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中国建筑玻璃行业三十年发展回顾

来源:2024论文集  作者:许武毅  日期:2024-5-20
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    自20世纪90年代以来,中国建筑业经历了前所未有的快速发展,建筑玻璃制造与应用也随之取得了质和量的跨越式发展。幕墙、门窗玻璃是建筑玻璃的主流产品,包括镀膜玻璃、钢化玻璃、夹层玻璃、彩釉玻璃、真空玻璃、中空玻璃等深加工玻璃产品及其复合制成品;其生产原材料为浮法玻璃,辅助材料包括夹层胶片、密封胶、中空间隔条、干燥剂等众多材料;生产制造则需要各类专用的玻璃加工生产线。尽管材料众多,但从应用的视角和历史事实来看,门窗幕墙玻璃以追求装饰性、节能性和安全性为主的发展脉络仍清晰可见。笔者拟以建筑玻璃制造和应用参与者的视角,以装饰、节能和安全性为主脉络、以重要影响事件为时间节点回顾这三十年来建筑玻璃的发展历程。
  

  本篇文章内容由[中国幕墙网ALwindoor.com]编辑部整理发布:

  自20世纪90年代以来,中国建筑业经历了前所未有的快速发展,建筑玻璃制造与应用也随之取得了质和量的跨越式发展。幕墙、门窗玻璃是建筑玻璃的主流产品,包括镀膜玻璃钢化玻璃夹层玻璃彩釉玻璃真空玻璃中空玻璃深加工玻璃产品及其复合制成品;其生产原材料为浮法玻璃,辅助材料包括夹层胶片、密封胶中空隔条(词条“隔条”由行业大百科提供)干燥剂等众多材料;生产制造则需要各类专用的玻璃加工生产线

  尽管材(词条“管材”由行业大百科提供)料众多,但从应用的视角和历史事实来看,(词条“门”由行业大百科提供)幕墙玻璃以追求装饰性、节能性和安全性为主的发展脉络仍清晰可见。笔者拟以建筑玻璃制造和应用参与者的视角,以装饰、节能和安全性为主脉络、以重要影响事件为时间节点回顾这三十年来建筑玻璃的发展历程。

  1 起步阶段(1990—1997年)

  这一阶段用户端市场的特点是:门窗玻璃基本采用单片格法平板玻璃浮法玻璃属于高端玻璃,因价格高很少用于门窗玻璃;高端的幕墙玻璃在国内刚起步,用户端仅重视玻璃的外观色彩装饰性,基本无人关注玻璃的节能性,玻璃的安全性也无从提及。这个特点决定了20世纪90年代前期市场认同的高端玻璃仅为各种颜色的阳光控制镀膜玻璃。截至1990年,国内共有从国外引进的磁控溅射镀膜玻璃生产线4条,且镀膜玻璃生产线的靶材配置少,仅能生产灰色、蓝色、茶色、金色等几种阳光控制镀膜玻璃产品,全部生产线的年产能尚不足60万m2,而这一时期全国玻璃幕墙建筑快速增长,产品远不能满足市场需求。在市场的强力驱动下,这一阶段的中后期中国南玻集团、上海耀华皮尔金顿等骨干企业又引进数条镀膜玻璃生产线,产能基本满足了幕墙玻璃产业的需求。这里特别需要说明的是,中国南玻集团在1996年引进镀膜玻璃生产线时前瞻性地预见到未来更具节能性的低辐射镀膜玻璃将会成为市场的主流产品,因此新引进的镀膜生产线具有生产Low-E镀膜玻璃的能力,这一举措为在中国推动节能玻璃的应用奠定了基础,其示范引领作用将在下一个发展阶段陆续展现出来。

