建筑墙体保温领域专利技术现状.pdf

-15-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2024中国科技信息 2024 年第 7 期专利分析建筑能耗在我国各项能耗中所占比例相对较大，墙体保温技术的应用则是降低建筑能耗的重要途径之一。墙体保温通常指外侧维护墙或承重墙的保温做法，一般都是在建筑物结构起维护或承重作用的外侧墙体的朝向室外的一侧粘贴或者钩挂一层保温隔热材料，或者在浇筑或砌筑墙体时使用或掺加保温材料，从而达到阻隔室内外热能通过墙体材料传递的效果。墙体保温主要是三种，在墙体外侧增加保温层，在墙体内侧增加保温层或者墙体本身所使用的材料具有保温效果。墙体保温适用范围广，能够取得良好的降低能耗的效果。针对墙体保温领域的专利分析，基于从专利数据库筛选的相关专利申请文件公开的内容，从一定年限专利申请的相关数量、世界范围内申请量较多的国家申请专利的情况、基于分类号统计的跟墙体保温相关的技术领域分布、世界范围内主要申请人、中国专利目前所处的法律状态、墙体保温目前发展应用的情况等方面，分析得出墙体保温领域的技术现状与发展。本文主要选择的关键词为墙、保温、隔热等，选择的 分 类 号 为 E04B1/76、E04B1/80、E04B2/00。利 用incoPat，以全球库中检索出的专利申请为基础进行统计分析。本文仅针对发明和实用新型进行分析。专利分析日从2002 年 1 月 1 日2023 年 12 月 28 日，在数据库中检索到 30 143 项实用新型和发明专利申请文件。专利申请数量通过分析实用新型和发明专利申请历年申请量曲线，能够了解世界范围内各个国家在 20022023 年期间的专利申请数量，图 1 所示的三条曲线分别为世界各个国家实用新型和发明专利申请量、中国的实用新型和发明专利申请量和其他国家专利申请量每年的分布情况。从图 1 中可以看出，全球和中国的申请量两条曲线极为接近，可见墙体保温领域全球的专利申请主要是由中国的申请人申请的，其他国家申请量相对较少，每年基本上变化不大。2023 年的申请文件有一部分还未公开，故只分析 20022022 年之间的专利申请文件。自 20022010 年间，全球专利申请量稳定维持在200600 件之间，属于缓慢发展期，20112014 年间迅速发展，其中 2012 年突破 1 000 件，20152020 年申请量又抬升至高位，2020 年突破 3 000 件，20212022 每年申请量依旧在 3 000 件以上。2010 年以后至 2014 年的申请量提升与北京奥运会后国家加大基础设施建设、房地产投资旺盛有关，20142015 保持平稳，是因为当年中国出台调控房地产去库存政策，建筑行业迎来政策拐点。2020行业曲线开放度创新度生态度检索量持续度可替代度影响力行业关联度建筑墙体保温领域专利技术现状孙国忠 王 敏孙国忠 王 敏（等同第一作者）国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心孙国忠（1983），山东莱州，本科，工程师、副研究员，研究方向：建筑工程。王敏（1981），女，河北井陉，博士，高级知识产权师，研究方向：建筑工程。中国科技信息 2024 年第 7 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2024-16-专利分析2022 年申请量显著提升，是由于 2020 年政府出台多项支持房地产和基础设施建设的政策，对促进建筑业市场的稳定和发展起到很大的作用，但是由于新冠肺炎疫情的影响，20212022 年有所减少。中国在墙体保温申请领域起步较晚，2002 年仅有 57 件申请，20022010 年属于缓慢发展期。