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1、 节能的高孔洞率页岩烧结制品节能是我国经济和社会发展的一项长远战略方针，也是当前一项极为紧迫的任务，国家发改委在制定节能中长期专项规划时，将建筑节能提到了很重要的位置，提出了“十一五”期间，新建建筑严格实施节能50%的设计标准，其中北京、天津、西安等少数大城市率先实施节能65%的标准，而制约建筑节能目标实现的关键是墙体材料。新型环保建筑墙体材料是符合国家主导产业政策发展方向，属于节能、环保、利废、保护耕地国家重点支持的产业之一，高质量的页岩烧结空心制品是墙材工业发展循环经济、建设节约型社会的主要代表产品。高孔洞率页岩烧结砌块和外墙保温装饰陶板是目前国际上流行的高保温、高强度、高附加值产品。随着
2、我国经济持续快速发展，资源和环境的压力也越来越大，必须从根本上改变传统墙体材料大量占用耕地、消耗能源、污染环境的状况，大力开发和推广应用新型墙体材料，形成与可持续发展相适应的新型建材产业。在1月18日国务院新闻办公室举行的“关于绿色建筑与建筑节能”的新闻发布会上，建设部仇保兴副部长明确指出“建筑节能要从建材抓起，从方案抓起，要学习国外先进技术，直接走绿色健康节能建筑的道路”。目前，国内建筑市场对页岩烧结空心砌块（砖）的需求极大地提高了对该产品生产设备的大量需求，由于国产设备在产量、质量上均不能满足墙材产业大型化、集约化高效生产的要求，最近几年出现多处引进国外成套生产线的状况，已建成的生产线达4
3、0多条，绝大部分都用于生产粉煤灰、煤矸石空心砖和地砖，基本没有生产高孔洞率的保温砌块，目前还有继续引进的趋势。由于进口生产线价格昂贵（约合人民币0.8-1.5亿元），在很大程度上制约了我国节能型墙体材料产业的技术升级和产品更新换代，加大了节能建筑的推广难度，因此有必要在新型建材生产装备的制造上加大研发力度，走引进、消化、吸收、再创新的道路，大幅度降低设备投资成本（0.3-0.5亿元），迅速开发出适合我国建筑标准和经济现状的绿色健康、节能环保墙体材料，以节能、节水、节地、节材、能源资源综合利用和发展循环经济为重点，加快形成节约型生产方式和消费方式，提高全社会能源资源利用水平。优势、必要性及依据项
4、目提出的背景节能是我国经济和社会发展的一项长远战略方针，也是当前一项极为紧迫的任务，搞好节能降耗工作是贯彻落实科学发展观、转变经济增长方式和建设资源节约型社会的基本要求，是生产生活方式的重大变革，是经济持续健康发展的重要保证。国家发改委在制定节能中长期专项规划时，将建筑节能提到了很重要的位置，提出了“十一五”期间，新建建筑严格实施节能50%的设计标准，其中北京、天津、西安等少数大城市率先实施节能65%的标准。实现建筑节能最重要的措施是使用新型节能保温墙体材料，墙材改革是实现建筑节能的必要条件，两者是一个紧密联系的系统工程，必须同步发展，缺一不可。随着我国人口的增加，经济持续快速发展，资源和环境
5、的压力越来越大，要想从根本上改变传统墙体材料大量占用耕地、消耗能源、污染环境的状况，必须及时规划一批节能环保新型建材生产基地，形成与可持续发展相适应的新兴产业，以替代传统砖瓦生产方式和高能耗、高污染的粘土砖。新型墙体保温烧结砌块是西方发达国家在经历一二次世界大战战后重建，工业化发展、经历几次重大能源危机后的最终选择，例如意大利政府最近与罗马烧结砖瓦协会签订了协议，由意大利环境部直接支持烧结砖瓦工业的发展。西方发达国家经过上百年对烧结砖的发展，依靠技术进步成功解决了我国目前烧结砖还存在的诸多弊端，极大地降低了建筑墙体材料能耗、生产能耗、资源消耗、环境污染等可持续发展的问题。借鉴西方发达国家发展经
