加快科技成果转化，促进新型建筑节能玻璃推广应用

张继红

目前，我国建筑运行能耗超过社会总能耗的1/5，单位面积建筑采暖能耗约为气候条件相近发达国家的3倍[1]。在多数建筑中，门窗能耗占整个围护结构能耗的一半以上，其中通过玻璃的能量损失约占门窗能耗的75%[2]，建筑节能尤其是门窗节能的压力与潜力极其巨大，大力推广节能玻璃已经成为实现建筑节能的重要途径。在全国打响节能减排攻坚战和北京建设全国科技创新中心驶入快车道的新形势下，加快推动建筑节能玻璃创新发展和应用，既是实现建筑节能的迫切要求，也是新材料领域培育“高精尖”经济结构的重要内容。本文通过技术经济和成本效益分析对现有建筑节能玻璃的综合竞争优势进行评价，并从科技成果转化的角度对部分优势产品的推广应用提出了有针对性的建议。

一、我国建筑节能玻璃发展基本情况

门窗是建筑保温、隔热最薄弱的环节，节能玻璃是利用功能膜材料对不同波段光的反射、折射和吸收特性，并通过其与玻璃的复合实现隔热、保温等性能的建筑节能材料。大力推广新型建筑节能玻璃，有利于提升新建建筑节能水平并为既有建筑节能改造提供技术保障。据统计，我国既有建筑约430亿m2 [3]，其中约90%为高能耗建筑。全国建筑节能玻璃年用量超过1亿m2，90%以上为低辐射镀膜玻璃（Low-E玻璃），生产企业主要有南玻集团股份有限公司、中国耀华玻璃集团公司、信义玻璃控股有限公司等，市场规模约200亿元。

近年来，随着《民用建筑节能条例》的颁布实施以及全社会对节能减排的高度重视，新建建筑节能强制性标准执行比例和既有建筑节能改造力度不断加大，我国建筑节能玻璃领域的技术与产品创新日渐活跃。除了传统镀膜玻璃（主要有热反射镀膜玻璃即阳光控制型玻璃、低辐射镀膜玻璃）外，已经涌现出涂膜玻璃、贴膜玻璃、智能调光玻璃以及其他（如中空百叶窗）多种处于产业化初期以及小规模示范應用阶段的新技术新产品。据预测，未来10年我国建筑节能玻璃市场需求量每年约4.2亿m2，总市场规模将达到近5 000亿元。

二、产品技术经济和成本效益评价

目前，市场上主要有热反射镀膜玻璃、低辐射镀膜玻璃、涂膜玻璃、贴膜玻璃、智能调光玻璃以及中空百叶窗等具有代表性的产品。其中，镀膜玻璃主要是通过热蒸镀、化学气相沉积或磁控溅射工艺直接在玻璃表面蒸镀各类具有保温或隔热功能的功能膜层实现节能；涂膜玻璃通过辊涂等工艺在玻璃表面直接涂覆功能膜层实现节能；贴膜玻璃则由玻璃和贴膜2部分胶粘组成，通过在玻璃表面粘贴具有保温或隔热功能的膜材料实现节能；智能调光玻璃是将液晶膜复合进2层玻璃中间并经胶合成型的特种光电玻璃，可由电控、温控、光控、压控等各种方式实现玻璃透明与不透明状态的切换，通过不透明状态的物理阻隔实现节能。另外，其他的产品形态如中空百叶窗则是在中空玻璃中内置百叶窗，通过调节百叶窗开关实现物理阻隔节能。

1.技术经济指标分析

对热反射镀膜玻璃、低辐射镀膜玻璃、涂膜玻璃、贴膜玻璃、智能调光玻璃、中空百叶窗等6种产品的技术成熟度、节能保温效果、成本、适用范围广度和标准完善程度进行了分析评价，详见表1、图1所示。其中，技术成熟度主要考虑了工艺稳定性、产品可靠性以及量产规模等指标，节能保温效果主要考虑了产品传热系数K值、遮蔽系数Sc值及其性能可调整的空间等指标，成本主要考虑了现有产品的价格并从生产设备、原材料的成本角度评估了其近期可降价的空间，适用范围广度主要考虑了产品本征适应性以及运输、施工等方面的便利程度等指标，标准完善程度主要考虑了有无国家标准以及标准是否与节能建筑设计接轨等。

（1）热反射镀膜玻璃

热反射镀膜玻璃工艺成熟，标准（GB/T 18915.2-2002《镀膜玻璃第1部分：阳光控制型镀膜玻璃》）比较完善，产品成本较低，但是在限制阳光热辐射的同时也阻挡了进入室内的可见光，在光照强的地区隔热作用明显，但相对而言不适用于寒冷地区，而且可见光反射比过高易引起光污染。

