Содержание этой статьи составлено и опубликовано редакцией China Curtain Wall Network:

1. Предисловие

　　Проблема нехватки энергии сегодня стала общепризнанной. На Венской конференции по науке и развитию, проведённой Организацией Объединённых Наций в 1979 году, энергетика была названа одной из четырёх основных проблем, стоящих перед человечеством: энергия, продовольствие, народонаселение и окружающая среда. В настоящее время экономика Китая переживает период бурного развития, и спрос на энергию также стремительно растёт. Противоречие между городским и сельским строительством, а также спросом и предложением энергии весьма ощутимо, особенно в строительной и жилищной отраслях, которые являются основными потребителями энергии. Как решить проблему нехватки энергии? В настоящее время энергосбережение является главным приоритетом в решении глобальных энергетических проблем, а энергоэффективность зданий стала важным компонентом национальной стратегии энергосбережения. Энергоэффективность зданий включает энергосбережение в новых зданиях и энергосберегающую реконструкцию существующих зданий. Основными потребителями энергии являются существующие здания, поскольку существует огромное количество существующих зданий, и в большинстве из них не реализованы какие-либо энергосберегающие меры. Их теплоизоляция неудовлетворительна, а эффективность систем оборудования низкая, что приводит к серьёзным потерям энергии, потребляемой при отоплении и охлаждении. Благодаря усилиям страны в последние годы большинство вновь построенных зданий достигли целевых показателей энергосбережения, а в некоторых регионах уже началась реализация планов энергосбережения. Таким образом, энергосберегающая реновация существующих зданий является ключом к энергоэффективности зданий в Китае. Если рассматривать только энергосбережение в новых зданиях и не учитывать энергосберегающую реновацию существующих зданий, то реальная эффективность энергосбережения в зданиях может быть ограничена лишь очень небольшим диапазоном. Поэтому крайне важно усилить исследования в области энергосберегающей реновации существующих зданий.

2. Текущее состояние существующих зданий

　　Соответствие новых зданий национальным стандартам энергоэффективности зданий относительно легко, поскольку, если планировка и проектирование не соответствуют требованиям, соответствующие ведомства не одобрят их. В связи с разницей в годах постройки и конструктивных систем, методы реконструкции существующих зданий значительно различаются и включают множество факторов, что затрудняет энергосберегающую реновацию. Поэтому необходимо увеличить инвестиции в исследования по различным аспектам. Более того, большинство существующих зданий имеют плохие теплоизоляционные характеристики и низкую эффективность систем оборудования, что приводит к значительным потерям энергии на отопление и охлаждение. Ключом к энергосберегающей реновации существующих зданий является улучшение теплоизоляционных и теплоизоляционных характеристик ограждающих конструкций здания, снижение потребления энергии на отопление и охлаждение и, таким образом, приведение энергопотребления здания в соответствие с национальными стандартами энергосбережения. Таким образом, для энергосберегающей реновации существующих зданий необходимо провести комплексную энергосберегающую реновацию ограждающих конструкций здания и системы отопления. В настоящее время существующие здания имеют следующие основные проблемы.

3. Принцип энергосбережения стеклянного фасада

　　Использование стеклянных фасадов в строительстве стало одной из тенденций развития современной строительной отрасли. Стеклянные фасады используются в строительстве в основном из-за их энергосберегающей функции. Стекло – прозрачный материал, позволяющий передавать тепловую энергию, в основном посредством конвекции, излучения (термин «излучение» используется в отраслевых энциклопедиях) и теплопроводности. Теплопередача в стекле, помимо этих трёх методов, может осуществляться также путём прямого пропускания солнечного света. Для более точной оценки процесса передачи энергии через стекло можно определить количество джоулей, передаваемых на единицу площади, разность температур и единицу времени. Чем больше число джоулей, тем больше потери энергии стеклом, что особенно негативно сказывается на энергосбережении. Для более точной проверки энергосберегающего эффекта стеклянных фасадов можно также исследовать коэффициент затенения. При одинаковых условиях стеклянные элементы и прозрачное стекло подвергаются воздействию солнечного света, а коэффициент затенения определяется соотношением энергии солнечного излучения, полученным из отраслевой энциклопедии. Чем меньше коэффициент затенения, тем лучше энергосберегающий эффект. Когда солнечный свет проникает в комнату через стекло, часть его проходит напрямую, а другая часть поглощается стеклянной стеной и преобразуется в тепловую энергию, которая напрямую поступает в комнату. Это увеличивает тепловыделение дома, что может повысить температуру внутри.

4. Проблемы и причины при строительстве стеклянных фасадов

　　4.1. Стеклянные фасады обладают определенным оттенком современности, а их форма, структура, цвет и форма могут быть легко изменены, что побуждает архитекторов использовать стеклянные фасады для придания большей привлекательности зданиям. Однако, энергозатратность стеклянных фасадов в строительных проектах также создала определенные трудности для нашей страны. Китай является страной с высоким уровнем потребления энергии, и быстрое потребление энергии препятствует развитию экономического строительства. В настоящее время в китайских городах энергопотребление зданий составляет четверть от общего потребления энергии, а энергопотребление общественных зданий – большую часть общего потребления энергии. Стеклянные фасады в Китае, как правило, строятся в общественных зданиях, и они не позволяют эффективно использовать световые ресурсы. Летом поглощение тепла стеклянными фасадами увеличивается из-за высокого уровня солнечной радиации; зимой, из-за относительно низкой температуры наружного воздуха, скорость рассеивания тепла стеклянными фасадами увеличивается, что вынуждает чаще использовать кондиционеры как зимой, так и летом, что приводит к значительному потреблению энергии в Китае.