6、验，直接利用先进技术，发展我国新型墙体材料工业，通过引进消化创新，以推广应用新产品、新技术和装备制造为主要目标，彻底改变该行业落后的观念、落后的技术、降低大气污染、降低单位产品能耗，可以为我国房地产健康发展提供优质价廉、环保健康、与建筑同寿命、绿色发展的墙体材料，最终达到降低建筑能耗的目的。 国内外发展现状国内墙体材料生产现状实心黏土砖是我国墙体材料的传统产品，由于实心黏土砖生产成本低，工艺相对简单，而且用于建筑有足够的强度和耐久性，因而历经千百年仍在我国大量使用。近几年在国家“禁实”和“节能50%”强制规定和标准出台后，先后从国外引进了新型墙体材料的关键设备和技术，开始生产粉煤灰免烧砌块、空
7、心黏土砖，粉煤灰和煤矸石的多孔烧结砌块。由于粉煤灰免烧砌块在强度、尺寸稳定性等方面存在的缺陷，推广使用受到诸多限制或抵制，以至于出现包括我省在内许多大的生产线停运甚至濒临破产。另一方面在引进烧结墙体材料生产设备的同时并没有全面引进高性能、低能耗、保温隔热、轻质高强的新型烧结墙体产品，大部分以消化固体工业费料为目的生产实心或低孔洞空心砖，无论从承载能力、导热系数、容重、综合能耗等物理性能及装饰功能上与欧洲发达国家都有较大的差距。目前，我国虽然已经大量引进了国外先进的新型墙体材料生产技术与装备，但消化吸收，特别是自主创新的能力还不强，产品开发与技术创新体系尚未形成，竞争能力较弱。在砖瓦生产设备制造
8、方面，基本是80年代引进60年代的生产能力，与国外最新技术差距很大，产品的质量、档次、技术含量和附加值都还不高，企业技术开发投入不足，主要装备仍依赖进口，企业自主开发能力较弱，重复引进较为严重，地区间、行业间的分工、协作缺乏有效的组织协调。从整体上讲，我国烧结墙体材料的生产水平与发达国家的差距还很大。国外产业和技术发展现状及发展趋势西方发达国家通过多年的研究探索，首先提出了绿色建筑的发展概念，绿色概念的主旨是人和大自然的和谐相处，烧结保温墙体材料被西方发达国家尤其是德国确定为绿色建筑的唯一选择，优良的建筑物理及生态适应性能，可循环使用，无害化排放，用现代技术武装的生产制造设备，使其成为产品制造
9、能耗和使用能耗最低的主要建筑材料之一。在欧洲对烧结保温砌块制定了非常完备的建筑墙体保温标准体系，并在建筑中已普遍使用，优良的保温砌块，其特征是相对复杂的几何形状、相对较小的容重（比重）及较大的孔洞率和较大的尺寸、非常高的烧结能源使用效率。烧结保温砌块在设计上使用了凹槽连接，具有很好的结构稳定性、方便施工。仅德国现在使用的烧结材料有几十个品种，几乎每种都有自身的商标或商品名称，例如多种功能保温墙体砌块、建筑结构用异型砌块、功能砌块；色彩明快富有民族特色的屋面瓦系统；烧结材料幕墙系统；烧结材料遮阳百叶等。法国、瑞典和芬兰已将密度小于300kg/m3的产品投人市场，产品具有较低的吸水率和较好的保温性
10、能。各种异型砖（如U型砖、圆形砖、楼板砖和气孔砖）也广泛应用于各式建筑结构，使建筑本身的功能性增强并产生极具动感的视觉效果。 各种烧结制品 户内隔墙砖 保温装饰陶板德国单砖墙用保温砖。德国在研制隔热砖时，蓄热性能受到了特别的重视。用粘土烧制而成的保温砖，孔洞为矩形条孔错位排列，孔洞内全部填以隔热性能良好的泡沫砂浆，使空心砖制品的长期蓄热性能提高了3倍。由于孔内填满了砂浆，其抗压和抗折强度有所提高，同时还消除了空心砖外壁、内肋的裂纹，隔音性能更加理想。砌筑单墙砖与双墙砖相比较，不仅节约施工时间，提高了砌筑工效而且降低了 POROTON-T9（=0.09）建筑建造费用，比传统空心砖隔热性能有了大幅
