2020年度湖南省科學技術進步獎擬提名公示項目
一、項目名稱：綠色低碳裝配式建筑集成制造與低耗運營關鍵技術二、申報單位：湖南工程學院
三、提名意見
裝配式建筑是我國大力支撐與發展的重點研究領域，裝配式建筑“綠色低碳”化發展目前還存在諸多難題亟待解決。該項目通過多年技術攻關與產業實施，在資源再生型環保建材制備關鍵技術、高集成度裝配式建筑構件制造與安裝關鍵技術以及建筑能耗評估與節能關鍵技術三個方向取得了系列成果：發明了建筑垃圾/工業固廢梯級處理工藝；完善了自保溫裝配式建筑構件基礎材料制備技術；提出了無損性構件性能預測方法；解決了裝配式建筑構件的自保溫問題；實現了結構、管線、保溫、裝飾等高集成度構件的優化設計。發明了新型的裝配式預制PC衛生間結構體系；提出了共軸承插技術；形成了一套高效的制造、運輸與安裝工藝；提出了基于建筑能耗多維數據分項細化處理方法；開發了在線監測平臺；形成了區域性建筑能耗水平評估方法；提出了微通道背板熱管空調系統。相關成果的產業化順利實施，完成了建設年產30萬噸梯級固廢處理生產線、年產50萬噸GZ多用途干混砂漿生產線、年產20萬立方的生產線建設，近三年總產值突破30億元。該項目的成果為推進我國裝配式建筑的“綠色低碳化”發展提供了強有力的技術與產業支撐。技術成果先進、產業化應用廣泛、經濟和社會效益顯著。
同意提名湖南省科學技術進步獎二等獎。
四、項目簡介
本項目以裝配式建筑“綠色低碳”化發展為目標，通過對固廢利用、系統集成制造、建筑能耗評估與節能技術三個方面的存在的技術難點開展研究，取得的技術創新主要體現在：
①開發了固廢材料（以鋼渣為例）梯級處理工藝，可獲得鐵渣、鋼渣砂、鋼渣粉等分級產品。其中鋼渣微粉7天活性指標高于標準值6%，28天活性指標高于標準值2%，流動度高于標準值5%，其中三氧化硫僅為0.27%，遠低于標準值（4%）。
②開發了鋼渣自保溫裝配式建筑材料生產工藝，鋼渣/礦渣等固廢利用比例高達65%，抗壓強度及保溫性能均高于國標值（平均導熱系數低于標準值12.5%，平均抗壓強度高于標準值9.4%）；
③發明了從轉爐渣中提取鐵粉的方法，使廢渣中鐵含量顯著降低，鐵渣重新返回鋼廠煉鐵，實現了鋼渣利用率的最大化。
④建立公共建筑能耗監測體系，該技術通過對能耗監測數據的多維關系進行分析提出了一種新的能耗計量分項細化處理方法，根據監測數據實現了區域性（以湘潭市為例）全年/季節單位面積日均綜合/分項能耗水平的預測。
⑤發明了新型的預制PC衛生間-共軸承插型預制一體化衛生間，在單一類型構件上實現了結構、管線、保溫與裝飾一體化，在抗沖擊性（5次抗沖擊試驗后，板面無裂紋）、防水性（閉水/淋水試驗無滲水、濕潤現象）及抗壓性（抗壓強度平均值大于等于1.15fcu,k，最小值大于等于0.95 fcu,k）等方面具有突出的性能表現。
⑥提出了共軸承插技術，提高了預制一體化構件安裝的快捷性及連接的可靠性，確保了構件的整體性能；一體化集成生產、運輸、安裝的建造工藝，節約了資源，縮短了工期；
⑦研發了微通道背板熱管空調系統，掌握了不同環境因素對系統換熱性能的影響規律，揭示了系統的最佳充液率范圍（65%～75%），建立微通道背板熱管系統穩態模型，提出了系統性能優化方法。
創新點①、②、③技術成果在湘潭玉峰新材料科技有限公司實現轉化，建設完成年產50萬噸的生產線，實現了鋼渣100%的綜合利用，近三年直接產值達1.5億元；創新點④在湘潭綜合保稅區服務中心辦公樓、三間興城培訓中心、湘潭市昭山兩型產業發展中心、湘潭縣檔案館、韶山市住建局辦公樓共5項目中應用，直接產值為79.68萬元，項目實施帶來的直接節能效益達到6.2萬千瓦時電力，減少6.182噸CO2排放；創新點⑤的技術成果在湖南恒運建筑科技發展有限公司實現轉化，建設完成20萬立方的裝配式構件生產線，近一年產值達到0.76億元。基于創新點⑥的裝配式建筑安裝技術在湖南省第三工程公司的多個工程項目中被廣泛應用，近三年形成的間接產值高達28.3億元。