20112014 年申请量迅猛增加，2014 年达到 1 280 件，占当年全球申请量的 86.25%。受宏观政策调控，20142015 年保持平稳，2016 年申请量开始增加，20202022 年三年，每年申请量均超 3 000 件。20162022 年中国各个申请人提交的实用新型与发明的专利申请量每年都占到世界各国专利申请量的 90%甚至更多的份额，由此也可以看出在世界范围内，中国聚集了较多的墙体保温生产和研发机构。从专利申请人分布地域图能够看出，在20022022年，除了中国之外的其他国家专利申请数量曲线比较平稳，起伏不大，申请量比较均衡，且 2015 年后有所回落，只有中国申请量在不断增加。中国在 2011 年以前各类墙体保温的实用新型和发明的申请量也不大，经过几年积累发展，2014年突破 1 200 件，之后一路上扬，至 2020 年达到最高峰，超过 3 300 件。韩国的申请量在 20122022 年几乎每年申请量都超过 40 件，2015 年达到最多的 61 件。日本的申请量在 20022008 年间平均每年 32 件，后持续降低至每年 10 多件，20202022 年更是减少到 10 件以下。全球主要国家申请量分布专利通过专利申请地域图分析之后，可以看出在墙体保温领域，不同国家的专利申请数量的分布情况，经济实力靠前，较为发达的国家和地区，专利申请量也比较多，分别为亚太地区的中国、韩国、日本，欧洲和北美的美国。由于历史原因，中国各生产厂家进入墙体保温等施工机械领域较晚，但是随着建筑业的发展，近十几年关于墙体保温的申请量不断持续大量增加，总申请量为世界第一。全球技术领域分布墙体保温属于建筑物构造，因此在大的分类上，主要属于 E04B（一般建筑物构造；墙），大多数分在 E04B1/76（专门用于保温的）；有的涉及 E04F（建筑物的装修工程），多数在 E04F13/075（用于隔绝或表面保护的）、E04B1/94（防火）和 E04B1/66（密封）；还有的涉及E04C（结构构件），多数是 E04C2/3（以形状或结构为特征的）、E04C2/288（由隔绝材料和混凝土、石料或石类材料组成）、E04C2/284（至少有一种材料是隔绝材料）；有少部分申请涉及保温材料的成分，分在 C04B28/00（含有无机黏结剂或含有无机与有机黏结剂反应产物的砂浆、混凝土或人造石的组合物）。申请人分析全球申请人前 10 排名中，除了一家法国和一家丹麦企业之外，其余 9 家均为中国企业或大学，排名前两位的是绿建科技集团新型建材高技术有限公司和沈阳建筑大学。可见在墙体保温领域，中国企业具有绝对的领先优势。绿建科技集团有限公司专门从事绿色建材的研发、生产与推广。与中南大学、中南林业科技大学、湖南农业大学等高校建立了产学研合作关系。该公司解决了普通水泥发泡体干密度在低于 80kg/m3 时下塌、难以规模化生产等难题，成功研发出新一代复合保温砌块及系列成套生产设备，实现了常温常压下大规模工业化生产。该公司利用农作物秸秆及其他轻质保温材料生产的建筑用保温免拆模板。绿建科技集团已经成为全球范围内优秀的墙体保温材料制造业企业，并且在专利布局方面也走在了前列。图 1 申请量历年分布图（20022023）图 2 各主要国家专利申请分布图（20022023）图 3 专利申请人分布地域图图 4 全球技术领域分布图-17-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2024中国科技信息 2024 年第 7 期专利分析中国专利法律状态由于技术等方面因素影响，墙体保温领域授权率约为48.93%，驳回率为 7%，撤回率为 10.82%。墙体保温发展现状我国城市建设的发展，带动了墙体保温等相关施工技术的快速发展。墙体保温为建筑节能，保护环境起到了积极的作用。