（2）低辐射镀膜玻璃

低辐射镀膜玻璃是目前应用最广的节能玻璃，标准（GB/T 18915.2-2002《镀膜玻璃第2部分：低辐射镀膜玻璃》）比较完善，具有保温效果好、寿命长等优点，高透型Low-E玻璃对以采暖为主的北方地区比较适用，遮阳型Low-E玻璃对以空调致冷为主的南方地区比较适用，但也存在生产装备昂贵（单条生产线从数千万元到上亿元不等）、工艺复杂（单片单银不少于5层，单片双银不少于7层）、产品价格较高、中空成组前保存不超过40天等缺点。

（3）涂膜玻璃

涂膜玻璃具有工艺简单、成本低廉、性能可调等优势，可广泛应用于新建建筑和既有建筑节能改造领域，适用于不同纬度地区，已出台GB/T 29501-2013《隔热涂膜玻璃》国家标准，但标准与建筑设计主要参考的K值尚未接轨，对大规模应用造成了一定的障碍。该产品综合技术经济指标较为突出，现阶段具有明显推广优势。

（4）贴膜玻璃

贴膜玻璃的优势主要有便于现场施工、形态多样、防爆安全性好等，既可应用于新建建筑，也可用于既有建筑节能改造以及车窗膜等领域，降低成本不存在生产设备、原材料等方面的硬性约束，产品价格具有竞争优势，具有较好的推广潜力，但目前尚无国家标准。

（5）智能调光玻璃

智能调光玻璃具有隔热保温性能优异、透光率可选择等优势，能应用于不同纬度地区，但产品价格昂贵（约1200～1500元/m2），目前主要用于高档室内装潢等领域，难以在外窗节能领域推广应用。

（6）中空百叶窗

中空百叶窗工艺比较简单，物理阻隔效果好，不过也存在影响视线以及电控百叶窗成本较高等问题，已在广东、江苏等地得到一定范围的应用。

2.成本效益分析

能量通过窗户的进出方式有传导、对流和辐射3种，在关闭窗户的情况主要为传导和辐射[4]。其中，单位时间透过单位面积玻璃传导热能和太阳直接辐射能分别为[5]：传导热能=传热系数K×（T室外-T室内） （1）太阳直接辐射能=遮蔽系数Sc×630 （2）单位时间透过单位面积玻璃传递的总热能Q为：Q=K×（T室外-T室内）+Sc×630 （3）

与目前广泛应用的普通6mm中空玻璃相比，单位面积节能玻璃每小时节能（换算为节电数kWh）为：ΔE=（Q中空-Q节能）/1000 （4）

针对6种不同的产品类型，选择位于中部的夏热冬冷地区南京进行成本效益分析。根据中国气象网公布的南京市气温资料，夏季平均高温31℃，夏季平均低温23℃，冬季平均高温8.6℃，冬季平均低温0.3℃。按照设定维持室内温度20℃，初步测算了采用6种产品进行节能改造的投资成本和成本效益（按夏季和冬季节能效益全年平均值计算），分析结果如图2所示。

以涂膜玻璃为例，选取一座建筑面积为14 000m2（门窗幕墙面积2 900m2）、建筑总高度约104m的商用办公楼进行核算，改造费用按65元/m2计算，总施工费用为18.85万元；相比采用普通6mm中空玻璃，节能改造后夏季和冬季能耗功率分别降低约36%和33%，夏天（按90天计算，每度电成本以0.5元计算，下同）可以节电68 2621kWh，节约供能成本341 311元，冬天（按90天计算）可以节电88 839kWh，节约成本44 420元。以夏季情况测算，该商用办公楼仅用56天（晚上空调关闭）即可收回改造成本，节能指标详见表2。

3.综合评价

综合比较来看，低辐射镀膜玻璃在技术成熟程度、产品标准、推广应用等方面处于领先地位，不过由于工艺相对复杂、生产设备昂贵，导致成本难以降低；热反射镀膜玻璃在节能保温效果、适用范围广度等方面存在明显劣势，发展前景相对较小；智能调光玻璃和中空百叶窗虽然成本较高，投资回收期较长，但在特定领域具有一定的应用空间。

涂膜和贴膜节能玻璃在工艺多样性、适用范围方面具有优势，投资成本相对较低，投资回收期较短，尽管在技术标准方面具有明显不足，但具有较大的推广潜力。其中，涂膜玻璃具有生产工艺简单、生产成本较低、材料体系复配可调等突出优势，可同时满足建筑保温、隔热的需求，但由于技术和资金门槛相对较低，企业亟需加快产品应用推广和市场渠道拓展，通过完善核心技术和打造特色品牌，形成可持续的竞争优势。与涂膜玻璃相比，贴膜节能玻璃产品及其施工的一致性和可控性更好，技术门槛相对较高，其成本降低不存在设备、资源等方面的硬性约束，具有较好的发展前景。