  这一阶段随着镀膜玻璃产能的快速扩张,用于制造镀膜玻璃的高端浮法玻璃出现短缺,20世纪90年代仅几条浮法玻璃生产线能生产高端玻璃,到1997年新增的数条生产线投产后,基本满足了镀膜玻璃原片需求。这一时期用于镀膜的玻璃原片以无色透明玻璃为主,为了适应市场对镀膜玻璃颜色多样性的需求,着色玻璃原片占据了近四分之一的市场份额,尤其是绿色玻璃原片甚为流行,体现了以外观装饰为主要诉求的用户端生态。

  这一阶段玻璃深加工装备以引进国外装备为主,包括镀膜玻璃生产线、钢化玻璃生产线、中空玻璃生产线、夹层玻璃生产线以及玻璃切割磨边生产线等基本为国外制造。国产玻璃深加工装备处在模仿、探索制造的起步阶段,这一阶段的模仿探索为未来中国玻璃深加工装备的自主制造打下了基础。

  随着玻璃幕墙产业的快速发展,从幕墙设计、材料选择、加工制作、施工安装等全过程存在设计指标无据可依、技术要求不统一、施工工法各行其是、产品标准不完善的问题,这些问题严重制约着玻璃幕墙的健康发展。

  为此,中国建筑金属结构协会幕墙门窗委员会中国建筑科学研究院组织于1996年编制并发布了《玻璃幕墙工程技术规范(词条“玻璃幕墙工程技术规范”由行业大百科提供)》(JGJ102—1996)标准,中国建筑材料科学研究院玻璃科学研究所于1997年编制发布了《建筑玻璃应用技术规程》(JGJ113—1997)标准。这两个标准的发布实施不但为玻璃幕墙行业规范化发展奠定了基础,同时也为建筑玻璃及幕墙玻璃的安全应用设置了安全阀。尽管自20世纪80年代中期,中国已经开始了玻璃幕墙工程建设探索实践,但从建立完整玻璃幕墙行业标准体系来评价,1996年可称为中国玻璃幕墙元年。

  2 发展阶段(1997—2005年)

  发展阶段的特点是:企业面向应用端大力推广Low-E节能玻璃的概念,开发适应国人审美观念的Low-E玻璃品种;政府层面发文规范建筑玻璃领域全面采用安全玻璃;行业协会探索开拓中小型中空玻璃企业参与加工Low-E节能玻璃的模式,以便将节能玻璃应用到更广泛的居住建筑门窗上;玻璃加工装备开启了国产化之路。

  在节能玻璃产品推广方面,中国南玻集团自1998年率先在全国各大城市面向建筑设计院、幕墙公司和工程项目建设方,以新产品发布和技术交流会的形式推广Low-E节能玻璃的理念,加深应用端市场对节能玻璃的认知,从仅注重幕墙玻璃的外观装饰性逐步过渡到外观装饰性与节能性并重。但当时引进生产的Low-E玻璃品种仅有无色、银灰色、浅蓝色等少数透光率很高的品种,外观装饰性远不能满足国内市场的审美需求,这严重影响到Low-E玻璃的推广应用。为此以中国南玻集团为首的企业加大了新品种开发的力度,陆续研发推出多款颜色、涵盖高中低透光率的Low-E玻璃产品,为Low-E玻璃大规模应用奠定了产品基础。其产品的美观度影响甚至延伸到了国外,引起了国外企业的模仿。这一阶段国内应用的Low-E玻璃基本为单银Low-E产品,双银Low-E产品因品种选择少、价格高等因素难以为用户所接受。至本阶段后期我国实现了在Low-E玻璃产品的丰富程度方面从模仿到引领的跨域式发展。

