗放的創(chuàng)業(yè)企業(yè)拓展渠道、擴大規(guī)模、健全體系，脫技術(shù)之胎、換市場之骨，邁上快速成長的新臺階。

參考文獻

[1] 谷立靜，郁聰.我國建筑能耗數(shù)據(jù)現(xiàn)狀和能耗統(tǒng)計問題分析[J].中國能源，2011（2）：38-41.

[2] 劉道春.節(jié)能玻璃領航未來建材市場的主流[J].現(xiàn)代技術(shù)陶瓷，2004，（1）：42-49.

[3] 國家信息中心.2013年中國傳統(tǒng)中央空調(diào)升級改造分析報告[R].北京，2013： 13.

[4] 陳何國，張冠琪.建筑玻璃節(jié)能技術(shù)[J].建筑節(jié)能，2009（5）：47-53.

[5] 陳建峰，孫劍波，馬高峰.建筑節(jié)能玻璃膜的應用與建筑節(jié)能效果分析[C]//綠色建材在綠色建筑中的應用—第九屆國際綠色建筑與建筑節(jié)能大會論文集.北京，2013：1-5.