三、推广应用建议

针对涂膜和贴膜节能玻璃等新技术新产品的推广应用，结合科技成果转化过程的具体需求，从优化创新创业环境、提供市场应用机会、制定产品技术标准、加快引入社会资本等方面提出如下建议。

1.优化创新创业环境，帮助跨越成果转化“死亡谷”

涂膜节能玻璃、贴膜节能玻璃等是近年来产生的重要创新成果，在完成关键技术、原型产品开发后已经先后走到了成果转化项目公司的发展阶段。由于瞄准的应用领域需求集中、前景广阔，而且在政府支持下有效整合了材料、工艺、设备等方面的优势力量，已经初步跨越了科技成果转化中从技术到产品的第一个“死亡谷”；但是跨越从产品到商品的第二个“死亡谷”仍然面临极大的考验，需要从细化产品设计、拓展应用渠道、创新商业模式等多个角度出发进行统筹优化和反复检验，需要社会、政府、市场、企业等多方共同推进形成合力。在成果培育和转化的过程中，至少面临着从科学家主导到工程师主导、再到职业经理人主导等数次的重心转移，每一次转移都紧跟着变轨的风险甚至阵痛。涂膜和贴膜节能玻璃等创新成果的推广应用，仍然需要不断优化全社会大众创业、万众创新的良好环境，并进而在有利的大环境下整合多种要素、形成有效激励、逐步做大做强。

2.发挥政府采购作用，为新产品推广提供市场机会

在全面深化科技体制改革的形势下，推动科技成果的转化与应用，不仅需要发挥市场这只“无形的手”配置资源的决定性作用，同时需要政府部门“有形的手”发挥好对市场的引导和补充作用，进一步健全和落实政府采购政策体系，主动建立面向科技型中小企业的新技术新产品供需对接机制，在科技成果转化的过程中更加积极地为新技术新产品提供市场应用的机会。节能玻璃研发生产企业可以结合不同地区的差异化需求推出系列化细分产品，积极通过政府采购等渠道，发挥成本优势和性能优势，在既有建筑节能改造尤其是采暖制冷能耗高企、能源管理相关粗放的公共建筑节能改造方面实现率先突破，比如可以探索针对具有独立产权的大型公用建筑推行合同能源管理，通过应用节能玻璃产品大幅降低建筑能耗，并通过节能奖励、利益共享等方式释放业主单位、管理机构开展节能改造的动力。

3.依托新型产业组织，加快推动产品技术标准制定

目前，影响节能玻璃推广应用的关键问题是缺乏匹配的标准体系，建议依托产业联盟等新型产业组织推动制定相关行业标准，并逐步上升成为国家标准。北京作为全国科技创新中心，在建筑节能玻璃研发、制备、检测、认证、应用等方面集中了一大批优势资源，在涂膜、贴膜玻璃产品共性技术——纳米材料研发生产方面已经形成了北京纳米科技产业创新联盟等比较活跃的行业力量，可以主动牵头联合江苏等基础较好的地区形成广泛联系的全国性新型产业组织，通过政产学研用紧密合作与共同推动，加快制定新型建筑节能玻璃产品标准，并进而以标准为导向推动全国范围的建筑节能玻璃技术创新与产品推广。

4.加快引入社会资本，助推科技创业企业快速成长

在社会创造良好环境、政府提供应用机会、行业加快标准制定的同时，作为成果转化主体，企业自身也可以通过引入社会资本等方式在打造核心竞争力方面更加主动作为。针对涂膜、贴膜等新型建筑节能玻璃的成果转化与推广应用，引入社会资本不仅可以提供重要的资金支持、后续的增值服务，而且发挥好社会资本的作用，同时还有利于通过股权设计将技术团队与成果转化本身凝聚成更加紧密的事业共同体，有利于在项目公司中真正落实现代企业治理制度，有利于通过并购重组等金融杠杆助推经营规模偏小、管理相对粗放的创业企业拓展渠道、扩大规模、健全体系，脱技术之胎、换市场之骨，迈上快速成长的新台阶。

参考文献

[1] 谷立静，郁聪.我国建筑能耗数据现状和能耗统计问题分析[J].中国能源，2011（2）：38-41.

[2] 刘道春.节能玻璃领航未来建材市场的主流[J].现代技术陶瓷，2004，（1）：42-49.

[3] 国家信息中心.2013年中国传统中央空调升级改造分析报告[R].北京，2013： 13.

[4] 陳何国，张冠琪.建筑玻璃节能技术[J].建筑节能，2009（5）：47-53.

[5] 陈建峰，孙剑波，马高峰.建筑节能玻璃膜的应用与建筑节能效果分析[C]//绿色建材在绿色建筑中的应用—第九届国际绿色建筑与建筑节能大会论文集.北京，2013：1-5.