Летнее затенение и утепление, зимнее отопление и утепление! Лучший способ повысить энергоэффективность зданий .
2025-08-28
зданий , являющихся носителями человеческой цивилизации, стало одним из основных вызовов глобальному устойчивому развитию. В Китае на энергопотребление зданий приходится более 33% от общего потребления энергии в обществе, из которых более 40% приходится на потери тепла через двери и окна, что делает их основным источником потерь энергии. В условиях противоречивого климата с высокими летними температурами и суровыми зимними холодами достижение динамического баланса между затенением и утеплением летом, а также отоплением и утеплением зимой не только влияет на комфорт проживания, но и определяет путь к достижению целей «двойного углеродного» сокращения выбросов.
В данной статье будет проведен всесторонний анализ научных методов энергосбережения в зданиях с точки зрения материальной природы, технических принципов, международного опыта и китайской практики, а также будет раскрыта основная ценность синергетической системы « низкоэмиссионное стекло + подвижный солнцезащитный козырек ».
- Анализ основных характеристик энергосберегающего стекла : от определения названия до функциональных границ. Будучи основополагающим материалом для энергосбережения в зданиях, энергосберегающее стекло долгое время страдало от заблуждений в Китае относительно его названия и функциональных характеристик (низкая теплоотдача). Разъяснение этих основных понятий является необходимым условием для понимания истинных принципов энергосбережения в зданиях.
- Внутреннее определение и основные функции
В Китае термин «Low-E glass» (низкоэмиссионное стекло), сокращенно от «low-emissivity coated glass», означает специальное стекло, покрытое одним или несколькими слоями тонкой низкоэмиссионной пленки, изготовленной преимущественно из серебра, меди, никель-хромового сплава или их смеси, методом вакуумного магнетронного напыления или высокотемпературного пиролиза. Его «низкоэмиссионная способность» имеет строгое физическое определение: его коэффициент излучения в дальнем инфракрасном диапазоне (длина волны 8–15 мкм) составляет менее 0,15 (по сравнению с примерно 0,84 у обычного стекла). Эта характеристика наделяет его особой «теплоизоляционной » функцией (эффективной только в отношении дальнего инфракрасного диапазона, доля которого составляет примерно 10–15% от общего количества света):
① Теплоизоляционная функция низкоэмиссионного стекла зимой: оно может отражать длинноволновое инфракрасное излучение, испускаемое предметами в помещении, поглощая видимый свет, создавая высокую концентрацию тепла внутри помещения и снижая теплопотери наружу. Испытания показывают, что оно может снизить теплопотери внутри помещения примерно на 43% зимой, обеспечивая эффект обогрева и теплоизоляции зимой.
②Селективные характеристики светопропускания стекла LOW-E: оно сохраняет высокий коэффициент пропускания (от 60% до 70%) видимого света солнечного излучения (длина волны от 0,38 до 0,76 мкм), уменьшает световое загрязнение, вызванное отражением, и удовлетворяет потребность в естественном освещении в помещении.
③ Ограниченная теплоизоляция низкоэмиссионного стекла: слой низкоэмиссионной пленки задерживает всего 20–30% видимого света, 3–5% ультрафиолетового излучения и 35% ближнего инфракрасного излучения (длина волны 0,76–2,5 мкм) солнечного излучения. Поэтому летом и в южных регионах с высокой температурой затеняющий и теплоизоляционный эффекты крайне ограничены. Летом в условиях высокой температуры температура в помещении может легко повышаться, а не понижаться, а под воздействием высокой концентрации тепла охлаждающий эффект кондиционера становится незаметным.
④ Вышеуказанные функциональные характеристики энергосберегающего стекла также будут существенно отличаться в зависимости от климата: например, в крайне холодных северных регионах оно может обеспечивать пассивное отопление и теплоизоляцию зимой, а его преимущество в снижении теплопотерь в помещениях огромно; однако в жарких южных регионах энергосберегающее стекло недостаточно эффективно блокирует видимый свет и ближний инфракрасный диапазон. Его использование приведёт к накоплению тепла в помещениях, что приведёт к резкому увеличению нагрузки на систему кондиционирования, что негативно скажется на здоровье человека, а также на образовании «островов тепла» в жилых районах и эффекте городской печи, который нельзя недооценивать.