11、度提升，导热系数0.09 W/mk。从下表中可以看到，当0.16时，300mm单砖墙传热系数U=0.46，即可达至我国建筑节能65%的要求。当0.13时，240单砖墙传热系数U=0.47，也可满足我国建筑节能65%的要求。空心制品用于墙体后，大部分热量是经过孔壁传导的。在生产工艺和强度满足要求时，孔壁越薄越好。对于非承重空心砖或空心砌块，外围壁厚79 mm，竖向孔壁厚67 mm；水平连接孔壁56 mm。现浇（预制）空心楼盖。国外有大量的楼盖结构是采用页岩烧结楼板砌块/砖（Ceiling block or brick）预制空心构件，其特点是蠕变、收缩变形及挠度都非常小，在容重很低的情况下也能承受
12、较高的何载，对多层住宅建筑楼层与楼层间的隔音、隔热保温能起到很好的作用，有利于实现采暖、空调用电的分户计量。楼板砌块/砖在西欧已成功地使用了多年，并有着与之相配套的设计、施工规范和标准。此外，用于楼板的各类烧结砌块的规格品种多达70多种，有其专用的商标者也多达60多个。最新的发展方向是块体大型化、高孔洞率。对仅在楼板内起填充和隔音、隔热作用的楼板砖，最大尺寸为1100250120mm，孔洞率高达60%。其容重为500-1000kg/m3。其内壁肋厚度为7-9mm，外壁肋厚为10-12mm。 楼板砖应用 “预应力梁+空心楼板砖”现浇楼盖结构制砖设备发展概况目前，德国建筑中其墙体材料的45%、仍然
13、使用的是烧结砖产品，屋面材料中53%仍然使用的是烧结屋面瓦。据2004年的统计，德国的烧结砖增加了15.5%。美国在最近三年内采用西欧技术新建设了二十多条现代化的烧结砖瓦厂；2005年，韩国也建设起了两条用机器人装备的烧结页岩空心砖生产线。西方国家的产品制造已形成少数几大集团，他们的生产装备尤其是德国几乎代表全球的最高水准，人均生产效率是我国的六十倍以上，单位烧制品的能耗平均比我国低30%至40%，整个行业水平和国外发达国差距30到40年。据了解，德国砖厂的年劳动生产率最高已达到800万块人以上，生产线最佳规模为日产成品砖500吨以上(相当于我国年产8000万块标砖)；最大的生产线，单线单机年
14、产量已达1.4亿块标砖，并且全部采用隧道窑烧制技术，生产的产品已向系列化、配套化、模数化、大规格、高孔洞率方向发展，孔洞率都在50以上，最大的规格有490mm240mm238mm，产品品牌化，销售网络化。砖厂的生产管理向规范化、标准化、社会化方向发展。生产过程的管理，从取料、制砖、焙烧到成品包装堆放，全过程实行机械化、自动化操作，微机控制和规范管理。使用机器人转运的生产线 意义、必要性和可行性意义据统计，我国近几年每年竣工的建筑面积为20亿，到2020年底，全国房屋建筑面积将达到686亿。在建筑能耗中，预计2020年，仅空调制冷高峰负荷将会在现有的基础上翻两番，相当于10个三峡电站满负荷电力。
15、今日的建筑方式，决定了未来几十年的建筑能耗。我们“不应将80费用耗用于建筑使用上，而只用20费用花在建筑物的建造上”，发展节能建筑是关系到国家能源安全的大事，而高质量的烧结空心制品是墙材工业发展循环经济、建设节约型社会的主要代表产品。胡锦涛总书记在中共中央政治局第三十七次集体学习时强调，全党全社会都必须按照科学发展观的要求，充分认识建设资源节约型、环境友好型社会的重要性和紧迫性，下最大决心、花最大气力抓好节约能源资源工作。同时要求要把节约能源资源作为转变经济增长方式的主攻方向，大力推进产业结构优化升级，积极发展高技术产业，加快用高新技术和先进适用技术改造传统产业，坚决淘汰严重耗费能源资源和污染
