建筑节能给塑料管道带来的历史机遇

中国的发展已经进入一个新的历史时期。今后的中国将在科学发展观的指导下努力向节约型社会发展。基本发展战略的转型必然引起经济结构和市场需求的重大变化。我国的塑料产业必须顺应时代的进步，抓住历史的机遇。 建筑用塑料是塑料制品重要的市场领域。中国的建设规模和建材市场是当前世界上规模最大和发展最快的，我国目前每年大约20 亿平方米建筑总量，接近全球年建筑总量的一半。但是我国建筑用塑料起步比较晚，虽然近年发展非常迅猛，和我国非常强大，领先全球的传统建材比还是相对落后的，因此也是发展潜力巨大，发展前景广阔的。 近来我国建筑界最热的主题是建筑节能。从中央到地方各级政府都在大力推动，从报刊、会议到展览都在热烈宣传，从科研、设计到施工单位都在积极探讨。常见到的讲法是中国出现了空前的‘建筑节能热潮''，甚至有人称我们正面临‘建筑节能风暴''。但是我们认为这一来势很猛的建筑节能热并不是只盛行一时的‘浪潮''或‘风暴''，而是一场影响深远的战略转变。反映我国建筑业进入在科学发展观指导下的新历史时期后的新进步。因此我们相信建筑节能将在今后长期热下去，并会不断提出更高的要求，推动更新的发展。希望我国塑料界注意到我国建筑节能热出现的原因，发展的迅猛和影响的深远。希望我国塑料界重视建筑节能热给建筑用塑料带来的历史机遇。 建筑节能是关系到我国可持续发展的重大战略举措 近年随着我国经济的蓬勃发展，能源紧张越来越严重。节约能源成为从各级政府到广大公众关注的重点。 中国近年经济蓬勃发展，建设的规模非常宏大。但是在能源利用效率方面的进步比较慢，基本上走的是高投入、高消耗、高污染、低效益的粗放型发展道路。能源短缺已经成为阻碍我国持续发展的突出问题。同时大量的能源消耗还带来严重的环境问题。 2003 年中国消耗了全世界 7.4% 的石油， 31% 的原煤，而实现的 GDP只是全世界的 4% 。到 2020 年我国经济总量将在 2000 年基础上翻两番，继续沿用传统的经济发展模式已经不可能。近来很多地区出现‘缺电''‘缺煤''‘缺天然气''等紧迫情况，使各级政府到广大公众都认识到节约能源的紧迫性。 2006 年发布的‘国务院关于加强节能工作的决定''明确规定‘十一五''的节能目标，强调要建立节能目标责任制，充分显示了我国政府高度重视能源安全，实现能源可持续发展的决心。 在我国的能源消耗中建筑用能源占的比例日益增大。 2000 年我国建筑用能约 3.76 亿吨标准煤，占当年全社会终端能源消耗的 27.8%，已经接近发达国家 30-35% 左右的建筑用能比例。北京市建筑用能占全市终端用的比例在 2003 年已增加到 30% ，达到 1360万吨标准煤，预测 2010 年北京建筑用能将达到 2000 万吨标准煤。根据上海市建筑节能办公室介绍，目前上海市的建筑能耗占总能耗 1/4 ，建筑能耗占总能耗的比例近几年几乎以1% 的速度增长。 2003 年上海每百户居民拥有空调数为 135.8 台。根据广州市墙体材料革新与建筑节能办公室介绍，目前广州市的建筑能耗占总能耗的比例高达30% 。 2003 年广州每百户居民拥有空调数为 175 台，夏季用电高峰空调用电比例高达约 40% 。 2002 年全国空调制冷负荷共4500 万 kW ，相当 2.5 个三峡电站的满负荷出力。我国建筑节能和国际先进水平比差距很大，建筑能耗中很大比例是浪费的，不仅浪费能源增加费用而且污染和危害环境。