2.Европейские и американские названия и границы применения
На европейском и американском рынках стекло LOW-E называют «низкоэмиссионным стеклом». Определение, по сути, такое же, как и в моей стране, но функциональные границы понятнее:
① Основные преимущества: «Стандарт энергоэффективности архитектурного стекла» ЕС чётко гласит, что его основная ценность заключается в «сокращении потерь тепла зимой» и повышении теплоизоляции и теплозащиты. Эта характеристика особенно важна в климатических зонах с преобладанием потребности в отоплении, таких как Северная и Центральная Европа. Немецкие нормы требуют, чтобы в окнах, выходящих на север, использовались низкоэмиссионные стеклопакеты для снижения теплопотерь зимой и сохранения тепла в помещении.
②Основные ограничения: В исследовательском отчёте Министерства энергетики США чётко указано, что «низкоэмиссионное стекло LOW-E не может заменить солнцезащитные системы», поскольку его способность блокировать тепло солнечного излучения крайне ограничена. В районах южнее 35° северной широты низкоэмиссионное стекло необходимо использовать в сочетании с подвижными солнцезащитными системами.
③ Применение климатического зонирования:
Холодные регионы (Канада, Северная Европа): рекомендуется использовать стекло с высоким коэффициентом пропускания LOW-E (коэффициент пропускания видимого света должен быть более 70%), уделяя особое внимание отоплению, изоляции и освещению.
Умеренные регионы (Западная Европа, север США): Рекомендуется использовать передвижные солнцезащитные средства со стеклом LOW-E с высоким коэффициентом пропускания света (коэффициент пропускания более 60–70 %), чтобы учесть потребности в отоплении и изоляции зимой, а также в солнцезащите и изоляции летом.
Тропические регионы (Юго-Восточная Азия, Южная Америка): необходимо использовать энергосберегающее стекло в сочетании с подвижной системой солнцезащитных экранов.
Это усовершенствованное применение, основанное на климатических особенностях, позволяет избежать ошибочного выбора универсального материала и служит важным ориентиром для Китая. Оно также развеивает давнее заблуждение о том, что «изоляция равна теплоизоляции», поясняя, что низкоэмиссионное стекло не может в полной мере обеспечить солнцезащиту и теплоизоляцию летом и в жарких южных регионах.
- Технологические различия энергосберегающего стекла : от процесса производства до сравнения характеристик
Энергосберегающие характеристики низкоэмиссионного стекла тесно связаны с процессом его производства. В настоящее время основные процессы можно разделить на «энергосберегающее производство в режиме онлайн», «сначала нанесение покрытия, затем нанесение стального покрытия» и «сначала нанесение стального покрытия, затем нанесение стального покрытия». Эти три метода принципиально различаются по своим техническим характеристикам и эксплуатационным характеристикам.
- Стекло Low-E онлайн
Процесс производства: В процессе производства флоат-стекла, когда температура стеклянной ленты достигает 600-650 ℃, оксиды металлов, таких как олово и хром, непосредственно наносятся на поверхность методом химического осаждения из паровой фазы, образуя плотную оксидную пленку, что завершается одновременно с формированием стекла.
Основные преимущества:
①Пленочный слой прочно соединен со стеклом, обеспечивая отличную износостойкость и коррозионную стойкость. Его можно использовать отдельно на открытом воздухе. Срок службы составляет более 5 лет. После выдавливания срок службы может превышать 32 года.
②Подлежит вторичной обработке, такой как горячая гибка и закалка. В процессе обработки пленочный слой остается стабильным, без заметных изменений цвета, деформаций и повреждений.
Производственная мощность: производительность одной производственной линии составляет приблизительно от 12 000 до 25 000 квадратных метров в день. В настоящее время в моей стране действуют более восьми линий по производству низкоэмиссионной продукции с годовым объемом производства более 75 миллионов квадратных метров, что составляет примерно 6% от общего объема рынка.
- Первый слой, затем стальное стекло Low-E
Процесс производства:
①Используйте высококачественное флоат-стекло толщиной 3–12 мм (незакаленное)
②В вакуумной установке магнетронного распыления последовательно при комнатной температуре наносятся изоляционный слой (оксид кремния), функциональный слой ( слой серебра ), защитный слой (сплав никеля и хрома) и т. д .