　　4.2 В наши дни стеклянные фасады можно увидеть повсюду в городах. Хотя они в определённой степени украшают облик города, они также создают определённое световое загрязнение. Сама стеклянная фасадная стена отражает свет, что влияет на безопасность движения транспортных средств. Вторая проблема заключается в том, что стеклянные фасадные стены, отражая свет в течение длительного времени, могут оказывать определённое влияние на зрение людей, когда они смотрят на белый свет, образуемый отражением. Кроме того, это может вызывать определённые заболевания и влиять на настроение людей. В некоторых шумных мегаполисах местные городские власти постоянно получают жалобы от горожан на световое загрязнение.

　　4.3 Показатели безопасности и качества стеклянных навесных стен постоянно снижаются из-за длительного воздействия дождя, ветра и солнечного света. Поэтому в некоторых районах, таких как Шанхай, было много случаев, когда стекло навесных стен лопалось (термин «лопалось» предоставлен отраслевой энциклопедией) и падало. Красота стеклянных навесных стен больше не привлекает к ним любовь публики. Напротив, проходя под стеклянной навесной стеной, люди избегают ее. Стеклянная навесная стена, как бомба замедленного действия, может взорваться на головах горожан в любой момент. Даже если проектный срок службы стеклянных навесных стен не превышает 25 лет, это все равно поставит под угрозу энергопотребление и безопасность стеклянных навесных стен.

　　4.4 Возникновение этих проблем со стеклянными фасадами в основном обусловлено проблемами с материалом. Основным материалом для изготовления стеклянных фасадов является стекло. Поскольку стекло является основным элементом, требующим обслуживания, его эксплуатационные характеристики напрямую влияют на качество фасада. После разработки новых стандартов энергосбережения некоторые технологии производства стеклянных фасадов в нашей стране не могут им соответствовать.

　　4.5 При строительстве стеклянных фасадов герметик, используемый для соединения стекол (термин «герметик» взят из отраслевой энциклопедии), играет очень важную роль. Продолжительность устойчивости герметика к атмосферным воздействиям оказывает определённое влияние на продолжительность эксплуатации стеклянного фасада. Исследования стеклянных фасадов в некоторых городах показали, что некоторые герметики, используемые для соединения стекол, уже имели ряд проблем, таких как растрескивание и повреждение закалённого стекла. Появление этих явлений оказало определённое влияние на микроклимат внутри зданий и привело к значительному потреблению энергии.

5. Метод энергосберегающей реконструкции на основе существующих стеклянных фасадов здания

　　5.1. При возведении стеклянных фасадов можно использовать двухслойную дышащую навесную стену. Создание двухслойной дышащей навесной стены основано на эффекте «дымохода» летом. Двухслойная дышащая навесная стена обеспечивает естественную вентиляцию и эффективно снижает температуру внутри помещения. Кроме того, при возведении стеклянных фасадов можно установить полупрозрачные рольставни. Летом, при сильном солнечном излучении, рольставни можно опустить. Рольставни обладают определенным блокирующим и отражающим эффектом, эффективно устраняя большую часть отраженного солнечного света. Это позволяет снизить температуру внутри здания, сократить частоту использования кондиционеров для охлаждения и способствует достижению цели энергосбережения в Китае. Зимой вентиляционные отверстия на внешней стороне двухслойной дышащей навесной стены можно закрыть. Таким образом, температура внутри навесной стены постепенно повышается после длительного воздействия солнечного света. Закрытие вентиляционных отверстий затрудняет рассеивание тепла, что в некоторой степени уменьшает разницу температур внутри и снаружи. В то же время, внутренняя температура больше не переносится в значительной степени наружу, обеспечивая определенный изоляционный эффект. Применение двухслойных стеклянных фасадов обеспечивает превосходный звукоизоляционный эффект. Звукоизоляционный эффект двухслойных стеклянных фасадов очень сильный. В воздушной прослойке между стеклами звукоизоляционные свойства стеклянного фасада одновременно снижаются и в некоторой степени улучшаются. В некоторых городах шумовое загрязнение очень серьезно, поскольку здания в этих городах не имеют хорошей вентиляции через окна, и использование двухслойных стеклянных фасадов является наилучшим выбором в таких условиях.

