第二节　绿色建材产业的发展现状

按材料的加工、生产、使用、废弃过程的特点及其与环境协调的关系，材料的发展可大致分为四个主要阶段（图2.4），即毫无节制地向自然界索取和废弃末端治理（治废利废，开始具有环境协调意识）生产和使用过程的改造（环境协调化、提高性能、节约能源、资源，降低污染）材料生态化设计（生产绿色产品，实现对环境的零污染和废弃材料作为资源的循环再生）。这四个阶段不仅体现了人类环境意识的演变和升华，也反映在材料性能上的提高与发展。目前国内外的绿色建材的发展主要是在第三阶段，即环境协调化为主的发展阶段。

发达国家由“被动的末端治理”向“环境协调化”方向发展的过程中，大力发展先进的生态型生产工艺技术。如水泥新型干法大型窑外分解技术、大吨位优质浮法玻璃生产技术、万吨级玻璃纤维池窑拉丝技术、卫生陶瓷高压注浆成形及建筑陶瓷低温烧成技术等，成为绿色建材生产的主导技术。我国目前基本达到世界先进水平，但还存在如立窑水泥、劣质的小平拉玻璃等落后产能。扩大资源的利用和再生，也是国外绿色建材发展的重点，如水泥在熟料生产过程中，扩大低品位原料的利用技术；降解有害物质焚烧技术；余热利用再生能源技术；玻璃的全氧、富氧燃烧技术；节水型卫生陶瓷设计制造技术等等。大力研究开发符合环境要求的新型建筑材料也是当今世界各国非常关注的问题。为满足人们生活质量的提高，国内外正研究开发应用现代高科技，如：纳米技术、薄膜技术、梯度复合技术、溶胶技术、凝胶技术等来研制生产具有杀菌、防霉、除臭、自洁、调温、调光等特性并促进人体健康的功能系列绿色建材，如纳米涂覆材料、森林功能材料、高效净化材料、高效保温隔热材料、轻质高强承重材料、智能材料等，向多功能、智能型、功能结构一体化方向发展。

因绿色建材的生产工艺和技术涉及内容很多，以后各章还有专门叙述。在此，只将目前一些主要的绿色建材产品分节能和节资源型绿色建材、利用清洁能源型绿色建材以及改善人类生活质量的绿色建材等几方面，对其国内外现状加以介绍。

一、节能、节资源、环保型绿色建材产业

国外科学家从发展战略角度预测，21世纪将以研究开发节能、节资源、环保型的绿色建材为中心工作，研究和开发节省资源的建筑材料、废弃混凝土和建筑材料的回收利用、高性能长寿命建筑材料、生态水泥、抑制温暖化建材生产技术、绿色混凝土、家居舒适化和保健化建材等。美国、西欧等国家绿色建材的研究主要集中在节能、节资源、工业固体废物再资源化、高性能、长寿命等建材方面的研究。在这些研究和应用领域中，生态水泥和生态混凝土是较有代表性的产业。

1.生态水泥产业

水泥是一种重要的资源性和影响国民经济发展的基础性产品，目前仍属不可替代的基础建筑材料，并且不能重复利用。作为基础材料，水泥被广泛应用于工业建筑、民用建筑、交通工程、水利工程、海港工程、核电工程、国防建设等新型工业和工程建设等领域。自1985年起，我国水泥产量已连续28年居世界第一位，图2.5是1995～2013年中国与世界水泥工业年总产量的变化趋势，2013年中国水泥产量占世界总产量的60.5％。未来随着我国城镇化发展、基础设施投资增长、保障房建设规模扩大以及农村住房需求提高，水泥产销规模有望持续保持适度增长，水泥行业对国民经济发展的基础性资源地位不会改变。然而，水泥产业的高速发展也给环境带来了越来越大的威胁，如表2.7所示，生产1t水泥熟料约需原料1～1.2t石灰石，即便采用先进的大型新型干法技术，粉碎过程约需消耗159kg煤、65kW·h电力。同时，1t水泥熟料排放近900kgCO₂、1.6kgNO_x等。可以看出水泥生产的环境负荷很高，特别是温室气体CO₂的排放影响人类的生活环境。我国大气中约有20％的CO₂和30％的颗粒物是由水泥生产排放的。

因此，降低水泥生产和使用的环境负担性极其重要。目前的措施主要有节省能源（燃料和电力）、减少CO₂的排放量，以及利用水泥生产的特点掺加大量固体废物作为原料等。利用这些节能减排方法生产的水泥一般被称为生态水泥。目前，世界各国均有生态水泥产业，其中该产业发展较早和较为迅速的地区是日本、欧美和澳大利亚。