③ После нанесения покрытия его отправляют в закалочную печь для высокотемпературного отпуска (680-720 ℃) для получения закаленного низкоэмиссионного стекла.
Основные преимущества:
①Серебряный слой отличается высокой чистотой, коэффициент отражения в дальнем инфракрасном диапазоне составляет более 70%, а также обладает отличными энергосберегающими характеристиками.
② После высокотемпературного отпуска пленочный слой имеет стабильную структуру, стабильный цвет без заметных изменений, устойчив к окислению и повреждению, а также значительно повышает ударопрочность. Он поддается горячей гибке и вторичной обработке, а срок его службы после выдавливания составляет более 25 лет.
③Цвет и структуру пленки можно выбирать по индивидуальному заказу (например, однослойная серебряная, двухслойная серебряная, трехслойная серебряная), с насыщенными цветами, не подверженными окислению или обесцвечиванию, и способными удовлетворить потребности различных регионов.
Основные недостатки:
①Производственный процесс сложен, а стоимость высока ( цена изделий из двойного серебра может быть в 1,5 раза выше, чем у онлайн-изделий LOW-E)
Производственная мощность: производительность одной производственной линии составляет около 25 000 квадратных метров в день. В настоящее время в Китае действует около 128 линий по производству крупнопанельного энергосберегающего стекла с нанесением покрытия перед нанесением стали . Годовой объём производства превышает 1,2 миллиарда квадратных метров, что составляет около 92% от общего объёма рынка. Эти линии используются преимущественно в архитектурных решениях среднего и высокого класса.
3.Сначала сталь, затем энергосберегающее стекло
Процесс производства:
① Сначала закалите исходное стекло.
②После очистки поверхности закаленного стекла поместите ее в вакуумную среду с низкой температурой (менее 65°C).
③ Из-за микронапряжений на поверхности закаленного стекла сложно сформировать равномерный слой металлической пленки, разница в цвете становится более очевидной, а процент брака высок.
Основные преимущества:
① Цвета можно свободно корректировать, не подвергая их воздействию низкотемпературного (менее 65 °C) процесса нанесения покрытия. В условиях конкуренции между различными брендами в инженерных проектах, полагаясь на уникальный цвет слоя покрытия, получаемого на различном оборудовании, можно эффективно закрепить или создать единую систему низкоэмиссионного покрытия для конкретной компании, фактически исключая других конкурентов и обеспечивая эксклюзивные права на поставку для проекта. Однако из-за нестабильности качества продукции и циклов поставок эта продукция часто становится причиной жалоб со стороны клиентов и строительных компаний. Такая практика снижения качества продукции и ущемления интересов потребителей ради обеспечения инженерных проектов нарушает принципы добросовестной рыночной конкуренции.
Основные недостатки:
① Слабое сцепление плёнки со стеклом делает её склонной к изменению цвета, окислению и расслоению. Это приводит к нестабильному выходу и качеству продукции. Если деталь подвергается воздействию окружающей среды более 48 часов, она может изменить цвет и окислиться. Срок службы детали до образования пустот может составлять от 3 до 10 лет, в зависимости от условий обработки на каждом предприятии.
② Сложность вторичной обработки (резки, сверления, горячей гибки и внешней обработки). В процессе производства и обработки плёнка подвержена изменению цвета, окислению и повреждениям, что приводит к высокой частоте брака. Сложно гарантировать стабильность цвета и сроки поставки последующих заплат, что приводит к высокому риску жалоб клиентов и непринятия проекта.
③Низкая термостойкость. Плёночный слой может ускорить старение и выцветание при высоких температурах выше 65°C.
④ Коэффициент отражения дальних инфракрасных лучей низок и быстро уменьшается, изначально всего лишь 40–50 %, а через 3 месяца может упасть ниже 30 %, что влияет на энергосберегающие и теплоизоляционные свойства.
Производственные мощности и рынок: В Китае, вероятно, имеется менее 26 подобных линий по производству низкоэмиссионного стекла, которые сначала закаляют, а затем наносят покрытие. Ежедневная производительность каждой линии составляет около 3000 квадратных метров, а общий годовой объём производства — около 30 миллионов квадратных метров. Доля рынка составляет менее 2%, а уровень жалоб клиентов относительно высок.
