北京的国贸中心、上海的金茂大厦、环球金融中心、深圳的京基金融中心、地王大厦……或许你不会想到，这些外观时尚、美轮美奂的玻璃幕墙建筑，可能都是高耗能产品。由于相关立法存在空白，过去20年间，国内玻璃幕墙建筑一直缺乏有效的能耗管理。不过近几年来，降低公共建筑能耗开始为各大城市所重视。
以上海为例，该市自2007年就开始对外公示机关、商场、医院、宾馆等不同建筑的能耗情况；今年9月，上海市政府表示，将全面推进公共建筑能耗监测系统建设，不断提高建筑能耗监测系统的覆盖面和实效性，并对新建项目强制实行分项计量和改造。同时，近两年北京、深圳、广州等城市也纷纷出台了建筑节能管理办法，严格控制建筑能耗已被提上各地政府的议事日程。
在这一背景下，新的节能产品应运而生，以佛塑科技(000973)为首的上市公司在二氧化钒高分子智能贴膜研发领域进展迅猛，且产业化突破在即，玻璃幕墙建筑有望披上节能新装。
大型建筑成能耗“巨无霸”
上世纪90年代以前，在国内城市的街头，玻璃幕墙建筑是非常少见的。随着经济增长提速和大规模建设的到来，商用写字楼和高层住宅在各大城市拔地而起，到2005年，中国已成为全球第一大幕墙生产国和使用国。
上海市资源综合利用协会前会长、建筑专家倪德良见证了过去20多年间上海城市建筑和节能情况的变迁。他告诉记者，上世纪90年代末，建筑节能没有得到相关部门重视，高层建筑的墙体和玻璃往往缺乏保温隔热措施。近十年来这种情况有所改善，以玻璃幕墙为例，通过推广节能贴膜、节能窗帘或者更换中空镀膜玻璃，从玻璃中耗散的建筑能耗比一直在降低。
据上海市资源综合利用协会统计，目前上海市能耗总量中，建筑能耗占比接近20%，其中玻璃幕墙仍然是能耗大户，从玻璃窗耗散出去的能量占比在25%-50%不等。虽然玻璃幕墙的能耗占比一直在降，但不断增加的建筑仍然在推高能耗总量。
“目前，上海市大型建筑总面积是民用建筑总面积的30%左右，但全年总耗电量达到1200万吨-1300万吨标准煤，远远超过全市居民生活用电量900万吨。”倪德良说，公共建筑用电量从10年前的接近，到现在大幅超过居民生活用电量，已经构成严重的社会能源负担，这在其他城市也不例外。
在中科院上海硅酸盐研究所工业陶瓷中心主任金平实看来，之所以巨资兴建的大型建筑最终成为能耗“巨无霸”，是因为在设计和管理上存在缺陷。“国内建筑大多追求外观，但很少采取绝热、保温的节能措施，很多写字楼白领都知道，自己办公室的中央空调几乎是全年无休运转。从管理角度看，欧洲很多国家早在上世纪70年代就明确立法要求使用低辐射玻璃(Low-E)，并严格控制大型建筑的落地窗和玻璃幕墙面积。”金平实表示。
据湘财证券建材行业研究员黄顺卿介绍，目前我国Low-E镀膜玻璃的普及率是6%，节能玻璃普及率也只有10%左右，相比之下，Low-E在德国普及率高达92%，在奥地利是90%，英国和法国也都在80%以上。
就在我国建筑节能“不赶趟儿”的同时，节能产品有了新的发展。节能玻璃行业在先后经历Low-E玻璃和热反射玻璃两代产品后，将迎来高分子智能节能玻璃的产业化突破，这是目前最具应用前景的新产品。
这是一场以节能为目标的竞赛。
从全世界范围看，日本、法国和美国是智能温控玻璃研究的传统三强，其中又以日本技术最为领先。不过由于金平实的加入，中国在这一领域后来居上，研究推进速度很快。金平实是世界范围内最早从事二氧化钒纳米粉体研究的科学家，曾担任日本内阁总理府技官，主持十多项日本国家级研究课题。
2011年，宽1米、长达1000米的二氧化钒智能贴膜从广东佛塑集团的中试设备上成功下线，一个以温控智能玻璃助力节能环保的时代悄悄来临。此时，距离2010年硅酸盐研究所和佛塑科技开展合作还不到一年，金平实称之为“中国速度”。
之所以冠以“中国”二字，是因为二氧化钒智能贴膜玻璃是真正国产的节能玻璃，在此之前的Low-E玻璃和热反射玻璃，从技术源头看，都是舶来品。
在上海市嘉定区的中科院硅酸盐研究所实验室里，记者看到了这块附有神奇贴膜的节能玻璃。同一个“人工太阳”照射下，没有人工开关，不借助任何人工能量，四面使用贴膜的小屋比相邻小屋温度低8摄氏度左右，但在寒冷季节，同一块贴膜玻璃又能起到良好的保温作用。“当室内是低温时，贴膜能让可见光和红外线都进入室内，发挥保温作用，当室内温度达到临界温度(如夏季高温)时，高分子贴膜能自动反射红外线、阻挡热量进入室内，只允许可见光透过，从而保持室内温度恒定。”金平实说。
金平实说，之所以贴膜玻璃具有“智能”特性，是因为主要成分二氧化钒是一种绝佳的相变材料：68摄氏度附近，能实现在金属态和半导体态之间的转化，正是这种双向变化特征赋予其非常广的应用空间。或许是看出了记者的疑惑，金平实表示，临界温度68摄氏度对于实际应用确实太高，但要降低温度并不难，科学家们早就发现通过掺入钨原子等金属物就能实现。“真正的难题是如何突破二氧化钒纳米颗粒的量产。”金平实说。
实际上，就任何一项诞生于实验室的研究成果来说，能否大规模降低生产成本，是敲开产业化应用之门的最终决定因素。黄顺卿介绍，Low-E玻璃从发明到商业化量产走过了10年以上时间，二氧化钒高分子贴膜自实验室问世至今也有十多年，从发明、研发、小试、中试到最后大规模生产，智能贴膜已经走到了产业化生产的最后阶段。
据黄顺卿介绍，目前国内开展二氧化钒高分子智能玻璃研究的主要机构还有中科院广州能源研究所、西北工业大学、中科院兰州物理所、同济大学、武汉理工大学、华中科技大学和复旦大学等，但目前公布通过中试阶段的只有中科院广州能源研究所和中科院上海硅酸盐研究所。
在黄顺卿看来，目前欧美普遍使用的Low-E玻璃虽然也是节能玻璃，但分为遮阳型和高透型两种，分别适用于炎热地区和寒冷地区，不具备普遍适应性。但二氧化钒智能节能贴膜克服了价格、技术优势，极可能成为未来国内建筑节能玻璃的新贵。
按照佛塑科技此前公告计算，二氧化钒贴膜价格将是50元/平米，远低于市场上100～150元/平米的Low-E玻璃价格。
金平实说，智能贴膜只是二氧化钒纳米粉体应用的第一个领域，同时开展研究的还有物理法制备镀膜节能玻璃，二者分别适用于存量市场上的玻璃幕墙改造和新增玻璃建筑。 |