（1）日本的生态水泥产业　1973年世界石油危机后，日本加大生态水泥的发展，通过大量推广窑外预分解（达90％以上），余热发电（达自用电的22％），以废油、废轮胎为燃料和扩大高炉水渣、粉煤灰在混合材中的利用等措施，使1990年的水泥能耗比1973年降低了40％，达到了国际领先水平。同时为了对环保、CO₂减排和为可持续发展做出贡献，日本重点扩大了对各种废物的综合利用，废物利用比由1990年的25％上升到1999年的35％（其中高炉废渣约为18％），按照前几年的统计数字推算，各种废物在总量中的比例为：高炉废渣52％，粉煤灰12％，副产石膏9％，炉渣烟尘等9％，污泥5％，橡胶轮胎和废油2％，其他2％。2001年9月，日本太平洋水泥公司利用垃圾灰做原料建成“生态水泥厂”，投产后运转正常。这是世界上第一座真正意义上的生态水泥厂。该厂建设在千叶县境内的水原生态小区，原料是城市垃圾灰和石灰石，0.6t垃圾灰和0.8t石灰石可制造1t水泥，设计年产能力为11万吨。在垃圾灰用作水泥原料之前，该厂还通过重金属回收系统从中分离和回收铜、铅、锌等金属成分，经过回转窑里1350℃的高温烧结，其中的二英等有害物质会被分解。该厂的产品有两种：一种是清除了氯成分的普通型生态水泥，另一种是含氯的快速硬化型生态水泥，二者均可用作建造房屋、道路、桥梁和改良土壤的材料等。在2002—2004年，日本工业标准委员会相继颁布了生态水泥标准JISR5214、生态水泥用于预拌混凝土的标准JISA5308，以及生态水泥用于预浇注混凝土制品的标准JISA5364，还有生态水泥厂的各种污染物排放标准等一系列有关规范与法规。截至2006年，日本相继又新建了4座生态水泥厂，每年消纳垃圾飞灰残渣总量约45万吨，生态水泥总产能75万吨。2009年11月，日本制定了世界上第一部生态水泥标准（JISR5214：2009）。2010年其用于水泥制造的单位能耗（用于水泥制造+自我发电+购买电力）为3451MJ/t水泥，比1990年（3586MJ/t水泥）减少3.8％，同时计划废弃物的平均利用量达到400kg/t。

（2）欧美的生态水泥产业　20世纪70年代初，发达国家开始着手研究用可燃性废料作为替代燃料应用于水泥生产。1974年，加拿大Lawrence水泥厂首次试验，试验结果表明，含聚氯苯基等化工废料在回转窑中焚烧是安全的。随后美国的Peerless、Lonestar、Alpha等10多家水泥厂先后也进行了试验。目前，美国的大部分水泥厂都使用液体可燃性废料，替代量达到25％～65％。美国环保署规定，每个工业城市只保留一座水泥厂，在部分满足水泥需求的同时将其用于处理城市产生的有害废物。

欧洲联合会自1994年开始在回转窑中焚烧危险废物，此外瑞典诺迪克（Nordic）水泥公司所属的Euroc废弃物回收治理公司有一条大型生产线，回收加工各种废油和化学溶剂，用作水泥窑二次燃料。Nordic公司已在Slite水泥厂采用了废橡胶、废塑料为二次燃料，替代部分煤粉。1996年瑞士建立的HCBRekingen水泥厂是世界上第一个具有利用、处置废弃物的环境管理系统的水泥厂，并得到ISO 14001国际标准的认证。而世界最大的水泥生产商——法国的拉法基（Lafarge）公司2001年利用可燃废物作燃料的替代率已达50％～55％，降低燃料成本33％，减少CO₂气体排放量5×10⁶t。拉法基公司在2010年节约300×10⁴t矿物质燃料，降低燃料成本达34％，收回了约500×10⁴t的废料，减少了600×10⁴t CO₂气体的排放。2011年，集团制定了世界各洲所属企业不同的替代率指标：北美26％以上；欧洲49％以上；在亚洲，泰国、马来西亚、菲律宾等国的企业逐渐开展这项技术的应用。

（3）澳大利亚的生态水泥产业　2003年，澳大利亚生态技术公司宣布开发成功一种能够吸收CO₂的新一代生态水泥。该产品由JohnHarrison开发研制，其主要成分为废料、粉煤灰、普通水泥和氧化镁。这种生态水泥在技术上被认为是一项重大突破。科学家认为，人类所制造的温室废气的浓缩物，尤其是CO₂，还在继续增加，会导致地球平均温度升高，海平面提高。而这种新型建材利用氧化镁可回收、低能耗、释放CO₂少的特点，消化大量废料。生态技术公司已经证明，生态水泥更能耐硫酸盐、氯化物和其他腐蚀性化学元素的侵蚀，完全可以在强度上与普通水泥相媲美。该公司声称，如果生态水泥能代替世界所产普通水泥的80％，将会有15×10⁸t的二氧化碳被吸收（每生产1t普通水泥，就释放出1t CO₂）。生态水泥制成的砌块等产品是CO₂的中和物，当这种砌块与有机废料纤维相结合时，它们甚至还是CO₂的吸收物。

（4）我国的生态水泥产业　我国国内利用各种工业废物作为水泥生产代用原料已有近百年的历史。如上海水泥厂，自1929年开始成功地用黄浦江泥来代替黏土成分，直至今日仍在使用。1930年该厂成功地将本厂自备电站锅炉煤渣用于原料配料，既解决了炉渣的出路，又开创了利用炉渣的先河。1953年又成为首家成功试用电厂粉煤灰的厂家。现今国内外绝大多数的粉煤灰、矿渣和硫铁渣等废弃物都是由水泥工业利用的。上海金山水泥厂成功利用水泥窑焚烧危险废物，现已取得经营许可证；同济大学和上海建材集团合作，已在下属几个水泥厂成功地进行过利用污泥等废弃物煅烧水泥熟料的工业性试验；北京水泥厂利用水泥窑焚烧处置有毒、有害废物也已取得了一定成果；华润集团越堡水泥厂利用水泥窑协同处置城市污泥（日处理60t），污泥干化后作为替代燃料和脱硝材料使用，每年可节约标准煤1.36×10⁴t，减少CO₂排放3.4×10⁴t，避免污泥填埋而减少甲烷排放5000t，各种检测表明烟气排放达标，没有二次污染产生。另外，台湾“中央大学”利用垃圾焚烧炉灰制成炉渣，这种炉渣经激发具有火山灰活性，再用炉灰炉渣可生产出生态水泥。2013年我国水泥产量达到了24.2×10⁸t，所需原料中有1/5是来自各种废弃物，水泥工业无疑是利废大户。随着水泥技术的不断发展，作为水泥代用原燃料的范围也越来越大。我国最终要实现城市垃圾处理的无害化、资源化、减量化、社会化和产业化，发展生态水泥是实施可持续发展战略的重要组成部分，是将各大城市建成生态化城市必不可少的重要环节。

