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在中國建筑物玻璃市場上,較明顯的“李鬼”恐怕就是中空玻璃和真空玻璃了,人們在愈來愈青睞節能、保溫隔熱、隔噪的綠色環保玻璃的同時,往往較難辨別中空玻璃和真空玻璃概念,實際上,后者的節能性和環境舒適度比前者要高出50%,更是以往廣泛使用的單片玻璃的6倍。
中空玻璃在中國歷經20年市場洗禮,終于開始成為建筑物節能窗的“寵兒”,但中國的中空玻璃技術幾乎全是靠引進的。而更效率高的真空玻璃目前大部分國家只有日本和中國能生產。北京新立基真空玻璃技術有限公司作為國內帶領真空玻璃技術發展的企業,不僅擁有與日本相媲美的成套自主知識產權和自主專利,而且其真空玻璃產品已開始批量投放市場。
用自主專利技術降低建筑高能耗
“真空玻璃實際上是基于暖水瓶原理制作的。暖水瓶隔絕冰、熱傳導和保溫性能都是較好,但關鍵是怎樣將其做成平板、透明、間隙真空的。而中空玻璃則是抽去兩層玻璃間隔的空氣,再灌入干燥惰性氣體,這就相當于暖水瓶漏氣,但效果還是比單層玻璃好得多。”北京新立基技術總監唐健正告訴記者。
據了解,早期普通單片玻璃傳熱系數K值超過6[W/(m2/K)],現在的普通中空玻璃傳熱系數K值在3以上,即使較好的低輻射(LOW-E)中空玻璃傳熱系數K值也為1.8左右,而新立基推出的真空玻璃傳熱系數K值僅為0.9,今后技術的進一步升級將使這一K值有望下降到0.5。
目前新立基真空玻璃的這一技術水平已位于全部前列。日本板硝子玻璃公司雖然在1997年就開始投產真空玻璃,但實際上其技術來源正是唐健正參與研發的平板真空玻璃項目。1990年,在北京大學物理系已任教30多年的唐健正作為訪問學者來到澳大利亞悉尼大學,開始與該校時任應用物理系主任的R.E.Collins教授聯合研究平板真空玻璃。經過3年的努力,1993年,世界上首塊1米×1米的平板真空玻璃樣品問世。但發明人雖是他與R.E.Collins兩人,專利權卻屬于悉尼大學。1996年,悉尼大學把專利轉讓給日本板硝子玻璃公司,日本人在次年即開始批量生產真空玻璃。
為了能在中國建筑物上推廣應用這一綠色節能項目,1998年,唐健正帶著他的發明回國了。10年前,雖然國外已經比較重視建筑節能,但在國內還基本是一片空白,當時的建筑基本都采用較原始的單層玻璃。中國自主的新興玻璃技術更是鳳毛麟角,即使一些深具代表性的標志性建筑采用的綠色節能玻璃門窗,也基本依賴進口。即使發展到今天,中國正在廣泛使用的中空玻璃依然欠缺自主專利技術。
建筑物的玻璃門窗由于保溫隔熱性能不良,一直是隱形耗能大戶。據美國克羅拉多太陽能研究所的計算,這一能量損失約占全美總能耗的3%,相當于全美每天要通過窗戶漏掉上百萬桶貨品;而瑞典的研究結果更是高達7%。
唐健正說:“中國的建筑能耗比日本高9倍,中國比歐美高2~3倍。中國現在有近500億平方米的高能耗既有建筑,在建建筑中95%以上仍屬高能耗建筑。如果延續目前的建筑能耗狀況,建筑能耗將從當前占全國總能耗的28%左右增加到2020年的35%左右。再加上建材生產能耗占全國總能耗的17%左右,到時將近全國總能耗的一半將用于建筑、建材。這是相當驚人的數字。”
“十一五”要求建筑行業在2006年~2010年期間節約1億噸標準煤,其中新建建筑節能要求達7000萬噸標煤任務量。但2006年建筑能耗實際上不減反增,形勢不容樂觀。反之在日本,盡管一直處于經濟不景氣和建筑業也不振的狀態,節能環保的真空玻璃年產量還是從10年前的5萬平方米上升到現在的50萬平方米。
雖然中國與日本的技術出身看似“同門”,但回國后的唐健正加盟北京新立基后,專門申請了一批屬于中國的專利。他說:“真空玻璃的真實核心技術在于產品特點,如玻璃怎樣排氣、抽真空,內部怎樣放支撐、支撐物什么形狀,玻璃四周怎樣封邊等等。如日本專利申請的支撐物是圓片,我回國后申請的是圓環,特征不一樣,關鍵是其中的訣竅。”
真空玻璃
取代中空玻璃是必然趨勢
從1913年靠前個平板真空玻璃專利申請到現在,近百年來,陸陸續續各種各樣的專利面世,但真實做出產品成功應用于建筑物上的,只有唐健正參與研發的這項技術。