五、客觀評價
（1）科學技術成果評價報告：2019年湖南省建筑科學研究院對本項目“共軸承插型預制一體化衛生間研發與應用”技術開展了評價，評價專家組成員朱曉鳴（中機國際工程設計研究院）、江山紅（中國輕工業長沙工程有限公司）、廖序（湖南省住房和城鄉建設廳）等教授/高工一直認為該項目：①研發了預制整體衛生間結構體系，通過共軸承插技術設計，提高了預制一體化衛生間安裝的快捷性及連接的可靠性，確保了衛生間的整體性能、保溫性能及裝飾功能，符合裝配式建筑發展政策導向；②研發了共軸承插型預制一體化衛生間集生產、運輸、安裝的施工工藝，節約了資源，縮短了工期，保證了質量；③提出了一種衛生間多重防水體系，通過了整體底盤與沉箱板防水層及防滲漏輕骨料混凝土結構等組成多重防水系統，解決了衛生間滲漏問題；④深入研究了輕骨料混凝土配置，確保了輕質骨料混凝土的強度及抗滲等級；⑤研制了一種共軸承插型預制衛生間模具及混凝土布料器，提高了混凝土成型的質量及模具拆卸的效果，以及混凝土布料的均勻性；⑥采用BIM技術對共軸承插型預制整體衛生間進行正向設計，為設計進一步優化提供了條件。該技術的應用，改變了衛生間傳統的現場澆筑、二次裝修帶來的環境污染和資源浪費等問題，經濟和社會效益明顯，達到國內同類技術研究的先進水平。
（2）產品性能檢測報告
①根據湖南省建筑材料質量監督檢驗授權站對鋼渣梯級利用產品“鋼渣微粉”、“GZ高性能復合料”和“干混砂漿”檢驗結論，鋼渣微粉與GZ高性能復合料的活性指數、流動度比、放射性等指標以及干混砂漿的表觀密度、保水率、凝結時間、2h稠度損失率、28h抗壓強度及抗凍性能等指標均為合格；②根據湘潭市建筑設計院對“共軸承插型預制一體化衛生間”抗壓強度檢驗結論，其設計強度等級分別達到114.8%與121.2。（見附件材料評價證明2.2-2.4）
（3）用戶使用報告
①本項目研制的“固廢材料梯級利用技術”所生產的鋼渣微粉、預拌砂漿以及高性能復合料供應中國水利水電八局、蘇中建設集團有限公司等大型國有企業，直接應用于我國中南五省各大建筑工程項目中，受到了用戶的高度評價：與傳統的同類建筑材料對比，產品性能穩定、環保性能良好。②本項目研制的“一體化集成裝配式構件技術”所生產的預制衛生間、預制樓梯、PC空調板等產品在恒大集團、嘉樂置業、宏林建設工程集團等大型房地產企業的多個工程項目中得到應用，產品受到了廣泛好評：建筑構件質量可靠、性能優越，在運輸、施工、安裝過程中節約了大量的人力資源，顯著縮短工期，構件自保溫體系可顯著減少建筑能耗，有利于我國裝配式建筑節能減排事業的發展。
（4）省科技主管部門對項目的驗收意見以及學術論文發表情況
項目研究成果在《applied science》、《applied thermal engineering》、《新型建筑材料》等國內外重要期刊上發表學術論文20余篇。湖南省自然科學基金項目“湘潭地區居住建筑圍護結構熱工性能研究”（2016JJ5011）及“相對濕度對碳納米管/二氧化鈦/殼聚糖光降解室內 VOCs 的研究”（2015JJ2065）均為同意驗收。
六、推廣應用情況：
項目組研發的各項技術都已實現成果轉換，其中固廢再生技術建設了年產30萬噸梯級固廢處理生產線、建設了年產50萬噸GZ多用途干混砂漿生產線；高集成度預制技術，完成了年產20萬立方的生產線建設；產品廣泛應用于住宅、學校、辦公等各類工程建筑中，直接產值高達30.58億元，實現經濟效益4.85億元。
主要應用單位情況表