2.生态混凝土产业

混凝土是各种建筑物、构造物的重要建设物资，其特点是用量很大，而且所建造的建筑物、构造物大多与自然直接融合在一起。可是，混凝土生产消耗大量的资源和能量，其主要原料水泥在生产时排放出大量CO₂，是造成地球温室效应的主要原因。每年还有大量的混凝土建筑物因各种原因要拆除，废弃混凝土又难以处理。此外，到目前为止，混凝土只是作为基础结构材料，用于道路、铁路、清污上下水道等构造物以及各种建筑物的建设，对自然循环、动植物、生物等的保护，自然景色的保护等考虑得很少，造成了与生态环境的不协调。在高度重视环境的今天，这些都是应该解决的问题。因此，兼顾优异的环境协调性和自然循环、生物保护等生态学问题的生态混凝土应运而生。

生态混凝土又叫绿色生态混凝土，是一类具有特殊的结构与表面特征，能减小环境负荷，适应生物生长，对调节生态平衡、美化环境景观、实现人类与自然的协调具有积极的作用的特种混凝土。目前生态混凝土的研究和应用主要在护堤（主要指道路、河流、大坝及蓄水池的倾斜面）、路面排水、植生、净化水质、降低噪声、防菌杀菌、吸收去除NO_x以及阻挡电磁波等方面，但研究和应用较为成熟的生态混凝土是透水混凝土路面、多孔植被混凝土护坡和多孔净水混凝土等。在生态混凝土的产业化方面，日本、美国和德国走在世界的前列。

（1）日本　1977年日本政府制定了《再生集料和再生集料混凝土使用规程》，1991年又制定《资源重新利用促进法》，规定建筑施工过程中所产生的建筑垃圾必须送往“再资源化设施”进行处理，将建筑垃圾视为“建筑副产品”，回收利用率已达到95％。在日本，透水混凝土已应用在停车场、公园、人行道、高速公路的中央分隔带及路肩等处。如五福公园和上野不忍池公园中铺有透水性道路，路面厚度70～20mm，水灰比约为0.35，使用的是5～13mm级配的碎石。为了美化环境，改善混凝土的色调，人行道所采用的透水混凝土面层一般铺有10mm厚的彩色混凝土；除了透水混凝土，多孔植被混凝土也在日本得到了应用。该类混凝土最早即起源于日本，日本于1994年5月在日本茨城县渡里地区那坷河河堤进行过一次用多孔植被混凝土作为护岸材料的试验工程，此试验工程成功地证明了多孔植被混凝土适用于河川护岸、植物生长等，具有良好的发展前景。2001年4月，日本“先端建设技术中心”制定了多孔植被混凝土河川护岸工法，以推进具有生态效应的多孔植被混凝土的应用进程。日本国内应用这种技术已经有数百个工程实例，普遍用来构筑堤坝、河岸、公路边坡等。

（2）美国　美国政府制定了《超级基金法》，规定“任何生产有工业废物的企业，必须自行妥善处理，不得擅自随意倾卸”。在美国，透水混凝土一般不含细集料，称为无砂混凝土。美国的佛罗里达州、新墨西哥州和犹他州已经将无细集料混凝土作为路面面层材料用于停车区路段。佛罗里达州Sarasota教堂停车场的路面混凝土由Ⅰ型波特兰水泥，粒径6～12.5mm的集料以及引气剂拌和而成。佛罗里达州的沿海地区共修建了53座透水混凝土停车场。

（3）德国　德国的每一个地区都有大型的建筑废物再加工综合工厂，仅在柏林就建有20多个，回收利用率达80％。目前在德国再生集料混凝土主要应用于公路路面，例如在德国Lower Saxong的一条双层公路就采用了再生集料混凝土，该混凝土路面总厚度26cm，底层混凝土19cm采用再生混凝土，面层7cm采用天然集料配制的混凝土。另外，德国联邦环境基金会总部的建筑也用了旧混凝土集料。德国有望将80％的再生集料用于10％～15％的混凝土工程中。

（4）中国　在21世纪初期，我国政府在《中国21世纪议程——中国21世纪人口、环境和发展白皮书》中，制定了长期的社会可持续发展战略，鼓励废弃物的研究和利用。将“建筑废渣综合利用”列入了1997年科技成果重点推广项目。国内青岛海逸景园、宜昌馨园等工程中均成功应用了再生混凝土，强度等级达到了C30。汶川地震都江堰灾区重建过程中，采用再生混凝土（C30）、再生砌块（MU10）建成了多栋示范建筑。上海市在世博会城市最佳实践区内的“沪上·生态家”案例中也采用了再生混凝土。北京建筑工程学院实验6号楼工程中使用了C30、C40全再生集料混凝土（即粗细集料均为建筑垃圾再生集料）。北京崇文区草场5条20号院改建工程、北京中国古陶瓷研究中心等工程中采用了北京一家建筑垃圾再生建材企业生产的再生集料砖和再生砂浆。邯郸市在大型公共建筑“邯郸市金世纪国际商务中心”建设中采用了130万块再生砌块，消纳建筑垃圾约8000t。2010年10月，武夷山市建溪三期防洪工程，防洪堤总长9.305km，堤体以土质为主，铺设生态混凝土10×10⁴m²，引进植生型、生态型混凝土作为迎水坡面护坡，施工情况良好，草的根系已穿透混凝土扎入堤内的土层中。经过一年多的时间观察，与长在正常土壤中的草本植物比较，完全没有区别，草根系依旧十分发达，没有出现因混凝土盐碱度处理不当而影响根系生长而枯死的现象，实现了预期的目标。