　　5.2 В стеклянных навесных стенах воздействие солнечного света также является серьезной проблемой, которую необходимо решать, поэтому для стеклянных навесных стен следует применять определенные методы затенения. В некоторых регионах с жарким летом и холодной зимой широко используется технология затенения зданий. Технология солнцезащиты является очень важной технологией энергосбережения в зданиях, которая может своевременно отражать или поглощать солнечное тепло и оказывает определенное влияние на температуру в помещении. Она может в определенной степени улучшить комфорт в помещении и снизить потребление энергии на кондиционирование воздуха. Основные методы использования технологии солнцезащиты в стеклянных навесных стенах заключаются в первую очередь в использовании технологии горизонтального затенения. В течение года высота и ориентация солнца постоянно меняются и циклически, что требует от проектировщиков проектирования в соответствии с фактической ситуацией. При максимальном угле высоты солнца горизонтальное затенение может эффективно блокировать проецируемый солнечный свет; Между тем, зимой в помещение может быть введено максимальное количество солнечного света. Второй метод - вертикальное затенение, которое подходит для северо-восточного и северо-западного направлений зданий и может блокировать наклонные оптические волокна; Третий вариант – это комплексное затенение, которое эффективно защищает от солнечного света, проникающего в здания со всех сторон. Четвертый вариант – использование солнцезащитного навеса барьерного типа, который подходит для районов с сильным солнечным освещением с востока на запад. Однако он может оказывать определенное влияние на видимость и вентиляцию помещения. Наконец, существует солнцезащитный навес в помещении с жалюзи, который можно регулировать под разными углами в зависимости от потребностей и который оказывает определенное стимулирующее воздействие на солнцезащиту, освещение и вентиляцию.

6. Материальный аспект

　　Используйте теплоотражающее стекло LOW-E, изоляционное стекло и т. д. Эти стекла производятся в Китае уже давно, но они относительно дороги, поэтому в прошлом редко использовались в проектах стеклянных навесных стен. Например, изоляционное стекло, состоящее из теплоотражающего стекла и прозрачного стекла, имеет лучшие изоляционные характеристики, чем толстая кирпичная стена. Используйте алюминиево-пластиковые композитные материалы и теплоизоляционные профили для изготовления перекладин и колонн навесной стены (термин «перекладина» предоставлен отраслевой энциклопедией). При использовании изоляционных алюминиевых профилей, если для производства применяется процесс прокалывания полосы, изоляционным материалом должен быть материал PUR. Кроме того, нанесение пленки на существующее стекло навесной стены может эффективно снизить потребление энергии. Теплоизоляционная защитная пленка, в настоящее время доступная на рынке (термин «защитная пленка» предоставлен отраслевой энциклопедией), может сэкономить более 15% энергии.

7. Строительный аспект

　　Использование солнцезащитных устройств, таких как жалюзи, решётки и солнцезащитные козырьки, позволяет минимизировать воздействие прямых солнечных лучей и предотвратить перегрев помещения, обеспечивая лучшую изоляцию и энергосбережение. Существуют горизонтальные и вертикальные солнцезащитные жалюзи, а также системы с раздельным, электрическим и регулируемым управлением. В зависимости от архитектурного стиля и требований можно выбрать различные формы и способы управления солнцезащитными системами.

　　Вентилируемая навесная стена, состоящая из двух слоёв внутреннего и внешнего остеклённого фасада, также известная как двухслойная навесная стена, дышащая навесная стена или навесная стена с горячим коридором (термин «навесная стена с горячим коридором» используется в отраслевой энциклопедии). Между внутренней и внешней навесными стенами образован вентиляционный слой. Благодаря циркуляции воздуха в этом вентиляционном слое температура внутренней навесной стены близка к температуре внутри помещения, что снижает разницу температур. Это позволяет экономить 42–52% энергии при отоплении и 38–60% энергии при охлаждении по сравнению с традиционными навесными стенами.

　　Интеллектуальный навесной фасад – это усовершенствованная версия вентилируемого навесного фасада, разработанная на основе концепции интеллектуальных зданий и обеспечивающая умеренное управление вспомогательными технологиями здания (отоплением, освещением, электроснабжением). Благодаря эффективному компьютерному регулированию температуры, воздуха и освещенности в помещении, энергопотребление здания составляет всего 30% от энергопотребления традиционного навесного фасада.

　　Основным элементом фотоэлектрического фасада является фотоэлектрическая панель. Фотоэлектрическая панель представляет собой батарею, состоящую из нескольких фотоэлементов, соединенных последовательно или параллельно. Батарея помещена в два слоя стекла (прозрачный верхний слой и цветной нижний) и залита литьевой смолой. Распределительная коробка и провода на задней стороне фотоэлектрической панели преобразуют солнечную энергию в электрическую для использования. Колонны и балки такого типа фасада, как правило, изготовлены из изолированных алюминиевых профилей.

8. Заключение

　　В настоящее время в нашей стране основное внимание уделяется использованию энергосберегающих технологий, соответствующих уровню экономического развития, и мы не должны преследовать цели снижения энергопотребления без учета экономических затрат. Одновременно необходимо сосредоточиться на исследовании и разработке технологий возобновляемой природной энергии, таких как солнечная энергия, энергия ветра и геотермальная энергия, снижать стоимость использования возобновляемых источников энергии, постепенно продвигать их применение из крупных городов и экономически развитых регионов по всей стране и достичь поставленной цели энергосбережения в Китае.