虽然我国推行建筑节能工作已经近 20 年，但是由于各方面的原因和限制仍然相当落后。因为建筑围护结构保温隔热性能差，采暖空调系统能源效率低，建筑用能浪费严重，现在我国单位面积采暖能耗比气候条件接近的发达国家高约三倍。 根据北京市建筑节能与墙体材料革新办公室资料： 欧洲国家住宅年采暖耗能普遍降低到每平方米 6 升 油，领先的达到 3 升 油以下。北京住宅平均采暖耗能按欧洲方法折算为每平方米16 升 油。按建筑节能 50% 标准新建的住宅的采暖耗能是 8.75 升 油的水平。 我国目前已有三个建筑节能设计标准，既寒冷地区居住建筑的 JGJ 129-2000 、夏热冬冷地区居住建筑的JGJ 134-2001 和夏热冬暖地区居住建筑的 JGJ 75-2003 。尽管标准和国际水平还有不小差距，但是这些标准的执行总体上还在起步阶段。北方寒冷地区起步较早，而南方‘夏热冬暖''地区刚在试点。我国城乡即有建筑面积共约 400 亿平方米，其中住宅建筑总量约 330 亿平方米，而节能型住宅还不足2% 。目前节能建筑的总面积仅为 2. 3 亿平方米 左右，在每年新增的近 20 亿平方米的竣工面积中，只有约 5000万平方米建筑是节能建筑。 在建设部建办市 [2005]68 号《进一步加强建筑节能标准实施监督工作的通知》中介绍了建设部组织的全国建筑节能实施情况调查： 2000 年 -2004 年，全国按建筑节能标准设计的项目为 58.53% ，按建筑节能标准施工的项目为 23.25%。在寒冷和严寒地区，两者值分别是 90.08% 和 30.61% ；在夏热冬冷地区，两者值分别是 19.98% 和 14.36%；在夏热冬暖地区，两者值分别是 11.20% 和 11.20% 。调查结果表明达到节能设计标准的建筑比例还比较低。 近年我国建设了大量公共建筑，同样对于建筑节能没有给以足够的重视。根据调查全国现有公共建筑约45 亿平方米， 99% 属于高能耗建筑，国内写字楼的能耗是欧洲的 7-8 倍，日本的 10 倍。例如，北京的大型公共建筑其面积仅占全市民用简直 5.4% ，但是耗电量却接近全市居民生活用电量的一半。我国新建筑是否节能，原有400亿平方米存量建筑能否改造成节能，不仅关系到我国能否可持续发展，还关系到全球的生态和可持续发展。 我国的能源消耗总量已经位居全球第二位， 2003 年达到 16.8 亿标准煤，占全球能源消耗的10% 。我国向大气排放的二氧化碳等温室气体量也已经是全球第二位，中国对于全球生态环境和可持续发展的影响日益受到国际的关注。因此推动建筑节能也是中国的国际责任。 建筑节能在经济上是有利和可行的，增加的成本一般在5年内可以收回。根据建设部调查达到目前建筑节能标准大约需要增加建筑成本5 到 10% ，约每平方米增加 100-200 元。而达到建筑节能 50% 标准的住宅，一个采暖季可以节约 1000公斤标准煤，所以一般在 5 年内可以收回增加的成本。国家税务局正在出台的物业税政策可能对高标准节能建筑有减免税的优惠。 根据北京经验实施建筑节能 50% 设计标准要提高建筑造价 7% ，实施节能 65%设计标准要提高建筑造价 10% 。有一个节能 65% 试点工程，因为在围护结构方面增加的造价部分被在供热采暖方面减少的造价抵消，每平方米建筑造价只增加10 元，提高的幅度是 1%[5] 。 政府大力推动建筑节能，进入重视建筑节能的新时期。近年我国政府大力推进建筑节能，作为一个系统工程采取了多方面的切实措施，推动全国进入了重视建筑节能的新时期。