从目前的技术水平和工程应用经验来看，混凝土已经可以看作是我国的主要可再循环材料了。不过由于建筑垃圾再生建材利用技术水平在我国分布不均，尚未形成全国范围内的产业群体，尚处于局部推广阶段。预计近几年全国范围内将会有快速发展，尤其是在北京、上海、深圳等经济较发达且建筑垃圾排放量巨大的城市和地区发展会更快。

二、开发新能源的绿色建材产业

能源问题，特别是清洁可再生能源的开发利用问题，是世界各国十分重视的热点。太阳能发电、太阳能热能利用、潮汐发电，地热资源的开发应用，以及风力资源的开发利用等等都少不了特殊的建材。特别是太阳能发电和太阳能热能的开发利用更是引起各国的高度重视。随着技术的日新月异，现代绿色建筑将太阳能发电、热能利用与建筑的外墙材料、窗户材料、屋面材料和构件一体化，形成一种崭新的建筑材料，成为建筑材料整体的一部分，更是发展的趋势。

1.美国太阳能建材的发展

美国在开发利用太阳能光热和光伏发电，太阳能建材化、太阳能建筑一体化等方面在世界居于领先水平。太阳能住宅建筑一体化的设计思想是美国太阳能协会创始人史蒂文斯特朗在20年前倡导的。即不再采用屋顶安装一个笨重的装置来收集太阳能，而是将半导体太阳能电池直接嵌入墙壁和屋顶内。根据史蒂文斯特朗这一设计思想，后来，美国电力供应部和能源部合作推出太阳能建材化产品，如住宅屋顶太阳能屋面板、“窗帘式墙壁”等产品。

美国建筑学家设计了一幢新颖的太阳能住宅。采用了现代化的光电技术和多种新型建筑材料。该住宅安装了36块非晶硅光电池板，每块可产生50W电能，电池板与12个24V的蓄电池相连接。这些电池板产生的电能可以满足厨房设备、照明和其他家用电器的用电需求。1997年，美国实施“百万太阳能屋顶计划”。目标到2010年，要在全国的住宅、学校、商业建筑等屋顶上安装100万套太阳能发电装置，光伏组件累计用量将达到3025MW，相当于新建3～5个燃煤发电厂的电力，每年可减少CO₂排放量约351万吨，通过大规模的应用，使光伏组件的价格可从1997年的22美分/（kW·h）降到2010年的7.7美分/（kW·h）。2010年，美国参议院能源委员会又通过了“美国千万太阳能屋顶计划”。根据该计划，预计从2012年开始，美国将投资2.5亿美元用于太阳能屋顶的建设。从2013～2021年，每年扩大投资到5亿美元。预计到2021年，美国太阳能光伏市场总量将超过100GW。该计划既能保护环境，又能推动经济，并且促使全球范围内太阳能屋顶计划越来越流行。

2.欧洲太阳能建材的发展

自20世纪70年代开始研发太阳能技术以来，德国的太阳能工业发展十分迅猛。如今德国建造了世界50％左右的太阳能光伏设备，其全国光伏发电量占全世界光伏发电总量的55％之多，可以说是世界光伏产业的带头人。此外，美国的“百万太阳能屋顶计划”引发了世界范围内的类似的太阳能屋顶大规模安装活动。欧盟也制定了“百万太阳能屋顶计划”的框架，德国在欧盟的框架下发起了“十万太阳能屋顶计划”，该计划与上述法案几乎相继发布，配合得天衣无缝。德国居民在屋顶安装太阳能设备后，即可无投入地享受高额电价购买，政府并没有投入很多资金，却拉动了太阳能在德国的快速发展。该计划的顺利实施，奠定了德国在全球太阳能市场的强者地位。

法国国家实用技术研究所最近发明了一种建筑外墙玻璃兼作太阳能热水器的产品，这种一体化产品是一种双层中空玻璃，其中40％面积是透明的，余下的部分被盘旋状的可以通水的铜管及银反射管所覆盖，覆盖物位于玻璃内层。这种双层中空玻璃可以吸收太阳能，并利用它把水加热。对于一个大楼来说，仅仅利用建筑外墙玻璃，就能把热水问题解决，每年可以节省大量的电力和煤气。因此，具有很强的市场竞争力。

瑞士科学家发明了一种可利用太阳能发电的住宅用窗玻璃，其发电原理类似植物叶片的光合作用。这种玻璃的结构很像树叶，是夹心式的，含有捕捉光能的涂料及半导体物质。当光线激发涂料层中的电子，经过定向传递，便产生电流。其光电转化率为10％以上，可发电150W/m²左右，虽与普通太阳能电池差不多，但其成本只有太阳能电池的1/5，因此，有着很好的使用价值和广阔的发展前景。

