2020年度湖南省科學技術(shù)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(guān)鍵技術(shù)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(fā)展的重點研究領(lǐng)域，裝配式建筑“綠色低碳”化發(fā)展目前還存在諸多難題亟待解決。該項目通過多年技術(shù)攻關(guān)與產(chǎn)業(yè)實施，在資源再生型環(huán)保建材制備關(guān)鍵技術(shù)、高集成度裝配式建筑構(gòu)件制造與安裝關(guān)鍵技術(shù)以及建筑能耗評估與節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)三個方向取得了系列成果：發(fā)明了建筑垃圾/工業(yè)固廢梯級處理工藝；完善了自保溫裝配式建筑構(gòu)件基礎(chǔ)材料制備技術(shù)；提出了無損性構(gòu)件性能預(yù)測方法；解決了裝配式建筑構(gòu)件的自保溫問題；實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)、管線、保溫、裝飾等高集成度構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計。發(fā)明了新型的裝配式預(yù)制PC衛(wèi)生間結(jié)構(gòu)體系；提出了共軸承插技術(shù)；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(shù)據(jù)分項細化處理方法；開發(fā)了在線監(jiān)測平臺；形成了區(qū)域性建筑能耗水平評估方法；提出了微通道背板熱管空調(diào)系統(tǒng)。相關(guān)成果的產(chǎn)業(yè)化順利實施，完成了建設(shè)年產(chǎn)30萬噸梯級固廢處理生產(chǎn)線、年產(chǎn)50萬噸GZ多用途干混砂漿生產(chǎn)線、年產(chǎn)20萬立方的生產(chǎn)線建設(shè)，近三年總產(chǎn)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(fā)展提供了強有力的技術(shù)與產(chǎn)業(yè)支撐。技術(shù)成果先進、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用廣泛、經(jīng)濟和社會效益顯著。
同意提名湖南省科學技術(shù)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(fā)展為目標，通過對固廢利用、系統(tǒng)集成制造、建筑能耗評估與節(jié)能技術(shù)三個方面的存在的技術(shù)難點開展研究，取得的技術(shù)創(chuàng)新主要體現(xiàn)在：
①開發(fā)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(chǎn)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(fā)了鋼渣自保溫裝配式建筑材料生產(chǎn)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(dǎo)熱系數(shù)低于標準值12.5%，平均抗壓強度高于標準值9.4%）；
③發(fā)明了從轉(zhuǎn)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(xiàn)了鋼渣利用率的最大化。
④建立公共建筑能耗監(jiān)測體系，該技術(shù)通過對能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)的多維關(guān)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(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)實現(xiàn)了區(qū)域性（以湘潭市為例）全年/季節(jié)單位面積日均綜合/分項能耗水平的預(yù)測。
⑤發(fā)明了新型的預(yù)制PC衛(wèi)生間-共軸承插型預(yù)制一體化衛(wèi)生間，在單一類型構(gòu)件上實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)、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(xiàn)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(xiàn)。
⑥提出了共軸承插技術(shù)，提高了預(yù)制一體化構(gòu)件安裝的快捷性及連接的可靠性，確保了構(gòu)件的整體性能；一體化集成生產(chǎn)、運輸、安裝的建造工藝，節(jié)約了資源，縮短了工期；
⑦研發(fā)了微通道背板熱管空調(diào)系統(tǒng)，掌握了不同環(huán)境因素對系統(tǒng)換熱性能的影響規(guī)律，揭示了系統(tǒng)的最佳充液率范圍（65%～75%），建立微通道背板熱管系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模型，提出了系統(tǒng)性能優(yōu)化方法。