因为很多地区过去长期没有重视建筑节能，现在要求迅速扭转所以显得如风暴一样令人感到震惊。 我国政府已经制定了明确的建筑节能目标：建设部规划在‘十一五''期间要达到的建筑节能目标是：到2010 年要达到节约 1.01 亿吨标准煤，减排 4 亿多吨二氧化碳气体。节能建筑总面积累计要超过 21. 6 亿平方米，其中新建 16 亿平方米，即有建筑改造 5. 6 亿平方米 [1] 。 远期目标是到 2020 年，北方和沿海经济发达地区和特大城市新建筑实现节能 65%的目标，绝大部分即有建筑完成节能改造。 政府首先抓紧建筑节能的立法，近年不断发布了一批有关建筑节能的法规、标准、管理办法。在2004 年和 2005 年两年内政府发布重要文件就有： GB50189-2005 ；《公共建筑节能设计标准》 DBJ 01-602-2004 ；《居住建筑节能设计标准》 国办发 [2005]33 号文；《关于进一步推进墙体材料革新和推广节能建筑的通知》 建科 [2005]55 号；《关于新建居住建筑严格执行节能标准的通知》 建科函 [2005]121 号；《关于认真做好《公共建筑节能设计标准》宣贯、实施及监督工作的通知》 建办市 [2005]68 号；《进一步加强建筑节能标准实施监督》 《民用建筑节能管理规定》

目前正在制定中的是《建筑节能管理条例》。条例将进一步明确设计单位，规划部门，施工单位，监理单位，质监机构等各方面的法律责任和违规处罚。 为了贯彻这些法规各级政府组织了监督执法检查：例如 2005 年建设部组织全国建筑节能专项检查， 30 个违规项目受到处理。现在各地政府都已经行动起来，纷纷制定各地的建筑节能规划和措施。改变了以前只有少数城市真抓建筑节能的局面。如： 北京一直在建筑节能方面处于领先地位。 1997 年就发布实施北京地区建筑节能 50%的实施细则，到 2000 年基本普及，能耗降到 12.5 kg /m 2 以下。 2004 年北京市规划委、建委又首先发布按节能65% 设计的《居住建筑节能设计标准》 DBJ 01-602-2004 ，耗煤量指标降低为 8.82 kg /m 2 。 2005 年按照国家‘公共建筑节能设计标准''制定发布了北京市的标准。 2006 年正计划修订市政府 80 号令《北京市建筑节能管理规定》。根据北京市建委介绍，北京全市已经建成的1.7 亿节能住宅每年可以节约 100 万吨煤。 上海市制定了《上海市住宅建筑围护结构节能应用技术规程》，《社会上公共建筑节能设计标准》等。天津市正在学习北京编制节能 65% 的第三阶段建筑节能设计标准。编写了《天津市建筑节能十一五规划》。广州、深圳、福州、厦门已经作为夏热冬暖地区建筑节能 试点示范城市，制定了逐步实施建筑节能50% 目标计划，预计广州实施后就可以节约用电超过 1 亿千瓦时，减排 CO 2 约一万吨。贵州省出台《贵州省建筑节能“十一五”规划纲要》 … 在政府的大力推动下，全国迅速进入了重视建筑节能的新时期，初步形成了不搞建筑节能就无法立足的新形势。例如按照新规定，从2006 年起开发商业必须在售楼时公示节能性能，否则不容许销售。建筑节能创造的巨大市场全国各地开始大力推动建筑节能，节能建材面临空前的巨大发展机遇。建筑耗能包括建筑应用时采暖和制冷的能耗和生产建材的能耗两方面。采暖和制冷的能耗取决于建筑的保温隔热性能（既所谓围护结构的热工性能）和采暖和降温系统的热效率。在这三个方面的都大量需要建筑用塑料。 