2009年，希腊出台太阳能新补助方案并宣布了太阳能屋顶计划，屋顶计划目标为无期限下超过750MW的装机质量。2010年，瑞典公司SolTechEnergy推出一种新型环保太阳能建材——透明玻璃瓦。这种透明玻璃瓦主要由普通透明玻璃和黏土做成，可双弯曲，与传统的建筑标准是一致的，重量也跟普通瓦片相同，但寿命要比传统瓦片长，既抗紫外线，又具有高耐腐蚀性。阳光透过玻璃瓦片照射到特殊的热吸油毡上形成空气层，SolTech系统中换热器将热空气流和热液体产生的热能，转化为电能储存在蓄电池内，从而给房屋供暖。正常气候条件下，每10ft²（1ft²=0.092903m²）可产生350kW·h的热量。这种瓦片的好处在于冬季时可产生更多的能量，只要安装时考虑好太阳光入射的线角度就可以了。

3.日本太阳能建材的发展

日本是自然资源极其匮乏的经济大国，非常重视太阳能等可再生能源的发展，用新能源替代传统能源是举国上下的共同愿望和追求。政府颁布各种政策和法令全力支持太阳能等新能源的发展。截至1993年，包括太阳能在内的新能源消费量约占全日本能源消费总量的3％。到2010年，太阳能发电量达到482万千瓦（为1999年的23倍）。2012年年底，九州4家大型太阳能电池生产企业年产能合计达到1375.5MW（1MW=1×10⁶W），相当于2008年产能（约127.5MW）的10倍。2013年，日本光伏市场预计全年安装总量可能在5GW左右（彭博新能源财经一份报告预计2013年日本的光伏安装量将高达6.1～9.4GW）。

如美国、德国以及其他国家一样，日本也为推广太阳能而在全国启动了“日本新阳光计划”。该计划承诺：对于参加在住宅上安装太阳能发电设备的居民，给予安装设备成本50％的补贴，补贴分10年递减。这种高额的补贴极大地促进了日本居民安装太阳能发电设备的意愿，在活动开启之后，无论是太阳能电池的生产，还是光伏发电的电量，都以每年60％以上的速度猛增，同时居民太阳能使用率也逐年增加。日本政府还采取了同样的低息贷款优惠、税收返还等措施，鼓舞了企业对太阳能光伏技术的开发。

这些措施的合理运用使得日本从2000年开始太阳能的发电量就一直居世界首位，不但借助太阳能解决了能源问题，还出口最新的技术和产品，广销全球。目前，太阳能光伏组件产业世界前10大厂商有4家在日本，并且现阶段日本的太阳能企业掌握着世界上大部分的太阳能专利。

4.我国太阳能建材的发展

我国太阳能建材经过近20年的努力，获得了可喜的发展。到2004年年底，太阳能热水器年生产能力达到1350×10⁴m²，利用量达到6500×10⁴m²，占全球安装量的60％，居世界首位，并出口30多个国家和地区。太阳能光伏发电约达6.5×10⁴kW，解决了700多个乡镇，约300万偏远人口的基本用电问题。如西藏已建成近400个县级和乡级太阳能光伏电站，总装机容量达近8000kW，成为我国集中型光伏电站最多的省区。近年来，在科研开发、住宅小区大面积推广应用、太阳能建材化、太阳能与建筑一体化设计等方面都取得了一些成绩。

2005年6月，上海的“十万太阳能屋顶计划”拉开了国内光伏建筑大规模应用的序幕，推出一系列绿色电力机制，由单位和个人自愿认购绿电，所得绿电费用专款专用，发展上海绿电事业。截至2007年6月9日，上海已有5138户居民认购，认购总量77×10⁴kW·h。此外，还有22家单位认购了总共1476×10⁴kW·h绿电。

我国山东皇明太阳能集团推出名为“龙光1号”建筑一体化光伏组件，在2005年10月上海举行的第十五届国际光伏科学与工程大会上受到国内外专家的关注。“龙光1号”既是光伏发电组件，又是一种全新的中空、透明、节能建筑材料。作为实用价值极高的现代化建筑构件，可广泛应用于玻璃幕墙、建筑物屋顶（相当于瓦）、门窗玻璃，制成融采光、发电于一体的光伏瓦天窗、屋顶、门窗等，结束了常规光伏组件在建筑物上悬挂安装的历史。应用该产品的建筑不仅自己会发电，还可以任意拼接成各种图案，实现了光伏发电与建筑物的一体化，提高了光伏电池组件的功率和寿命，使电池组件大规模应用于现代化建筑成为可能，为我国光伏产业市场化推广拓宽了道路。

北京清上园为北京第一个全部使用太阳能热水器的板式小高层建筑住宅小区，全小区共519户，每户阳台护栏外都安装了由山东澳华电器有限公司生产的“澳华·维丽亚”牌阳台壁挂式太阳能热水器；阳台内分户墙壁上安装着与电热水器一模一样的分体式水箱，管道经地下直通卫生间，业主只需轻轻扳动把手，70℃左右的热水便顺畅流动，即可轻松洗浴。此系统还配有电辅助设施，无论在春夏秋冬，还是雨雪天气都可正常使用，实现了自动控制，恒温出水，达到了安全、舒适、节能的目的。据初步估算，通过利用太阳能采暖器，每年可节省近600kW/m²电能。

浙江舟山凤凰岛置业发展有限公司，将投资630万元，在舟山建一座浙江省第一个太阳能中央空调。太阳能空调是利用太阳能为能源，溴化锂制冷机用水做冷媒，整机没有任何氟利昂类化学产品，达到完全无污染和接近零运行费用。尽管投资成本比使用油、煤等能源的中央空调要增加5倍多，但运转5～6年就可收回投资。

