氣凝膠——解決“節能”與“消防”矛盾的關鍵性材料

兩會期間,綠色發展、節能減排成為最受的關註話題之一。對建材行業的未來發展,代表委員們說得最多的一句話就是:“綠色發展是大勢所趨。”可以說,在綠色發展上升為國傢戰略的今天,建材行業的節能減排是我國實現可持續發展目標的重中之重。

眾所周知,目前我國仍是能源消耗較大的國傢,而能源消耗中建築能耗占絕大部分,提高建築節能效果的重要實現方式是采用具有高效保溫性能的墻體材料。但是,如果沒有保溫性能好的A級防火材料,節能標準越高,所帶來的安全隱患也就越多。

然而,從目前我國廣泛應用的保溫材料來看,仍然普遍存在防火性能差的問題。這使“建築節能”與“消防安全”變得似“魚和熊掌”,難以兼得。然而,這並不意味著無法同時實現建築節能的目標與防火安全的保證。隻是目前,兼顧節能與消防雙重標準的產品因價格問題難以獲得市場認可並推廣應用,這也就釀成瞭兩個惡果:一是實際選材中,建築節能“讓位”生命安全;二是為消防過關而犧牲節能效果,使得建築在後期能耗居高不下。

要徹底解決這一問題,就要加大力度研發和推廣可替代性產品,解決節能和消防安全的沖突問題,並從根本上清除城市發展過程中的巨大安全隱患。

事實上,氣凝膠正是解決“節能”與“消防”矛盾的關鍵性材料。它是一種納米級多孔材料,是世界上最輕的固體材料,同時具備保溫效果好、A級防火、高疏水等優越特點。然而,氣凝膠的產業化之路也是剛剛起步,亟需整個行業的重點關註與協同支持。

建築保溫節能之重

節能減排是我國政府近年來的工作重心之一。建築業一直是高能耗、高排放的大戶,我國的建築能耗已占到社會總能耗的27%。目前,我國要求所有新建建築必須嚴格執行節能50%的標準。

然而,雖然明確制定瞭建築節能減排的目標,但是這些目標具體應該依托哪些產品與技術實現呢?

山東建築大學教授孟揚曾說:“有瞭保溫層就像是給建築物穿上一件棉衣,可以大大降低能耗,因此樓體的外墻保溫層是建築施工的必備環節。”據統計,高效的節能材料每使用1噸,就能節省3噸標準煤用量。同時,還可以減少排放1噸二氧化碳、粉塵和二氧化硫。

可以說,高效的保溫節能材料正是實現我國建築節能目標的關鍵。今年兩會對建築節能的高度要求,也給高效、安全、綠色的保溫材料帶來瞭歷史性機遇。

據統計,隨著我國建築節能的推進,新建建築95%以上設計采用瞭圍護結構保溫系統,其中外墻外保溫技術應用尤其廣泛。

然而,國內真正具備系統的墻體保溫技術的企業卻不多。盡管經過20餘年的推廣應用,外墻外保溫技術在國內應用越來越成熟,但在實際工程中也出現瞭許多工程質量問題,如外墻開裂、空鼓、脫落、結露、火災隱患等。

保溫行業亟待創新突破

數據顯示,我國每年新增建築達到12億平方米,而這12億平方米的增加值裡,60%需要外墻防火保溫,以130元/平方米~150元/平方米的造價推算,每年將近5000億元市場份額。這是一個廣闊無比的新興市場。

美國弗裡多尼亞集團出臺瞭一份關於我國建築產業的報告《中國建築保溫市場》,其中指出我國保溫材料的需求將以每年9%的速率增長。

然而,雖然市場廣闊,外墻保溫材料的企業卻如過江之鯽,量多而個小,於是,造成市場出現各種亂象,開裂、脫落、滲水、煙毒……更因為規模小底子薄,無法進行專業化技術化的研究,隻能從事簡單的有機材料生產加工,更不要說燃燒性能達到A級標準瞭。