北京新立基無疑對此投注了很長遠的眼光。新立基副總經理蔣毅告訴記者:“這是很大的一步跨越。新立基自2001年介入這項產業以來,已累計投入8000萬元。”
在成本上,真空玻璃的價格是較好的LOW-E中空玻璃的1倍。“我們正在進一步優化工藝、降低成本。但較關鍵是需要規模化,降低成本。”蔣毅說。
蔣毅認為,中空玻璃相比單片玻璃節能50%,但真空玻璃又相比中空玻璃節能50%。中空玻璃在中國推廣花了20年時間,未來真空玻璃取代中空玻璃是必然趨勢。隨著工藝的不斷進步,兩者的成本未來有望持平。
在巨資投入這項產業的同時,新立基瞄準了行業靠前的目標。蔣毅說:“作為在中國生產真空玻璃的企業,新立基沒有現成的樣本和經驗可臨摹,其企業規模化生產從零起步,除前期的玻璃預處理設備,如切割、磨、鉆、清洗等玻璃業通用設備外,真空玻璃的生產、檢驗設備等等,都依賴新立基自己研發。”
同時,在法律法規、產品和應用的行業標準建設等方面,新立基都在進行相應投入。唐健正說:“真空玻璃屬高科技產品,真空度一定要達到一定標準才行,如果不符合標準就跟中空玻璃沒差別。因此怎樣保持產品質量、效果的穩定有一系列需要思考的問題。不但要制定標準,還要有一系列檢驗手段。傳統的測量設備并不適用,只能開發新的現場測量、維修測量等的設備。現在,新立基建立的是企業標準,已報批行業標準,真空玻璃使用規范正在制定,還處于不斷完善中,需要相關部門和相關部門領導的支持。”
此外,由于中國工業總體水平與日本的差距,我們的產業化相比日本更艱難。日本在實現產業化的基礎上,為了壟斷這一技術,根本不愿與中國企業合作,甚至連合作研發也不愿意。就像中空玻璃,中國也是付出很大成本買進先進國家的技術,如早期LOW-E膜都是他們的壟斷技術,一直不賣給中國。“中國一定要努力發展自己的核心技術。如果技術依賴買進就將永遠落后,永遠別想走到先進行列中去。”唐健正深有感觸地說。
“我們在專利、工藝、軟件等方面不落后于日本,但硬件實力還是較弱。所以現在的競爭是盡可能在‘軟’方面發揮優勢,克服機器設備等硬件上的不足。另外在硬件上要迅速拿來并消化、創新國外的先進技術,迎頭趕上。”蔣毅說。
對于目前市場上此中空玻璃非彼真空玻璃甚至假冒偽劣的現象,蔣毅認為,新立基要盡快創建國內優異的真空玻璃品牌。“我們還有很多沒有申請專利的訣竅,如設備、工藝、生產細節等等,這些是從產品外觀上難以了解的技術,但影響產品的質量、使用、壽命,這是別人難以模仿的競爭優勢。”
“此外,真空層的實現才是保溫、隔聲、提高舒適性的關鍵,這是新立基的核心優勢。”
完善并嚴格執行
建筑節能法規和政策
目前,新立基真空玻璃主要面向高等市場,普通民宅的使用量還很少。生產環保、使用節能降耗、提升環境舒適度是真空玻璃的特色。當室外溫度為-20℃時,真空玻璃的內表溫度僅比室內空氣溫度低3℃~5℃;由于真空玻璃的隔聲量可達42分貝,可使居室的噪音很低。
蔣毅認為,像高等寫字樓、級別高賓館等場所,節能3年時間就能收回多投入的成本。今后隨著政策和市場的逐步規范,不論是民用建筑還是寫字樓,都將明確列出建筑能耗指標,作為房屋出售的參考依據之一。
蔣毅說:“新立基已順利通過2006年建設部科技計劃‘真空玻璃生產技術與關鍵設備開發及其應用’的項目驗收會。在已有的10萬平方米生產線基礎上,今年我們還將上一條全新示范生產線,明年將逐漸進行批量化市場推廣。另外,由于玻璃長途運輸不便利,同時物流會導致成本增加,我們還將在一些要點城市建立真空玻璃生產廠,就近服務當地市場。”
對自主產權技術,更需要提供相應的相關部門扶持。中國建筑玻璃年需求量達上億平方米,但真實節能環保的建筑卻不到10%。在日本,對節能建筑,生產商、使用者和建筑商都分別有相應獎勵;真空玻璃自1997年產業化生產后,日本能源部即授予大獎,每塊玻璃上貼有獎簽,凡建筑上使用,都給予稅收優惠政策。
對此唐健正認為,首先全民要有節能環保意識,尤為重要的是領導層的認識,轉變觀念、積較扶持發展并不遜于國外的自主產權技術。其次應完善建筑節能法規建設并嚴格執行,出臺節能建筑強制性法規要求,并在稅收或財政上予以補貼。
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