| 應用單位名稱 | 應用技術 | 應用起止時間 | 應用單位 聯系人/電話 |
應用情況 |
| 湘潭玉峰新材料科技有限公司 | 固廢材料梯級處理工藝、轉爐渣中提取鐵粉的方法 | 2016年01月 -目前 |
何文科/15073205333 | 產業化實施4年，近三年效益14012萬元 |
| 湖南恒運建筑科技發展有限公司 | 鋼渣自保溫裝配式建筑材料生產工藝、預制PC衛生間-共軸承插型預制一體化衛生間 | 2018年01月-目前 | 莫瑞泉/0731-5862784 | 產業化實施1年，近一年效益7679.4萬元 |
| 湖南省第三工程公司 | 高集成度預制PC技術、共軸承插安裝技術、固廢再生型建筑材料 | 2016年6月 —目前 |
戴習東 /18874545462 |
產業化應用4年，近三年效益28.412億元 |
七、主要知識產權和標準規范等目錄
| 知識產權（標準）類別 | 知識產權（標準）具體名稱 | 國家 （地區） |
授權號（標準編號） | 授權（標準發布）日期 | 證書編號 （標準批準發布部門） |
權利人（標準起草單位） | 發明人（標準起草人） | 發明專利（標準）有效狀態 |
| 發明專利 | 從轉爐渣中提取鐵粉的方法 | 中國 | ZL.201610767270.4 | 2018.09 | 國家知識產權局 | 湘潭玉峰新材料科技有限公司 | 何文科 | 有效 |
| 發明專利 | 多功能腳手架立桿底座及其制造工藝 | 中國 | ZL201210209143.4 | 2015.05 | 國家知識產權局 | 湖南省第三工程公司 | 馬正春、馬上奇、劉恒、戴習東、胡翔華、周遠軍、馬文生、馬女卓、馬川林、劉銘 | 有效 |
| 發明專利 | 一種混凝土工程型腔膜氣囊及其制造方法 | 中國 | ZL20141062767.0 | 2016.08 | 國家知識產權局 | 湖南恒運建筑科技發展有限公司 | 張朝利、姚劍、趙振和、康廣鵬、趙善財 | 有效 |
| 發明專利 | 一種新型平鋪式生態護坡 | 中國 | ZL201721669766.4 | 2018.06 | 國家知識產權局 | 湖南恒運建筑科技發展有限公司 | 黃亮，曹強，莫瑞泉，焦喜霞，馮廣，曹佳琪。陳紅波。鐘漢 | 有效 |
| 發明專利 | 干衣機及其控制方法 | 中國 | 201410725581.5 | 2016年8月 | 國家知識產權局 | 湖南工程學院 | 劉向龍、饒政華、胡雪姣、黎雄 | 有效 |
| 實用新型專利 | 余熱回收系統 | 中國 | 201820400991.6 | 2018.10 | 國家知識產權局 | 湖南工程學院 | 郭力，李小華，曹桂芳 | 有效 |
| 實用新型專利 | 太陽能與地源熱泵聯合供熱供冷系統 | 中國 | 201610998571.8 | 2016.10 | 國家知識產權局 | 湖南工程學院 | 劉向龍，鄺經龍，曾麗萍，李小華，王博，陸峰，李曉輝 | 未繳費失效 |
| 實用新型專利 | 一種利用污水源熱泵供熱的太陽能熱水系統 | 中國 | 201621376915.3 | 2017.06 | 國家知識產權局 | 湖南工程學院 | 席正飛，李小華，劉向龍，曹桂芳，郭力 | 未繳費失效 |
| 發明專利 | 異形煙囪施工平臺 | 中國 | 201310371452.6 | 2016年8月 | 國家知識產權局 | 湖南省第三工程公司 | 馬正春，劉銘，戴習東，馬上奇，周遠軍，馬女卓，劉恒，馬川林，馬女升，馬民，馬文生，陳春蓮 | 有效 |
| 姓名 | 排名 | 工作 單位 |
主要完成單位 | 行政職務/技術職稱 | 對本項目的貢獻 |