安徽应天新能源有限公司采用中国科技大学陈应天教授发明的专利技术，将投资2000万元，在蚌埠建成亚洲最大的1.25MW太阳能发电示范推广站并与蚌埠电网并网。在上海莘庄工业区上海市建筑科学院科技发展园区内，新建成的“零能源”生态建筑示范工程，为1幢生态办公示范楼（1994m²，已于2004年6月竣工并投入使用）及2幢生态住宅示范楼（640m²，于2005年8月竣工）。生态住宅示范楼实现了“零能耗建筑”、“资源高效循环利用”、“智能高品质居住环境”三大技术目标。集成应用了太阳能光伏发电（3kW）并网系统，太阳能景观灯、庭院灯、太阳能热水系统等太阳能技术，项目总体达到国际先进水平。

中国工程院院士、清华大学江亿教授设计的清华大学超低能耗示范楼，造价2000万元，为总建筑面积3000m²的五层小楼。由于采用相变地板、镀膜玻璃、真空玻璃、遮阳装置等多种新型建材和近百项新型技术，致使整座大楼的围护结构能耗仅为常规建筑物的10％，基本实现零采暖能耗，其中也采用了多种太阳能建筑技术。

中国首座太阳能综合利用示范搂在北京奥运公园东侧建成并成功运行。该楼屋顶一个紧挨一个排列着太阳能真空管集热器和光伏电池板，朝南的墙面檐口为光伏电池板所覆盖。楼内所有管线流动的热水、冷气、电流等，都由太阳能转化而得。

截至2008年年底，我国太阳能热水器总集热面积运行保有量约1.35×10⁸m²，年生产能力超过2500×10⁴m²，较2007年增长10％，目前太阳能热水器使用量和年产量均占到了世界总量的一半以上。截至2010年有1300多家有一定规模的太阳热水器生产企业。尤其是我国自主创新的真空管热管技术，技术水平居于世界领先地位，真空管热水器在我国得到广泛应用，年产量超过1600×10⁴m²，占世界真空管热水器市场的90％以上。同时真空管热水器以其优良的性能，出口亚洲、欧洲、非洲等几十个国家。截至2011年3月份，国内的光伏玻璃生产线共有41条，日熔量达到8000t，折合年产量约13560×10⁴m²。但是目前的有效产能不超过8000×10⁴m²。有效产能之所以很低，主要原因是几条熔化量大的生产线基本上是近期刚刚点火，尚处于设备调试和磨合过程之中，尚未形成有效产能。

我国政府十分重视太阳能、风能等可再生能源的发展，根据国家发改委的规划，到2020年，我国太阳能等可再生能源在一次能源消费结构中的比重将由目前的7％左右提高到15％左右，其中太阳能热水器集热面积由目前的6500×10⁴m²到2020年将达到3×10⁸m²，年替代石化能源约4000×10⁴t标准煤；太阳能光伏发电由目前的6.5×10⁴kW，到2020年达220×10⁴kW。届时，太阳能、风能、水电、沼气等可再生能源，将为缓解能源短缺和节能压力做出巨大贡献。

三、改善居室生态环境、提高生活质量和健康水平的绿色建材产业

居室内的潜在污染物质有化学物质、放射物质、细菌等生物性物质。一方面，某些装修材料由于生产过程中引入了大量的化学成分，会在室内装修后的很长时间内缓慢释放到空气中，造成人们眼鼻不适、头疼、疲劳、恶心，严重的甚至会致癌；另一方面，随着工业的不断发展，噪声、电磁辐射、光污染等越来越多地影响着人类的居室环境，室内环境污染的控制刻不容缓。从20世纪80年代起，“绿色房屋”、“生态房屋”等在世界各地不断兴起，这些建筑往往都采用了先进的健康功能材料来营造清洁的室内环境，达到了建筑、人与自然的和谐统一。

健康功能材料是指对人体或环境具有积极意义的某种特殊功能材料，应具有抗菌、辐射红外线、释放负离子等功能。健康功能材料大致经历了两个发展阶段，第一阶段为抗菌、净化材料，具有抗菌、净化空气、防污染的功能。主要产品为涂料、玻璃、陶瓷材料的表面涂层。第二阶段为功能性材料，与前代环保型涂料相比，增加了一些健康功能，如具有自动调节室内温度、湿度、光线等，这些功能一般是以新型材料制备建材而得以表现的。目前国内外均有相应新型健康功能材料上市出售。

1.抗菌材料产业

抗菌材料是通过添加具有抗菌功能并能在材料中稳定存在的抗菌剂，经一定工艺加工后，制得具有抗菌和杀菌功能的材料，其既不污染环境，又能长时间保持抗菌和杀菌功效。目前抗菌材料所用抗菌剂主要有天然抗菌剂、有机抗菌剂和无机抗菌剂三大类。无机抗菌剂是利用银、锌、铜等金属及其离子本身所具有的抗菌或杀菌的能力，通过物理吸附、离子交换和多层包覆等方法，将银、锌、铜等金属及其离子负载于沸石、磷酸盐等多孔材料上，经加工制得的一类抗菌剂。国内外研究较多的无机抗菌材料具有广谱的抗菌作用，应用前景广泛。无机抗菌材料可分为光催化抗菌材料、含金属离子的抗菌材料、金属氧化物抗菌材料以及稀土激活保健抗菌材料。