16、环境的落后生产能力，加大循环经济试点力度，努力提高生产活动的循环化、生态化水平。烧结墙体材料在物理性能（容重、抗压强度、导热系数、湿传导功能、保温隔热等）和使用功能上有着其它材料不可比拟的独到之处，首先，对环境无任何毒害，它们在火灾或是地震中被毁坏时不释放任何有害气体和有毒物质。其次，在烧结材料的使用寿命终结时，能够回收利用。烧结材料对机械和化学环境的影响显示出高度的抵抗力，使用中可长期保持其尺寸稳定性，同时又不失它们原有的性能、质量及特有的建筑学特征。烧结砖所具的隔热、隔音（来自外部）、吸湿（来自内部）特性可以为居住者提供较高的居室质量。此外，烧结材料高度的耐久性可以延长建筑的使用寿命、使用
17、期内极低的维护费用可大大降低使用成本。用烧结墙体材料完全可建造低能耗、高舒适度的住宅。国外有关机构已将这种高隔热保温性能的烧结砌块列入了“绿色建材”的范畴。目前国际上欧、美发达国家已经形成完整的建筑节能墙体材料的生产、施工体系，节能保温墙体砌块的设计、生产已实现高度智能化，生产设备及工艺已不是我们传统意义上的“砖瓦窑”式生产方式，而是以大工业的生产方式，集多学科的高新技术于一体，生产具有高技术含量、标准化系列产品，并使建筑施工产生革命性的改变。目前我国的砖瓦生产的效率仅相当于欧洲六十年代的水平，从循环经济、绿色环保的角度评价则更显出落后的巨大差距。由于各种原因，我国在高性能烧结保温砌块的研究、
18、生产、应用滞后于西方发达国家，高性能的保温砌块产品国内几乎等于零，该行业从产品到生产装备，在我国还处于发展潜力很大的地位。我国的建筑节能工作刚刚起步，不应该重复西方国家走过的弯路，充分吸收和借鉴国外的经验教训，直接引入最新的绿色建筑理念，不仅在方案上，还要在绿色建材上全面借鉴外国的先进标准体系，消化、吸收、再创新，开发适合我国建筑标准的系列化产品，可推进我国建筑节能和新型建材产业行业的健康、快速发展。必要性 节能建筑市场对高保温砌块产品的需求我国现在的建筑物仅外墙和屋面单位面积能耗为发达国家的45倍，采暖能耗是发达国家的3倍以上，如果扣除形体系数（建筑物外表面积与其所包容的体积之比）的因素，则
19、超过6倍以上。建筑能耗从1978年起占能源总消耗量的10上升到目前的30以上。近年来我国建筑总量迅猛增长，城乡既有建筑大约430亿，而其中99为高能耗建筑。建筑节能已引起国家高度重视，2005年连续下发了三个文件（国发200521号、国发200522号、国发200533号），这些文件中都重点强调了建筑节能。我国住宅建筑热损失为：围护结构传热量为7080，门窗缝隙的空气渗透耗热2030。围护结构中外墙占一半左右，采暖和空调能耗占建筑总能耗的50左右。建筑外墙体的热损失最大。2006年开始强制执行的住宅建筑第三步节能设计标准是，在 80年代住房建筑耗能的基础上再节能 15%，达到节能 65%，使建
20、筑总耗能指标大概下降到每平方米 14.4瓦左右。对于居住者而言，居室保温效果的增强就意味着暖气、空调等能源消耗大大降低，将比传统住宅减少65。“三步节能标准”是硬指标。实现三步节能标准，目前所用的墙体材料只能通过外墙外保温（内保温）的办法才能够达到，但由于这类外（内）墙保温材料本身材性上的缺陷，在使用期内不可避免的要出现开裂，局部脱落等问题，无法与建筑同寿命，按我国建筑寿命70年计，在整个寿命期，外保温材料至少要更换35次，除材料、施工费用外，对建筑功能的破坏还将影响建筑的使用寿命，大量不可降解的废弃物会造成严重的环境污染。面对我国能源短缺的大环境，严厉的建筑节能政策在建筑节能材料市场必然会产