  在建筑安全玻璃应用方面,2003年之前安全玻璃的使用无章可循,玻璃在使用中破裂(词条“破裂”由行业大百科提供)的事件频发,造成的安全事故引起了全社会的重视,为此国家发改委、建设部、质检总局、工商管理总局于2003年12月4日联合发布了《建筑安全玻璃管理规定》(发改运行〔2003〕2116号),对使用建筑安全玻璃做出了明确的规定。该文件的发布实施不仅规范了建筑安全玻璃的使用,也推动了安全玻璃使用量爆发式增长,带动了全国安全玻璃生产的急速扩张。在Low-E中空玻璃生产模式方面,基本上局限于原厂镀膜原厂合成中空玻璃的生产模式。这种模式导致大型企业无法发挥出Low-E镀膜生产线的边际产能,数量庞大的小型中空玻璃企业无可加工的Low-E玻璃的困境,限制了Low-E 中空玻璃的市场供应量。基于此,中国建筑玻璃与工业玻璃协会在2005年首届年会上倡导创新加工模式,呼吁国内大型Low-E玻璃生产企业利用边际产能制造可异地钢化加工的大板Low-E玻璃供给中小型玻璃加工企业,并号召广大的中小型玻璃加工企业参与大板Low-E 玻璃异地加工制成Low-E中空玻璃,以期Low-E中空玻璃能用于居住建筑惠及千家万户。

  在玻璃深加工装备制造方面,四部委发布的《建筑安全玻璃管理规定》和中国建筑玻璃与工业玻璃协会倡导的加工模式创新,不出意外地启动了国产装备制造的高潮,包括玻璃切割生产线、玻璃磨边生产线、钢化玻璃生产线、夹层玻璃生产线、中空玻璃生产线的制造均获得了快速发展,甚至技术含量更高的镀膜玻璃生产线也开启了国产化制造。我国自此踏上了玻璃深加工装备制造业大国之路。

  3 成熟阶段(2005—2015年)

  成熟阶段的标志是:国家层面建立了完善的建筑节能设计标准体系,门窗幕墙节能技术应用方面完善了节能设计计算评价标准体系;在应用领域,公共建筑(词条“公共建筑”由行业大百科提供)普遍设计采用Low-E节能玻璃,居住建筑Low-E节能玻璃的应用也实现了快速增长;Low-E玻璃类别由单银产品向采光和节能效果好的双银、三银产品升级;超大规格尺寸玻璃的加工制造启动并逐渐居于世界领先地位;生产模式由单一的“原厂镀膜原厂合成Low-E中空”模式转向与中小型玻璃企业“异地加工合成Low-E中空”模式并存的局面;超白玻璃进入市场并迅速增长,着色玻璃基本退出市场;玻璃深加工装备领域实现了各类装备的完全国产化,其中钢化生产线、镀膜生产线的技术水平甚至超越国外同类装备。

  2005年由中国建筑科学研究院、中国建筑业协会建筑节能专业委员会主编的《公共建筑节能设计标准》(GB50189—2005)发布实施是启动这一阶段的标志,2008年由广东省建筑科学研究院主编的《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》(JGJ/T151—2008)的发布实施是建立节能评估体系的标志。这两个标准的实施结束了门窗幕墙玻璃在设计阶段节能指标无据可依、玻璃节能参数混乱的局面,实现了我国建筑节能衡量指标和热工计算依据与国际相关标准接轨,为Low-E 节能玻璃大规模应用营造了标准生态环境。在此前的发展阶段,Low-E节能玻璃的推广已持续了多年,但因缺乏相关节能标准支持,Low-E玻璃的使用量增长缓慢,截至2004年,全国Low-E玻璃年产销量不超过几百万平方米。这两项标准发布实施后,Low-E玻璃的年增长率由初期的约20%陆续提升至50%以上,至2015年,据估算Low-E玻璃的年产销量已超过3亿平方米,其推动力度之大由此可见一斑。

  在产品应用领域,至2010年左右单银Low-E中空玻璃几乎已成为幕墙玻璃设计的标配产品。为适应不同气候区域节能指标的差异化要求,以南玻集团为代表的头部企业开启了新一轮产品升级的推广宣传活动,大力推广更高透光率、更低遮阳系数的双银、三银Low-E玻璃产品。此后,节能玻璃产品性能持续升级成为常态;热弯结构的Low-E中空玻璃甚至冷弯安装的Low-E中空玻璃也陆续用于玻璃幕墙。这一时期各种功能的玻璃陆续应用于市场,包括电致变色玻璃、热致变色玻璃、电致调光玻璃自洁玻璃减反射玻璃、抗菌玻璃、复合防火玻璃等。