（1）抗菌卫生陶瓷、抗菌釉面砖　日本TOTO公司的光催化银系抗菌面砖，荧光灯下1h抗菌率为97％；NIAX（伊奈）开发的抗菌陶瓷是用釉中外加含银抗菌陶瓷粉的方法烧制而成的。广东佛山园林陶瓷厂与中国建材研究院在国内首次采用釉中添加无机保健抗菌剂生产抗菌釉面砖，解决了表面质量问题，开始批量生产，生产成本只提高1％～2％。

（2）抗菌、除臭、防污涂料　国际上涂料技术向低环境负荷、高功能化和复合化方向发展。要求涂料的生产和使用过程中环境负荷为最小、有机挥发物（VOC）为最小并对健康环境有贡献。世界各国都在研究同时具有防菌、抗菌、除臭以及防污等各种功能的多功能涂料。早期的防霉抗菌涂料使用的是有机防霉剂，这些抗菌剂具有对人体有害、有效期较短等致命的缺点。1994年以来出现了无机抗菌剂，日本品川（株）研制的无机抗菌剂首先用于涂料，后来又研制了防污涂料。山田善市等人采用银的铵络合盐对膨润土中的碱金属离子进行离子交换达到了较好的抗菌效果。日本Sinanen Zeomic公司研制的载银沸石抗菌剂对各类细菌和真菌类最小抑菌浓度（MIC）分别为62.5～500mg/L和500～1000mg/L。日本住友水泥（株）研制的防污涂料采用Ag3PO₄型抗菌剂，采用无机-有机复合的方法。涂料表面硅氧烷结合，提高了密度和硬度，提高了表面亲水性以及降低电阻率及防止静电作用等。日本涂料（株）开发的防霉涂料DN以及消臭涂料，消臭剂主要由氧化物组成，可消除臭味和甲醛等有害气体，同时可消除涂料本身排放的有害气体。上述涂料主要用于医院、公共场所、卫生间和厨房，可有效抑制霉菌的生长，也可除臭、防污自洁。

（3）抗菌自洁玻璃　抗菌自洁玻璃是采用目前成熟的镀膜玻璃技术（如磁控浇注、溶胶-凝胶法等）在玻璃表面覆盖一层二氧化钛薄膜。这层薄膜在阳光下，特别是在紫外线的照射下，能自行分解出自由移动的电子，同时留下带正电的空穴。空穴能将空气中的氧激活变成活性氧，这种活性氧能把大多数病菌和病毒杀死，同时还能把许多有害的物质及油污等有机污物分解成氢气和二氧化碳，从而实现了消毒和玻璃表面的自清洁。

2.调温、调湿材料产业

（1）调温材料　储能调温建筑新材料是将相变储热技术用于建筑节能领域产生的新型材料，这种新型材料可以根据环境温度的变化在一定的温度范围内自动储存和释放可观的潜热，减小室内温度的波动幅度，提高室内热舒适性。储能调温建筑材料可用于墙体、墙板、地板以及家具材料，在冬季晴朗的白天可以储存太阳热能以备夜晚采暖之需；在夏季可以吸收室内多余的热量，防止室内过热，达到节约采暖和空调能耗、减少温室气体排放的目的。相变储热技术应用于建筑领域始于1982年，由美国能源部太阳能司发起，1988年起由美国能量储存分配办公室推动此项研究。经过30多年的发展，相变储热技术开始转入大规模商业化应用，成熟的PCM单体产品（如石蜡、脂肪酸、多元醇、水合盐等）、PCM复合材料产品（如PCM石膏板、PCM水泥砌块、PCM砂浆、PCM储能材料、PCM有机涂料、相变储能遮阳板、相变储能墙板、相变储能地板、相变储能天花板等）和设备（如电加热定形相变材料辅助采暖系统、屋顶及墙体内PCM辅助通风系统、PCM热控制单元等）相继出现，储能调温建筑材料的产业化进程步入正轨。建材用调温材料中，最重要的是相变温度在22～25℃范围内的材料，因为该温度范围被广泛认为是建筑墙体和被动式供冷系统（利用夜间的自然冷量）的合适工作温度。表2.8列出了近年来国外市场上一些典型PCM产品的热性能。

在应用方面，储能调温石膏板、储能调温混凝土一般做成板状或空心砌块直接用于建筑墙体。美国Los Alamos国家实验室（Los Alamos National Lab）的计算结果表明，使用相变墙可使建筑的逐时负荷均匀化，减少空调设备的初投资和运行费用。德国巴斯夫股份公司（BASF）研制的相变砂浆含10％～20％（质量分数）的微胶囊化相变材料，用这种砂浆抹于内隔墙，每平方米墙面含有750～1500g石蜡，每2cm厚的石蜡砂浆蓄热能力相当于20cm厚的砖木结构墙。该砂浆已用于德国建筑节能工程中。Neeper等将石蜡和脂肪酸添加到石膏板中，在不影响其使用性能的情况下，相变储能石膏板的储热能力较普通石膏板提高了10倍。1996年，德国莱比锡材料研究与测试中心将相变材料包裹在微胶囊中，制成微囊型相变材料。每平方米膜材料中掺入40g微囊型相变材料，膜材料的综合保温能力大约增加4倍；每平方米膜材料中掺入90g微囊型相变材料，膜材料的综合保温能力大约增加8倍。1999年，美国俄亥俄州戴顿大学研究所成功研制的用于建筑保温的固液共晶相变材料，其固液共晶温度是23.3℃，当温度高于23.3℃时，晶相熔化，积蓄热量。一旦气温低于这个温度时，结晶固化再现晶相结构，同时释放出热量。在墙板或轻型混凝土预制板中浇注这种相变材料，可以保持室内温度适宜。加拿大康考迪亚（Concordia）大学建筑研究中心用49％丁基硬脂酸盐和48％丁基棕榈酸盐制备出相变储能墙板比相应的普通墙板的储热能力增加10倍。