21、生强烈市场反应，相对质优价廉、节能可靠的新型烧结保温砌块将在我国建筑行业墙体材料扮演主角，当单层300mm墙体砌块的导热系数（）达到0.16时，可达到三步节能的全部标准，实现“三步节能一步走”（目前德国砌块产品已经达到0.15以下，最好者可达0.080.09）。为保证我省在“十一五”期间全面实施节能65%的标准，大力发展工业化生产、质量稳定可靠、施工专业化与建筑同寿命的高效保温墙体材料势在必行。 发展绿色生态建筑的需要所谓绿色建筑是运用生态学的基本原理和遵循生态平衡及可持续发展的原则，从建筑所利用材料的生产开始，按照系统工程的方法，综合建筑物内外空间中的全部影响因素，组织设计，使物质、能源在建
22、筑系统内有序地循环转换，从而获得一种高效、低能耗、无废料、无污染，生态平衡的、舒适的、健康的建筑环境。从建筑所利用材料的生产开始的含义就是指建筑材料的生产也必须符合绿色建材产品的要求。通常绿色建材是指在产品的原材料采集、加工制造过程、产品使用过程和其使用寿命终止后的再生利用的全过程都要符合环境保护、生态学的要求。页岩烧结制品具有良好的生态功能，在蓄热导热、湿传导、隔音、抗蠕变、抗开裂、自洁等方面都具有其它材料的不可模仿性；在使用过程中其耐久性、抵御恶劣环境和腐蚀性物质（尤其是大城市城区的空气、酸雨等）侵蚀的能力、防火性能等也远远超过了钢材及混凝土，如钢筋混凝土的单位总能耗（用于建筑时）是526
23、4.9MJ/m3，而空心砖容重在700kg/m3时其单位总能耗是2524.2MJ/m3。砖瓦建筑物是维修和保护费用最低的建筑物。目前为满足节能50%要求所采用的墙体外保温材料，如聚苯发泡材料、EPS（挤塑聚苯板）、聚氨酯等，施工难度、造价姑且不论，仅在建筑物寿命期内，就要更换数次，累计花费巨大，还要产生大量目前还不能处理的化学垃圾，这种材料在建筑中的大量使用，与国家倡导的发展循环经济建设节约型社会背道而驰。唯有烧结保温砌块及烧结墙体材料在建筑物使用寿命终结后可全部回收利用，不会造成环境的负担。 既有建筑节能改造对保温装饰陶板的需求我国目前既有建筑430亿平方米，基本上都是不节能的，新型页岩烧结
24、保温陶板不仅是建筑幕墙的极好装饰材料，也是既有建筑节能改造的最佳材料。在既有建筑的外墙上采用干挂的方式将陶板及保温材料固定在外墙上，既可以实现节能改造，也可以起到美化旧建筑的功能，还可有效延长既有建筑的使用寿命，从这个意义上讲，这种节能改造对建设节约型社会的意义更大。消纳工业废料，促进循环经济的需求随着我国城镇化建设步伐的加速、城市危旧房改造、废旧建筑物的拆除等带来了大量的建筑废料。其中只有烧结砖是经加工处理成具备一定要求的颗粒状物料后可100% 回收利用的材料。 页岩烧结保温砌块的生产过程中，为降低导热系数而添加的微孔造 孔剂可以使用各种工业废料，如锯末、粉煤灰、污水处理厂淤泥、造纸工业废渣、包装用废旧膨胀多孔聚苯已稀、废弃的轮胎、粉碎的稻草（桔杆）等，这些都是可燃气孔成形剂，燃烧中的热量都用于焙烧，可节约大量的能源。我国煤炭资源大省，在煤炭开采与转化过程中大量的煤矸石、粉煤灰等有害固体排放物有待消纳；在水的净化处理过程中产生大量的滤水污泥需要净化处理，处理每吨水所产生的污泥再净化的费用为0.12元，如果用于烧结砖的生产，既可以节省大量治污费用又可以降低砖的生产成本，是发展循环经济、节能环保的有效方法。 （中国重型机械研究院有限公司，陕西 西安 710032）