在 2000 年前后北京塑料工业协会就开展了对于建筑节能用塑料制品发展机遇的调查。在2002 年 1 月发表的调查报告‘泡沫塑料在建筑上的应用''中，我们就预测‘中国的建筑节能将成为新世纪中最重要的任务之一，并将为相关的产品形成一个广阔的市场''，‘建筑节能用的保温隔热材料— 各种泡沫塑料肯定会有高速度的发展''，并且明确建议有关企业要认清这个领域塑料建材面临的巨大商机，建议要加快发展步伐迎接必然到来的市场需求高潮。这几年的发展完全证实协会的预测。和 2000 年前比目前的形势已经有明显变化： 1 ） 2000 年前全国能源的供应还没有到当前这样紧张的程度，对于建筑节能的紧迫性的认识有差距。所以当时只要北方少数城市的政府（北京领先）在抓建筑节能，很多地区的建筑设计都还没有考虑建筑节能问题。从设计标准讲当时我国也只有一个寒冷地区建筑节能设计标准 JGJ 129-2000 。夏热冬冷地区和夏热冬暖地区还没有设计标准可用。现在的形势是全国都在抓建筑节能，领先的地区已在向更高的标准前进，落后的地区在起步。 2 ）当时国内只有北方严寒和寒冷地区有采暖，夏季使用空调的也还不很普遍。现在夏热冬冷地区冬季要采暖夏季要空调已经相当普遍，在夏热冬暖地区更是广泛使用空调。所以建筑业能耗在社会总能耗的比例逐年上升。 3 ）当时建筑节能用的新型建材和相关的应用还很落后，例如当时用挤出法生产的聚苯乙烯泡沫塑料XPS 板还需要进口，在我国自己开发出生产线以前有几年国内只有一条进口 XPS 生产线。现在国内已经有一批为建筑节能提供产品和技术的企业发展起来。 我们分析在 2005 年以前我国的建筑节能市场属于起步阶段，在 2005 年后将进入快速增长期。我们希望已经生产相关塑料制品的企业和有意开拓塑料制品新领域的企业认识这一历史性的发展机遇，积极发展建筑节能需要的技术和材料。以下简单介绍建筑节能需要的几种塑料建材。改善建筑的保温隔热性能方面 在建筑耗能中采暖和制冷时通过围护结构损失的能耗占很大比例。世界各国的经验证明改善建筑围护结构的热工性能就可以大幅度降低能耗。所以很多国家都制定建筑能耗的标准，而且越来越严格。例如德国从70 年代末起已经四次提高标准要求。我国制定相关标准是从 1988 年开始，至今标准要求较低，执行的情况更是较差（见下表）。 正因为我国建筑物围护结构的保温性能较差，单位建筑面积年能耗高出发达国家很多倍。泡沫塑料 为了达到外墙和屋顶对于保温隔热的要求必须在结构中采用低传热的材料，传统的围护结构材料是很难，甚至不可能达到要求的。例如：外墙如果仍采用粘土砖，要达到‘50% 标准''要求的保温效果，在北京地区砖墙的厚度要到 490 毫米 ，在哈尔滨地区砖墙的厚度要到 1020 毫米 ，显然是不可行的。所以，要求建筑节能的外墙和屋顶现在通常采用复合结构，在结构中有一层高保温隔热的建材。建筑用的保温隔热材料有很多品种，如泡沫水泥，岩棉，玻璃棉，泡沫塑料等，各有其优缺点和适用范围。但是经过多年实践，我国建筑界已经公认在大多场合各种泡沫塑料是最有竞争力的保温隔热材料，主要优点是保温隔热性能好、质量轻、不吸水、施工方便、价格低廉。因此在世界各国都大量应用，在我国的应用也日益广泛。保温隔热的外墙和屋顶结构有许多设计方案，目前应用最广的是‘外墙外保温''。简单讲‘外墙外保温''是在混凝土或砖石结构的外墙上采用粘贴，浇入，钉挂等方式从外面加上保温层，然后再做表面防护装饰层。