  这一阶段原片玻璃市场也发生了质的变化,普通平板玻璃产能快速扩张导致产能过剩,着色玻璃基本退出市场,超白玻璃生产引进中国市场并快速增长。2005年7月山东金晶科技股份有限公司率先引进了美国PPG技术生产超白浮法玻璃(词条“超白浮法玻璃”由行业大百科提供)。超白浮法玻璃因其具有外观晶莹剔透且钢化后自爆率极低的优点,引起了玻璃幕墙行业的关注,至2008年国内多家大型玻璃企业也参与生产超白浮法玻璃,此后超白浮法玻璃的使用量逐年递增,为提升幕墙玻璃的安全性和观赏性提供了新的材料选项。

  这一阶段的另一事件助推中国玻璃加工制造技术站上了世界领先地位。2008年北玻股份公司承接了美国苹果公司的订单,研发制造2800mmx8600mm 超大规格尺寸超白钢化夹层玻璃。此前受加工装备限制,苹果公司询遍全世界也未找到能加工此规格玻璃的制造商。北玻公司从制造超大尺寸玻璃加工装备入手开启了进一步研发之路,历经近一年努力于2009年成功制造出了超大规格尺寸玻璃加工装备和产品,此后不断提升尺寸极限直至具备了可制造3300mmX24000mm 规格钢化夹层玻璃、3300mmX18000mm 规格镀膜玻璃的装备和生产技术能力。自此北玻公司成为全世界唯一能够加工如此大尺寸玻璃的制造商。北玻的示范效应也带动了国内众多企业进入超大尺寸玻璃加工领域,为建筑玻璃的设计应用开启了丰富的想象空间。

  至2015年中国玻璃加工装备制造技术已达到世界先进水平,玻璃加工装备实现了单机自动化,在满足国内市场需求的同时也大量出口国外市场。

  4 转型升级阶段(2015年至今)

  这一阶段的政策背景是:2020年习近平总书记提出我国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和;国家“十三五”规划纲要要求到2020年节能环保产业快速发展,技术水平进步明显,建材行业开发平板玻璃节能窑炉新技术、浮法玻璃生产过程数字化智型控制与管理技术等;国家“十四五”规划纲要要求提高新建建筑节能水平,加强既有建筑节能绿色改造,提高既有居住建筑节能水平,开展超低能耗建筑、近零能耗建筑零碳建筑建设示范,重点提高建筑门窗等关键部品节能性能要求,推动太阳能建筑应用,加快推动智能制造发展,开展智能制造示范工厂建设等。

  国家发展战略和产业政策引领了建筑玻璃产业的转型升级。随着环保、节能、可再生能利用要求的提高,智能制造要素的强化,中国建筑玻璃产业进入转型升级阶段。

  在玻璃产品节能性方面,门窗幕墙玻璃产品转型升级趋向制造更节能的玻璃和具有光伏发电功能的玻璃。自2015年之后节能效果更好的产品,如遮阳性能更优异的单腔双银、三银Low-E中空玻璃,保温性能更好的双腔Low-E中空玻璃、单腔Low-E加室内面无银Low-E膜中空玻璃、真空复合Low-E中空玻璃等产品的产销量增长缓慢。推动新一轮产品性能升级的重要事件是2021年发布实施《建筑节能与可再生能源利用通用规范》(GB55015),强制标准。该标准规定居住建筑平均节能率65%以上、公共建筑平均节能率72%,强制应用端升级玻璃节能指标,促成更节能的门窗幕墙玻璃产品生产和使用量迅速放大。该标准的实施同时也促进了用于光伏建筑一体化(BIPV)建筑的具有透光、节能、光伏发电功能的复合中空玻璃产品的应用。可以预见,未来“节能+造能”玻璃产品的应用将成为发展趋势。