目前国内墙体保温的生产企业主要有绿建科技集团新型建材高技术有限公司、中国十七冶集团有限公司、上海圣奎塑业有限公司等，重点关注墙体保温技术的高校有沈阳建筑大学。经过 30 多年发展，我国墙体保温材料已经包含加气混凝土块、陶粒自保温砌块、泡沫混凝土砌块、空心砖等多个种类。企业在生产墙体保温材料时，在材料选用上，首先考虑的是生产效率，其次是保温效果，最后是废弃物利用。在墙体自保温方面，绿建科技集团新型建材高技术有限公司发明了一种新型半外包双排组砌型墙体自保温体系，该自保温体系包括复合保温砌块自保温墙体、斜砌砖自保温墙体和梁保温体，门、窗周围保温墙体，墙体顶端斜砌砖自保温墙体；上述各组成部分构成一个完整的墙体自保温体系，该墙体自保温体系具有节能效果好，施工方便，防火，抗裂，防水抗渗等突出优点，克服了当前大多数保温墙体防火性能差、耐久性差，抗雨水渗漏的性能差，墙体易开裂等致命缺陷。在结构剪力墙保温方面，绿建科技集团新型建材高技术有限公司发明了一种用于装配式建筑的双层保温型剪力墙，包括外保温层、承重层、内保温层，外保温层、承重层和内保温层凝固成一体，外保温层位于承重层的外侧，内保温层位于承重层的内侧。该结构性能优异，隔热保温效果良好。在保温隔热调湿方面，沈阳建筑大学发明了一种保温隔热调湿再生混凝土墙体结构，再生混凝土外页板右侧设置EPS 聚苯乙烯保温层和再生混凝土内页板；再生混凝土外页板左侧涂刷丙烯酸涂料防水层，丙烯酸涂料防水层左侧涂刷氟碳树脂反射隔热层；相变储能保温层的另一侧浇注石膏基硅藻泥呼吸调湿层。通过氟碳树脂反射隔热层、相变储能保温层和石膏基硅藻泥呼吸调湿层，提高建筑节能率和住房舒适度，再生粗骨料的内页板和外页板材提高了固体废弃物综合利用率。在保温砂浆方面，中国十七冶集团有限公司发明了一种硅气凝胶玻化微珠复合保温砂浆外墙外保温结构。该结构墙面从前往后依次设置有基层墙体、防水找平层、保温层、抗裂防护层、底涂层、饰面层和保护层，保温层由硅气凝胶玻化微珠复合保温砂浆制成。该结构可降低外墙外保温系统的自重、增强外墙外保温系统的保温性能。在反射隔热涂料表面喷涂二氧化硅环氧树脂复合涂层。该复合涂层可有效防止反射隔热涂料因雨水长期冲刷而脱落，对反射隔热涂料起到保护作用。在墙体保温部件方面，罗克伍尔国际公司申请了一种用于建筑结构的隔热墙的立柱组件，立柱具有适于保持隔热墙的隔热板的侧表面，立柱组件包括由矿物棉纤维制成的内部隔离元件，中央由矿物棉纤维制成的元件，由矿物棉纤维制成的外部隔离元件，中央元件中的矿物棉的密度高于所述隔离元件的密度。在复合保温墙板方面，圣戈班伊索福公司申请一种用于建筑物外墙的隔热的外墙隔热板，可以作为复合隔热系统的组成部分，其由结合的矿棉形成并且其电导率值低于一定的限值。外墙隔热板包括底层和顶层。底层由层状矿棉形成。顶层包括与底层相比具有提高的机械强度的矿棉。在顶层和层状底层之间的边界层区域中的黏合剂含量高于其他区域。在保温模板方面，上海圣奎塑业有限公司发明了一种复合保温结构一体化现浇混凝土免拆保温模板和保温墙体构造，包括金属面板、保温层和若干个连接件，金属面板的内侧面贴合抵靠于保温层的外侧面，通过若干个连接件将金属面板和保温层与基层墙体相连接，确保安全可靠性，有效防止坠落。外侧采用金属面板的应用给现浇过程提供足够的支撑强度，实现免去外侧必须架设的支护系统。该保温墙体在安装过程中的拼接缝更少，后期渗漏可能性更小，且提升外立面平整度与垂直度。墙体保温技术是建筑节能的重要方面，随着科技的发展，墙体保温技术未来的发展趋势预计还会在材料的热工性能、材料的结构性能、新型材料的研发利用和提升施工工艺标准等方面有更多的创新。随着新技术的不断迭代，墙体保温将在工业和民用建筑发展中发挥更多更大的作用。图 5 全球申请人前 10 排名（两家并列第 10）图 6 中国申请人前 10 排名（两家并列第 10）图 7 中国专利法律状态