塑料—节约能源开发可持续发展能源的功臣
作者：张玉川
中国近年经济蓬勃发展，但是在能源利用效率方面的进步比较慢，前期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。2004年中国消耗了全世界7.8;/%的石油，31%的原煤，而实现的GDP只是全世界的4.1%。规划到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。 大量的能源消耗还带来严重的环境问题。我国的能源消耗总量位居全球第二位，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已日益受到国际的关注。 现在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，首先是要节能。近年发布的《国务院关于加强节能工作的决定》《国务院节能减排综合性工作方案》明确规定节能目标，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。在推动节能中塑料的发展和应用已经做出了非常突出的贡献，并且今后必然会发挥更加重大的作用。 1对建筑节能的贡献
建筑耗能目前约占全社会终端能源消耗的1/3，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。我国气候的特点是四季分明，大部分地区冬冷夏热，随着生活水平的提高，采暖和制冷的能耗增长很快。过去国内只有北方严寒和寒冷地区有采暖，夏季也很少使用空调。现在冬季要采暖夏季要空调已经相当普遍，所以建筑业能耗在社会总能耗的比例在逐年上升。现在不少城市在冬夏两季形成用电高潮，甚至要限制工业用电来保居民用电。 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。根据建设部调查，因为我国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3-4倍。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。我国‘建设事业“十一五”规划’要求新建建筑严格实施节能50％的设计标准，有条件的大城市和严寒、寒冷地区启动节能65％的新建建筑节能设计标准，同时大力开展对既有居住和公共建筑的节能改造。在全国空前的‘建筑节能热潮’中发展和应用建筑用塑料受到了广泛的重视： 1-1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。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。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。例如一层40毫米的聚苯乙烯泡沫塑料EPS板的隔热效果相当于860毫米厚的砖墙，而每平方米40毫米EPS板的重量不到1公斤。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板。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。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。现在到北京等地的建筑工地上常常可以看到外墙贴满的白色EPS板的建筑，这种冬暖夏凉的建筑被戏称为‘穿棉袄的建筑’。 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。 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，用量最大的是泡沫塑料和钢板复合的‘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。 在建筑耗能中采暖和制冷时通过门窗失的能耗也占不小比例。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。因为构成塑钢门窗的聚氯乙烯型材是中空多腔结构，保温性能优越。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%。在政府的鼓励和支持下，我国塑钢门窗发展非常迅速，在新建筑中采用塑钢门窗的比例已经超过30%。目前我国门窗用塑料型材的年产量已经超过200万吨。 1-2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适合或者需要采用塑料制品。 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。目前我国每年铺设地板采暖的面积已经达到近1亿平方米，使用管道近5亿米。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温度的空调系统。新系统同样有不少优点，可以更加节约能源。 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。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。需要配套大量塑料管道。 1-3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300万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。 2对其他节能的贡献
现在社会的特点是大量运用各种交通工具：车辆，船舶、飞机等，这些交通工具的能耗和其本身的重量密切相关。采用性能重量比大高，容易成型加工的塑料可以显著地节约能耗。（大部分塑料的比重在1左右，而钢铁的比重超过7。） 我国迅猛增加的汽车对于能源的需要已经形成很大的压力，节能的措施之一是更多地采用更轻的塑料件。据报道，汽车每减少重量10%，油耗可以降低8-10%。现代的汽车上已经大量采用各种塑料和增强塑料件，如仪表板、保险杠、油箱等。按照我国汽车工业“十一五”计划到2010年我国汽车产量将接近1000万辆，保有量将达到5300万辆，平均每辆轿车塑料使用量将达到130-135公斤。预测汽车工业每年用塑料量将达到120万吨！ 在每个领域都可以看到发展和应用塑料对于节能的贡献。除了因为重量轻以外，还常常源于塑料独特的其他优越性能，如抗磨损，耐腐蚀等。因为使用寿命长就是节能。例如：石油开采业的输油注水管道过去都采用钢管，因为钢管耐腐蚀性差使用寿命低。根据胜利油田管理局调查，一般钢管在投产4-5年后就因为腐蚀需要更换。近年我国已经越来越采用各种增强塑料管，包括玻璃钢管和增强复合塑料管RTP。又如：我国石油抽提泵的井管采用抗磨损优异的超高分子量聚乙烯UHMW-PE衬管以后使用寿命可以提高几倍。这样的实例举不胜举。 总之，塑料是中国现代化的功臣，是实现民富国强的功臣，塑料的速发展和广泛应用应该得到社会的鼓励，得到国家的支持，得到传媒的肯定。
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