采用的保温层通常采用模塑发泡成型的聚苯乙烯泡沫塑料EPS 。经过多年的发展，我国外墙外保温技术已经比较成熟，造价比较经济，应用量增长很快。外墙外保温技术还特别适合应用于即有建筑的建筑节能改造。所以我国建筑节能界的著名专家涂逢祥认为‘当前和今后相当长的一段时期，正是中国建筑节能大发展的历史机遇期，也是外墙外保温大发展的历史机遇期''。 我国近年 EPS 发展很快，根据中国塑料加工关于协会 EPS 专业委员会资料 2003 年总量已经达到 105 万吨，其中建材用占 51% 近 54 万吨 [6] 。建材用 EPS 主要是做成密度在 20 公斤/ 立方米，厚度在 5 -10 厘米 的板材。 在外墙保温有部分是采用聚氨脂 PU 泡沫塑料，包括用硬泡喷涂和硬 PU 泡沫塑料板。PU 泡沫塑料的保温，机械强度等性能优于聚苯乙烯泡沫塑料，但是价格较高。在屋顶保温隔热方面目前很受欢迎的设计方案是 ‘屋顶倒置保温法'' ，简单讲是在屋顶结构完成后先铺设防水层，然后铺设保温隔热层。保温层通常采用挤出发泡成型的聚苯乙烯泡沫塑料XPS 。 ‘屋顶倒置保温法''的主要优点是把防水层放在保温层下不容易变质失效，非常有利于解决屋顶渗漏问题。 XPS 板强度高，铺设XPS 的屋顶可以用做停车场和花园等。 建材用 XPS 通常是做成密度在 35 -60 公斤 / 立方米，厚度在 5 -10厘米 ，宽度 60 -120 厘米 的板材。在大跨度工业建筑和商用建筑中目前大量采用钢结构，其围护结构通常采用各种预制板。为了达到保温隔热的要求预制墙板一般都复合有保温隔热层，其中同样大量使用泡沫塑料，如聚苯乙烯泡沫塑料EPS 或 XPS ，聚氨脂泡沫塑料。现在市场上各种复合泡沫塑料的预制板品种很多，用量最大的是和钢板复合的‘夹芯板''。 在建材领域采用的泡沫塑料品种还有交联聚乙烯泡沫塑料， 酚醛泡沫塑料，聚丙烯泡沫塑料等。酚醛泡沫塑料的突出优点是防火性能优良。聚丙烯泡沫塑料（EPP ）是近年发展起来的新产品，因有 独特的优越性能预测会较快增长。 根据发达国家的经验，在建筑用塑料制品中保温隔热材料（主要是各种泡沫塑料）在总量中排第二位（仅少于塑料管道），市场的空间是非常巨大的。中国是全球最大的建筑市场，全国城乡即有的建筑面积已经达到420 亿平方米，近年城乡房屋竣工面积近 20 亿米 / 年。在全国新建筑普遍执行建筑节能标准后每年所需要的保温隔热材料量将是非常巨大的，再要加上旧建筑节能改造的需要，我们估计到2010 年我国保温隔热用塑料制品的年用量将超过百万吨。（欧洲 2000 年保温隔热用塑料制品的年用量约 130 万吨）。 塑钢门窗保温隔热的窗户目前也有很多品种在使用，如塑钢门窗，断桥铝合金窗等，同样各有其优缺点和适用范围。但是通过多年的市场竞争，应用量最大应用面最广的是塑钢门窗。我国在塑钢门窗领域也开发的不同的品种，但是绝大部分仍然是以硬聚氯乙烯型材焊接，插入钢型材加强的设计。通常公认采暖地区使用塑料窗替代普通钢窗，可以节约建筑采暖能耗30-50%。 我国塑钢门窗发展非常迅速， 2005 型材生产能力已经超过 350 万吨，年产量在 190 万吨左右。在新建筑中采用塑钢门窗的比例已经超过 30% 。 提高采暖和降温系统热效率和采用可再生能源方面。为了实现建筑节能一个重要的方面是提高采暖和降温系统热效率和采用可再生能源。近年我国建筑技术进步很快，在采暖和降温系统和采用可再生能源方面有许多创新技术在应用。其中同样有许多场合需要或者适合采用塑料制品。 