  在安全玻璃生产应用方面,自2015年以来深圳、上海、广州等多地陆续发布了安全玻璃使用的相关规定,其共同要点是防止门窗幕墙玻璃坠落伤及人和物,由此引发了夹层安全玻璃的广泛使用。据粗略统计,与本阶段初期相比,截至目前全国夹层玻璃的生产销售量增长了3倍以上,设计采用更安全的玻璃逐渐成为社会共识;这期间实施的《建筑幕墙、门窗通用技术规范》(GB/T31433—2015)首次提出了门窗幕墙的耐火完整性要求、《建筑设计防火规范》(GB/T50016—2014)提出了住宅建筑(词条“住宅建筑”由行业大百科提供)设置避难层的要求。这两个标准的发布实施提升了防火玻璃的使用率,也促成了玻璃企业由制造渗钾防火玻璃(也有称铯钾玻璃(词条“铯钾玻璃”由行业大百科提供))品种为主向制造硼硅4.0钢化防火玻璃、灌注硅酸盐复合结构防火玻璃等防火性能更好的品种转型升级。

  这一阶段玻璃深加工装备制造向着更低能耗、更高效率、更大规格的加工范围、更低故障率、更适应数字化智能化连线应用方向转型升级。早期制造的玻璃深加工装备以半自动化、自动化模式为主,其特点是用工定员多、能耗高、加工精度有限、效率不高。新一代装备集成了新材料和先进的数字化控制技术,新装备陆续投入使用为建筑行业提供了质量更高、节能性更好、安全性更可靠、结构形式更丰富的玻璃制品,同时也为建筑玻璃产业向智能化制造转型升级奠定了装备基础。

  这一阶段玻璃产业智能化制造开始了探索与实践。建筑玻璃产业属于高能耗、人工操作设备生产的传统产业,用工难、效率低制约着产业健康发展,向智能化制造转型升级是必然的发展趋势。2019年江西省博信玻璃有限公司率先尝试从原片仓储至中空合成工序(不含镀膜、夹层、彩釉工序)全连线的智能制造模式,开启了国内玻璃深加工企业探索智能制造之路,此后南玻、旗滨等国内头部玻璃企业新建的几家大型玻璃加工厂均采用多工序机械连接、数据化联通、计算机数据中心控制、智能化管理软件运营的玻璃深加工智能制造模式。与此同时,由中国建筑玻璃与工业玻璃协会和广东省玻璃协会组织国内多家玻璃生产、装备制造和软件开发企业,在总结探索实践的基础上结合智能制造的理论共同编写了《中国玻璃行业智能制造研究与实践》一书,即将由中国建材工业出版社出版,该书将助力中国玻璃产业由机械化制造向智能化制造转型升级。

  经过三十多年的发展,中国建筑玻璃行业取得了显著的成就。在技术创新、产品升级、装备制造、新材料应用和市场应用环境建设等方面,中国建筑玻璃行业都取得了重要突破。未来,随着绿色建筑、建筑节能和可再生能源利用、产业智能化制造等政策的深入推进,中国建筑玻璃行业将迎来更加广阔的发展空间。

作者:许武毅

作者单位:中国建筑玻璃与工业玻璃协会中空玻璃专业委员会

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专家介绍

 许武毅

铝门窗幕墙委员会专家组

工作单位:中国南玻集团 深圳南玻工程玻璃有限公司

技术职称:高级工程师

专业: 建筑深加工玻璃制造,LOW-E玻璃、中空玻璃制造 建筑节能玻璃及其研究 建筑玻璃特性及对玻璃幕墙影响的研究

专长: 建筑玻璃加工技术及应用特性 建筑玻璃的节能特性及其评估

原文地址:http://www.52mqw.com/info/2024-5-20/50621-1.htm
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