創(chuàng)新點①、②、③技術(shù)成果在湘潭玉峰新材料科技有限公司實現(xiàn)轉(zhuǎn)化，建設(shè)完成年產(chǎn)50萬噸的生產(chǎn)線，實現(xiàn)了鋼渣100%的綜合利用，近三年直接產(chǎn)值達1.5億元；創(chuàng)新點④在湘潭綜合保稅區(qū)服務(wù)中心辦公樓、三間興城培訓(xùn)中心、湘潭市昭山兩型產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心、湘潭縣檔案館、韶山市住建局辦公樓共5項目中應(yīng)用，直接產(chǎn)值為79.68萬元，項目實施帶來的直接節(jié)能效益達到6.2萬千瓦時電力，減少6.182噸CO2排放；創(chuàng)新點⑤的技術(shù)成果在湖南恒運建筑科技發(fā)展有限公司實現(xiàn)轉(zhuǎn)化，建設(shè)完成20萬立方的裝配式構(gòu)件生產(chǎn)線，近一年產(chǎn)值達到0.76億元?；趧?chuàng)新點⑥的裝配式建筑安裝技術(shù)在湖南省第三工程公司的多個工程項目中被廣泛應(yīng)用，近三年形成的間接產(chǎn)值高達28.3億元。
五、客觀評價
（1）科學技術(shù)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(yù)制一體化衛(wèi)生間研發(fā)與應(yīng)用”技術(shù)開展了評價，評價專家組成員朱曉鳴（中機國際工程設(shè)計研究院）、江山紅（中國輕工業(yè)長沙工程有限公司）、廖序（湖南省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳）等教授/高工一直認為該項目：①研發(fā)了預(yù)制整體衛(wèi)生間結(jié)構(gòu)體系，通過共軸承插技術(shù)設(shè)計，提高了預(yù)制一體化衛(wèi)生間安裝的快捷性及連接的可靠性，確保了衛(wèi)生間的整體性能、保溫性能及裝飾功能，符合裝配式建筑發(fā)展政策導(dǎo)向；②研發(fā)了共軸承插型預(yù)制一體化衛(wèi)生間集生產(chǎn)、運輸、安裝的施工工藝，節(jié)約了資源，縮短了工期，保證了質(zhì)量；③提出了一種衛(wèi)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(jié)構(gòu)等組成多重防水系統(tǒng)，解決了衛(wèi)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(zhì)骨料混凝土的強度及抗?jié)B等級；⑤研制了一種共軸承插型預(yù)制衛(wèi)生間模具及混凝土布料器，提高了混凝土成型的質(zhì)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(shù)對共軸承插型預(yù)制整體衛(wèi)生間進行正向設(shè)計，為設(shè)計進一步優(yōu)化提供了條件。該技術(shù)的應(yīng)用，改變了衛(wèi)生間傳統(tǒng)的現(xiàn)場澆筑、二次裝修帶來的環(huán)境污染和資源浪費等問題，經(jīng)濟和社會效益明顯，達到國內(nèi)同類技術(shù)研究的先進水平。
（2）產(chǎn)品性能檢測報告
①根據(jù)湖南省建筑材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗授權(quán)站對鋼渣梯級利用產(chǎn)品“鋼渣微粉”、“GZ高性能復(fù)合料”和“干混砂漿”檢驗結(jié)論，鋼渣微粉與GZ高性能復(fù)合料的活性指數(shù)、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(jié)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(jù)湘潭市建筑設(shè)計院對“共軸承插型預(yù)制一體化衛(wèi)生間”抗壓強度檢驗結(jié)論，其設(shè)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(shù)”所生產(chǎn)的鋼渣微粉、預(yù)拌砂漿以及高性能復(fù)合料供應(yīng)中國水利水電八局、蘇中建設(shè)集團有限公司等大型國有企業(yè)，直接應(yīng)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(tǒng)的同類建筑材料對比，產(chǎn)品性能穩(wěn)定、環(huán)保性能良好。②本項目研制的“一體化集成裝配式構(gòu)件技術(shù)”所生產(chǎn)的預(yù)制衛(wèi)生間、預(yù)制樓梯、PC空調(diào)板等產(chǎn)品在恒大集團、嘉樂置業(yè)、宏林建設(shè)工程集團等大型房地產(chǎn)企業(yè)的多個工程項目中得到應(yīng)用，產(chǎn)品受到了廣泛好評：建筑構(gòu)件質(zhì)量可靠、性能優(yōu)越，在運輸、施工、安裝過程中節(jié)約了大量的人力資源，顯著縮短工期，構(gòu)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(jié)能減排事業(yè)的發(fā)展。
（4）省科技主管部門對項目的驗收意見以及學術(shù)論文發(fā)表情況
項目研究成果在《applied science》、《applied thermal engineering》、《新型建筑材料》等國內(nèi)外重要期刊上發(fā)表學術(shù)論文20余篇。湖南省自然科學基金項目“湘潭地區(qū)居住建筑圍護結(jié)構(gòu)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(nèi) VOCs 的研究”（2015JJ2065）均為同意驗收。
六、推廣應(yīng)用情況：