地板采暖（辐射采暖）中的塑料管道 近年一种新型的采暖方式发展很快就是所谓‘地板采暖''（或者称辐射采暖，因为采暖管道不一定铺设在地板下也有铺设在天花板和墙内的）。地板采暖有许多优点，突出的是可以节约能耗和可以利用低温差的热源。地板采暖的基本构成是盘绕在地板下的热交换管道，塑料管道因为柔韧可弯曲盘绕具有独特的优势。通常采用的是交联聚乙烯管PEX ，耐热聚乙烯 PE-RT 管，铝塑复合管或聚丁烯 PB 管。短短几年目前我国每年铺设地板采暖的面积已经达到近 2000万平方米，使用管道近 1 亿米 。预测地板采暖的应用会继续高速增长。目前已经有一些高档建筑采用‘塑料毛细管系统''来实现房间的冬季采暖和夏季降温，替代常用的用气流调节伟大的空调系统。新系统同样有不少优点，可以更加节约能源。 地源热泵系统和太阳能利用系统中的塑料管道当前建筑节能中的一个创新的热题是利用可再生能源，其中一类新技术是所谓‘地源热泵系统''，简单讲是利用土壤或地下水中的能源，设法在夏天把多余的热量移走送入地下存储，冬季把地下的热量取出采暖。该系统运行消耗的能量只是实现热量移动（热泵）的能量，比用不可再生能源采暖和降温要节约许多，通常可以节能40%-60% 。这些系统也有许多不同的设计，但是都需要大量的管道来完成输送和热交换。我国的塑料管道业已经进入此领域，目前虽然刚起步，发展的前景是很广阔的。另一类新技术是太阳能利用系统，我国太阳能热水器快速增长，到2005 年底累计推广使用面积已经达到 7500 万平方。‘中国可再生能源协会''预测到 2020 年我国太阳能热水器总集热面积将达到3 亿平方米 。需要配套的塑料管道是个不小的市场。 降低建材生产过程能耗方面 建筑耗能包括生产建材过程中消费的能源。我国很多传统建材的年产量非常大，消费的能源在全国能源总消费量中占有相当大的比例，同时产生的污染对生态环境造成的影响也很严重。 2005 年我国的水泥产量达到 10.6 亿吨，钢材产量达到 3.9 亿吨。目前我国建材业的生产能耗占全国能耗 9% 左右，占工业能耗13% 左右。排放粉尘和烟尘占全国工业排放量 55% 左右。有一资料介绍 2002 年我国生产水泥 7 亿吨，就耗煤 9360万吨，排放二氧化碳 4 亿吨，烟尘粉尘 809 万吨。所以国家要限制，改造和部分淘汰（特别是要淘汰落后技术生产的建材）这些传统建材，在很多领域要鼓励和推动采用耗能低不污染的新型建材，所谓‘绿色建材''。 塑料建材在很多领域可以替代传统建材。近年来我国政府一直在鼓励和推动应用‘化学建材''，除了因为新型的化学建材具有很多性能上的优点以外，就是为了节约能源和保护环境的发展战略。在1997 年发布的《国家化学建材推广应用‘九五''计划和 2010 年发展规划纲要》中明确指出：‘化学建材的节能效益十分突出，其节能效益表现在节约生产能耗和使用能耗两个方面。以单位生产能耗计算，建筑塑料制品仅为钢材和铝材生产能耗的1/4 和 1/8 ，硬聚氯乙烯（ UPVC ）塑料管的生产能耗仅为铸铁管和钢管的 30-50% 。 在给水，排水和线缆护套管领域目前已经大量应用各种塑料管道替代传统的铸铁管道，镀锌钢管和混凝土管道。塑料管道的应用正在逐步扩大，从建筑内扩展市政工程基本建设，从中小直径发展到大直径。目前年产量已经超过200 万吨的塑料管道通过替代高耗能高污染和低使用寿命的传统管道也在为我国的建筑节能做贡献。从有利建筑节能的角度，我们预测塑料管道会有更大的发展空间。