| 李小華 | 1 | 湖南工程學院 | 湖南工程學院 | 研究生處處長/教授 | 創新點①固廢材料（以鋼渣為例）梯級處理工藝；②鋼渣自保溫裝配式建筑材料生產工藝；④公共建筑能耗監測體系的主要完成人，主導相關技術的產業化實施與推廣應用。 |
| 劉向龍 | 2 | 湖南工程學院 | 湖南工程學院 | 教研室主任/副教授 | 創新點②鋼渣自保溫裝配式建筑材料生產工藝；⑦微通道背板熱管空調系統的主要完成人，參與了相關技術的產業化實施與推廣。 |
| 蘇歡 | 3 | 湖南工程學院 | 湖南工程學院 | 工程中心主任/講師 | 創新點①固廢材料（以鋼渣為例）梯級處理工藝；②鋼渣自保溫裝配式建筑材料生產工藝；⑦微通道背板熱管空調系統的主要完成人，參與相關技術的產業化實施與推廣。 |
| 莫瑞泉 | 4 | 湖南恒運建筑科技發展有限公司 | 湖南恒運建筑科技發展有限公司 | 高級經濟師 | 創新點③從轉爐渣中提取鐵粉的方法的主要完成人；完成了“高度集成化的裝配式建筑構件制造與安裝技術” 中產業化實施與應用推廣工作。 |
| 曾麗萍 | 5 | 湖南工程學院 | 湖南工程學院 | 講師 | 創新點⑦微通道背板熱管空調系統的主要完成人，參與相關技術的產業化實施與推廣。 |
| 戴習東 | 6 | 湖南省第三工程有限公司 | 湖南省第三工程有限公司 | 高級工程師/總工程師 | 創新點⑤新型的預制PC衛生間-共軸承插型預制一體化衛生間；⑥共軸承插技術的主要完成人，完成了“高度集成化的裝配式建筑構件制造與安裝技術” 中相關技術產品的應用推廣工作。 |
| 何文科 | 7 | 湘潭玉峰新材料有限公司 | 湘潭玉峰新材料有限公司 | 總經理 | 創新點①固廢材料（以鋼渣為例）梯級處理工藝②鋼渣自保溫裝配式建筑材料生產工藝③從轉爐渣中提取鐵粉的方法的主要完成人，主持了“固廢再生型環保建材生產工藝及制備關鍵技術”中產業化實施與應用推廣工作。 |
| 曾智 | 8 | 湖南工程學院 | 湖南工程學院 | 碩士研究生 | 創新點①固廢材料（以鋼渣為例）梯級處理工藝②鋼渣自保溫裝配式建筑材料生產工藝③從轉爐渣中提取鐵粉的方法的主要參與人。 |
| 張朝利 | 9 | 湖南恒運建筑科技發展有限公司 | 湖南恒運建筑科技發展有限公司 | 高級工程師 | 主要參與了“固廢再生型環保建材生產工藝及制備關鍵技術”中產業化實施與應用推廣工作。 |
九、主要完成單位情況
| 單位名稱 | 排名 | 對本項目的貢獻 |
| 湖南工程學院 | 1 | 固廢梯級利用技術研發、自保溫裝配式構件材料制造工藝開發、建筑節能技術與可再生能源應用關鍵技術研發，協助企業完成各項技術的產業化與應用推廣。 |
| 湖南恒運建筑科技發展有限公司 | 2 | 高集成度裝配式構件制造技術開發與產業化、共軸承插型裝配式構件安裝技術研發與應用推廣，生產線建設（年產20萬立方的裝配式建筑構件生產線建設）。 |
| 湖南省第三工程有限公司 | 3 | 裝配式建筑構件、建筑節能關鍵技術應用于推廣。 |
| 湘潭玉峰新材料有限公司 | 4 | 固廢梯級利用技術產業化，生產線建設（年產30萬噸梯級固廢處理生產線、建設了年產50萬噸GZ多用途干混砂漿生產線）與產品推廣。 |
十、主要完成人合作關系說明: 湖南工程學院（主要完成人：李小華、劉向龍、蘇歡、曾麗萍、曾智）與湖南恒運建筑科技發展有限公司（主要完成人：莫瑞泉、張朝利）兩個單位在裝配式建筑構件集成技術方面開展了長期合作，并共同組建了“綠色低碳建筑節能與材料關鍵技術湖南省工程研究中心”；湖南工程學院與湘潭玉峰新材料有限公司（主要完成人：何文科）、湖南省第三工程有限公司（主要完成人：戴習東）建立了產學研合作，在固廢資源化利用、新型裝配式建筑與建筑節能技術領域開展了長期合作。
編輯：redcloud