項目組研發(fā)的各項技術(shù)都已實現(xiàn)成果轉(zhuǎn)換，其中固廢再生技術(shù)建設(shè)了年產(chǎn)30萬噸梯級固廢處理生產(chǎn)線、建設(shè)了年產(chǎn)50萬噸GZ多用途干混砂漿生產(chǎn)線；高集成度預(yù)制技術(shù)，完成了年產(chǎn)20萬立方的生產(chǎn)線建設(shè)；產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于住宅、學校、辦公等各類工程建筑中，直接產(chǎn)值高達30.58億元，實現(xiàn)經(jīng)濟效益4.85億元。
主要應(yīng)用單位情況表
| 應(yīng)用單位名稱 | 應(yīng)用技術(shù) | 應(yīng)用起止時間 | 應(yīng)用單位 聯(lián)系人/電話 |
應(yīng)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(zhuǎn)爐渣中提取鐵粉的方法 | 2016年01月 -目前 |
何文科/15073205333 | 產(chǎn)業(yè)化實施4年，近三年效益14012萬元 |
| 湖南恒運建筑科技發(fā)展有限公司 | 鋼渣自保溫裝配式建筑材料生產(chǎn)工藝、預(yù)制PC衛(wèi)生間-共軸承插型預(yù)制一體化衛(wèi)生間 | 2018年01月-目前 | 莫瑞泉/0731-5862784 | 產(chǎn)業(yè)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(yù)制PC技術(shù)、共軸承插安裝技術(shù)、固廢再生型建筑材料 | 2016年6月 —目前 |
戴習東 /18874545462 |
產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用4年，近三年效益28.412億元 |
七、主要知識產(chǎn)權(quán)和標準規(guī)范等目錄
| 知識產(chǎn)權(quán)（標準）類別 | 知識產(chǎn)權(quán)（標準）具體名稱 | 國家 （地區(qū)） |
授權(quán)號（標準編號） | 授權(quán)（標準發(fā)布）日期 | 證書編號 （標準批準發(fā)布部門） |
權(quán)利人（標準起草單位） | 發(fā)明人（標準起草人） | 發(fā)明專利（標準）有效狀態(tài) |
| 發(fā)明專利 | 從轉(zhuǎn)爐渣中提取鐵粉的方法 | 中國 | ZL.201610767270.4 | 2018.09 | 國家知識產(chǎn)權(quán)局 | 湘潭玉峰新材料科技有限公司 | 何文科 | 有效 |
| 發(fā)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(chǎn)權(quán)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(fā)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(chǎn)權(quán)局 | 湖南恒運建筑科技發(fā)展有限公司 | 張朝利、姚劍、趙振和、康廣鵬、趙善財 | 有效 |
| 發(fā)明專利 | 一種新型平鋪式生態(tài)護坡 | 中國 | ZL201721669766.4 | 2018.06 | 國家知識產(chǎn)權(quán)局 | 湖南恒運建筑科技發(fā)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(fā)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(chǎn)權(quán)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(tǒng) | 中國 | 201820400991.6 | 2018.10 | 國家知識產(chǎn)權(quán)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(lián)合供熱供冷系統(tǒng) | 中國 | 201610998571.8 | 2016.10 | 國家知識產(chǎn)權(quán)局 | 湖南工程學院 | 劉向龍，鄺經(jīng)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(tǒng) | 中國 | 201621376915.3 | 2017.06 | 國家知識產(chǎn)權(quán)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(fā)明專利 | 異形煙囪施工平臺 | 中國 | 201310371452.6 | 2016年8月 | 國家知識產(chǎn)權(quán)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(wù)/技術(shù)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(chuàng)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(chǎn)工藝；④公共建筑能耗監(jiān)測體系的主要完成人，主導(dǎo)相關(guān)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化實施與推廣應(yīng)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(chuàng)新點②鋼渣自保溫裝配式建筑材料生產(chǎn)工藝；⑦微通道背板熱管空調(diào)系統(tǒng)的主要完成人，參與了相關(guān)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)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(chuàng)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(chǎn)工藝；⑦微通道背板熱管空調(diào)系統(tǒng)的主要完成人，參與相關(guān)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化實施與推廣。 |