目前市場現有保溫材料主要有聚苯乙烯泡沫塑料、擠塑板、聚氨酯板材、酚醛板、發泡水泥和礦物棉等。有機保溫材料防火性能差,已被國傢明文限制其應用范圍和應用條件;傳統無機保溫材料導熱系數較高,吸水性強,自重大,節能效果比較不理想。可見,現有保溫材料市場的產品亟待進行產業結構調整和產業升級。

革命性材料——氣凝膠

事實上,性能優異的替代性材料大有存在,然而隻是種種阻礙導致其市場應用面臨重大困難。例如,氣凝膠材料作為一種新型的革命性保溫材料,性能優異、應用前景廣泛,但產業化在國內剛剛起步,仍有諸多方面需要完善,其高昂的成本和產業化工藝難題是限制市場應用的關鍵難題。

據介紹,SiO2氣凝膠位於國外媒體評選的“十大未來材料”之首,被譽為“革命性的新材料”。其符合我國新材料產業政策和建築節能、工業節能政策,有廣泛的發展和應用前景。SiO2氣凝膠材料屬於前沿領域的新材料,目前主要應用在航天、軍工領域,由於其獨特的保溫隔熱性能,其在工業領域的應用被稱為革命性方案。與傳統的保溫材料相比,其防火效果好,導熱系數低,能顯著降低物料消耗,實現較高的節能環保效應。根據新疆克拉瑪依油田工程的氣凝膠材料應用情況,氣凝膠材料與矽酸鹽保溫材料相比,可以實現節能34.6%;遼寧遼河油田的工程應用中,氣凝膠材料與復合矽酸鹽保溫材料相比,散熱損失減少38.5%。因此,開發新型的SiO2氣凝膠材料,有助於推動保溫材料產業結構調整和產業升級。

氣凝膠產業化需多方助力

當前我國的氣凝膠行業還處於產業化和市場應用培育階段。2014年和2015年,國傢發改委連續兩年將氣凝膠材料列為《國傢重點節能低碳技術推廣目錄》,開始瞭對氣凝膠材料的初步推廣應用。然而,氣凝膠的推廣效果卻並不盡如人意。建築節能市場相對混亂,產品種類繁多、質量參差不齊、標準難以統一、檢驗檢測難度較大等固有問題,使氣凝膠這種關鍵性新材料在產業化應用方面依然收效甚微。

西南證券股份有限公司黨委書記廖慶軒在兩會期間接受采訪時表示,在新型環保材料的推廣過程中,第一要有新產品不斷引領產業發展、引導消費浪潮。第二則需要政策引導,在推廣新型保溫材料時,政府倡導使用節能產品、環保材料,並出臺相關的節能和安全標準,也會對這種產品進行較好推廣。行業標準、政策扶植、財政補貼,以及產品制造企業的技術創新和新產品研發是推廣新型保溫材料,並讓社會接受並認可的前提。

的確,氣凝膠等關鍵性材料產業化與應用隻有通過工信部等多部門聯動和地方政府部門具體指導,氣凝膠相關企業、高等院校、科研院所積極配合,成立行業協會,推進氣凝膠產業化技術成果轉化和高能耗領域的工程應用,在技術和應用領域率先突破,才能真正實現產業化。

對此,北京建工新型建材有限責任公司新材研究院副院長任富建在兩會期間呼籲,為瞭實現建築節能目標,保證城市安全,應大力支持氣凝膠材料發展,推動氣凝膠材料在我國的廣泛應用。通過搭建“政—產—研—用”的聯動平臺、出臺政府扶持政策、推進節能工程改造、培育和扶持行業龍頭企業等,讓我國氣凝膠產業走向國際競爭的舞臺。

節能減排是當今世界面臨的難題,氣凝膠是工業領域節能降耗的革命性方案。隻有著眼全球,系統規范氣凝膠行業和佈局,才能將火災防范未然,實現節能減排目標,為人民營造一個安全舒適的生活環境,將“創新、協調、綠色、開放、共享”五大發展理念切實落實到國傢城鎮化建設中來。

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