瑞士的建筑师Dietrich Schwarz设计并申请了“神奇玻璃”的专利，并于2001年前后安装在了一面向阳的玻璃墙上。太阳光被玻璃墙吸收，转化为热量使PCM熔化，在完全熔化之前，墙体的温度保持在PCM的相变温度27℃附近。达50℃时，4cm厚的PCM玻璃墙储存的热量相当于30cm砖墙可储存的热量。晚上自然冷却或阴天时，温度又可维持在27℃附近，墙体在一个小的温度范围内释放储存的热量。保温良好时，可避免热量向外界散失。在夏季或太阳光强烈时，为避免模块化PCM墙过热，高于40℃的太阳直射光被玻璃三棱镜反射回去，不能被吸收。由于PCM玻璃的光学特性，玻璃墙是半透明的，可透过太阳光。墙体蓄热量越大，其导热性就越好，如今的“神奇玻璃”幕墙可满足供暖、透光和室内装修等多方面的要求。此外，用含相变材料的微胶囊制备涂料，或用多孔超细材料作为涂料的主要填充介质制备涂料，可以用来提升老房屋的储热能力，有利于相变储能建筑材料的推广使用。中国建筑材料科学研究院与北京首创纳米科技有限公司利用多孔超细SiO₂等材料复合作为隔热涂料的主要填充介质，联合开发出低成本、高隔热性的涂料。

（2）调湿材料　调湿材料是指不需要借助任何人工能源和机械设备，依靠自身的吸放湿性能，感应所调空间空气温湿度的变化，从而自动调节空气相对湿度的材料。调湿材料对节约能源、改善环境舒适性、促进生态环境的可持续发展等具有重要的实际意义。20世纪80年代起，日本成为最早开发和发展调湿材料产品的国家，成果覆盖文物保存、纺织、化工、建筑材料等多个领域。继日本之后，西班牙、德国等西方国家也先后展开了对调湿材料的研究。我国潮湿地区年平均相对湿度在70％～80％，有时高达95％～100％，北方干燥时期的相对湿度甚至可以达到10％以下。这些地区的建筑要达到室内环境的舒适要求，就需要采取高效的方法解决相对湿度带来的室内环境质量问题。因此，近10年来我国相继开展了一些有关调湿材料的研究工作，大多集中在硅胶、高分子聚合物、无机矿物质以及复合材料上。但由于调湿机理的复杂性，这方面的研究进展缓慢，某些调湿产品存在制造工艺复杂、生产成本高、湿容量过小、调湿速度慢等缺点。因此，工艺简单、生产成本低廉且调湿性能优良的调湿材料，成为目前调湿材料研发的主要方向。

在应用方面，典型的建筑用调湿材料有硅胶、天然沸石、硅藻土等，相关产业以日本最为发达。硅胶是一种具有多孔结构的无定形的二氧化硅，其孔径一般为15～20nm，有效面积可达700m²/g，对极性分子（水分子）的吸附能力超过对非极性分子（如烷烃类）的吸附能力，且吸附可逆。硅胶能吸收重量为其自身重量50％的水分。硅胶虽然是一种公认的最有效的湿度控制剂，但由于其在水的吸附与解吸循环中呈现较严重的滞后现象，使其应用受到很大的限制，目前人们正致力于研究一种具有吸湿容量大和响应速度快的特种硅胶。美国W.P.Crace公司生产的中等密度硅胶、规则密度硅胶都具有较高的吸湿容量。沸石方面，日本已经开发出多种以天然沸石为原料的板状吸放湿建材。例如，町长治等将30％的天然沸石与水泥及纤维混合，发泡成形后在高压蒸汽中养护成“A型沸石板”。木村启一等开发出“B型沸石板”，将天然沸石的量增加到60％，与水泥及纤维混合后在室温下养护而成。寒河江昭夫等以天然沸石为原料，将其研磨成细小颗粒，与灰浆混合调制，开发出了一种称为“沸石灰浆护墙板”的新型调湿材料。硅藻土是由浮游生物硅藻在地层中沉积而成，将硅藻土按一定工艺加工，就可以制成各种形状的调湿材料。目前，国内外均已开发出硅藻土系调湿板材或调湿纸。硅藻土调湿材料的调湿性能略低，但其具有较好的杀菌、脱臭、绝热、吸音等功能。

复合调湿材料是将上述不同类型的调湿材料与其他无机、有机材料经反应或混合后制得。针对上述单一调湿材料难以同时满足高吸湿容量、高吸（放）湿速度要求的现状，近年来人们开始着手将上述不同类型的调湿材料进行复合，或与其他无机材料反应混合制成复合调湿材料，如无机盐/有机高分子、无机物/有机高分子、多孔调湿陶瓷、生物质类等复合材料，使材料的吸湿容量和吸（放）湿速度得到大幅度地提高。比较常见的有吸水性树脂与无机填料的复合，这样使聚合物内部离子浓度提高，增大了聚合物内外表面的渗透压，加速聚合物外表面水分进入内部，且使原聚合物规整表面变得疏松，增大了调湿材料与空气中水蒸气分子的接触表面。复合调湿材料不仅吸湿速度增大，而且放湿速度也得到很大的提高。美甘纯一等将高分子树脂与无机材料复合制得复合型调湿剂调湿时间短，并能恒湿于43％的相对湿度。