| 莫瑞泉 | 4 | 湖南恒運建筑科技發(fā)展有限公司 | 湖南恒運建筑科技發(fā)展有限公司 | 高級經(jīng)濟師 | 創(chuàng)新點③從轉(zhuǎn)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(gòu)件制造與安裝技術(shù)” 中產(chǎn)業(yè)化實施與應(yīng)用推廣工作。 |
| 曾麗萍 | 5 | 湖南工程學院 | 湖南工程學院 | 講師 | 創(chuàng)新點⑦微通道背板熱管空調(diào)系統(tǒng)的主要完成人，參與相關(guān)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)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(chuàng)新點⑤新型的預(yù)制PC衛(wèi)生間-共軸承插型預(yù)制一體化衛(wèi)生間；⑥共軸承插技術(shù)的主要完成人，完成了“高度集成化的裝配式建筑構(gòu)件制造與安裝技術(shù)” 中相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品的應(yīng)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(jīng)理 | 創(chuàng)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(chǎn)工藝③從轉(zhuǎn)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(huán)保建材生產(chǎn)工藝及制備關(guān)鍵技術(shù)”中產(chǎn)業(yè)化實施與應(yīng)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(chuàng)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(chǎn)工藝③從轉(zhuǎn)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(fā)展有限公司 | 湖南恒運建筑科技發(fā)展有限公司 | 高級工程師 | 主要參與了“固廢再生型環(huán)保建材生產(chǎn)工藝及制備關(guān)鍵技術(shù)”中產(chǎn)業(yè)化實施與應(yīng)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(shù)研發(fā)、自保溫裝配式構(gòu)件材料制造工藝開發(fā)、建筑節(jié)能技術(shù)與可再生能源應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，協(xié)助企業(yè)完成各項技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化與應(yīng)用推廣。 |
| 湖南恒運建筑科技發(fā)展有限公司 | 2 | 高集成度裝配式構(gòu)件制造技術(shù)開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化、共軸承插型裝配式構(gòu)件安裝技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用推廣，生產(chǎn)線建設(shè)（年產(chǎn)20萬立方的裝配式建筑構(gòu)件生產(chǎn)線建設(shè)）。 |
| 湖南省第三工程有限公司 | 3 | 裝配式建筑構(gòu)件、建筑節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用于推廣。 |
| 湘潭玉峰新材料有限公司 | 4 | 固廢梯級利用技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，生產(chǎn)線建設(shè)（年產(chǎn)30萬噸梯級固廢處理生產(chǎn)線、建設(shè)了年產(chǎn)50萬噸GZ多用途干混砂漿生產(chǎn)線）與產(chǎn)品推廣。 |
十、主要完成人合作關(guān)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(fā)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(gòu)件集成技術(shù)方面開展了長期合作，并共同組建了“綠色低碳建筑節(jié)能與材料關(guān)鍵技術(shù)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(chǎn)學研合作，在固廢資源化利用、新型裝配式建筑與建筑節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域開展了長期合作。
編輯：redcloud