4.Сравнение ключевых показателей трех процессов
| Тип процесса | Температура формования | Срок службы одного чипа | Жизнь после опустошения | Коэффициент блокировки дальнего инфракрасного диапазона | Устойчивость к погодным условиям |
| Онлайн Low-E | Около 600～650℃ | Около 5 лет+ | Более 32 лет | 40%～55% | Отличный |
| Сначала пластина, затем сталь LOW-E | Около 680～720℃ | Около 30 дней+ | Более 25 лет | 60%～80% | Отличный |
| Сначала сталь, а затем LOW-E покрытие | Около 65℃ | Около 72 часов | Примерно от 3 до 10 лет | Первоначально 40–50%, через три месяца может быстро снизиться примерно на 30%. | Слабее |
Данные показывают, что энергосберегающее стекло, произведенное с использованием процесса сначала нанесения покрытия, а затем армирования, имеет очевидные преимущества в цвете, энергосберегающих характеристиках и сроке службы, и является предпочтительным вариантом, широко применяемым во всех климатических зонах Китая; энергосберегающее стекло, произведенное онлайн, более конкурентоспособно по стоимости, но цвет относительно прост; энергосберегающее стекло, произведенное с использованием процесса сначала армирования , а затем нанесения покрытия, не рекомендуется в качестве предпочтительного энергосберегающего продукта для использования в дорогостоящих проектах из-за таких неблагоприятных факторов, как низкая производственная мощность, дефекты свойств пленки, низкий выход годных, короткий срок службы и высокий уровень жалоб клиентов .
- Функциональные ограничения энергосберегающего стекла : от принципов радиационного облучения до воздействия на окружающую среду
«Низкоэмиссионные» характеристики стекла LOW-E имеют чёткие научные границы. Чрезмерное освещение этих границ может привести к систематическим ошибкам в проектировании энергосберегающих зданий.
- Научное определение «низкого уровня радиации» и вводящее рынок в заблуждение
Как мы все знаем, «низкоэмиссионный» низкоэмиссионного стекла относится именно к его низкой излучательной способности в дальнем инфракрасном диапазоне, а не к его низкому пропусканию всего солнечного излучения. Энергия солнечного излучения в целом подразделяется на видимый свет (50%), инфракрасный (35% в ближнем инфракрасном диапазоне, 10% в дальнем инфракрасном диапазоне) и ультрафиолетовый (3–5%). Низкоэмиссионная пленка предназначена в первую очередь для фильтрации дальнего инфракрасного излучения как внутри, так и снаружи помещений, но её способность блокировать проникновение видимого и ближнего инфракрасного излучения внутрь помещения крайне ограничена. Без подвижных солнцезащитных козырьков, которые физически регулируются и блокируют проникающее через низкоэмиссионное стекло видимое и ближнее инфракрасное излучение, двери, окна и светопрозрачные стеклянные фасады будут неэффективны в достижении настоящей «солнцезащиты и теплоизоляции» летом или в жарких южных регионах.
- С помощью энергетического соотношения каждого диапазона солнечного света (на основе общего излучения, достигающего верхних слоев земной атмосферы) и энергетического анализа: с помощью низкоэмиссионного стекла трудно добиться «летней солнцезащиты и теплоизоляции» без активных солнцезащитных продуктов.
(1) Энергетическая пропорция каждой длины волны солнечного света
① Дальний инфракрасный диапазон: составляет около 10–15 % от общего количества солнечного излучения (длина волны более 2,5 мкм, низкая энергия, частично поглощается атмосферой)
②Ближний инфракрасный диапазон: около 35–40 % (длина волны от 0,75 до 2,5 мкм, наиболее высокоэнергетическая часть инфракрасного диапазона)
③ Ультрафиолетовые лучи: около 5% (длина волны 100–400 нанометров, из которых UVC почти полностью поглощается озоновым слоем, а основные лучи, достигающие земли, — это UVA и небольшое количество UVB)
④ Видимый свет: около 40–50 % (длина волны от 400 до 750 нанометров, то есть та часть, которую может воспринимать человеческий глаз, включая красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, синий и фиолетовый)
(2) Форма тепловой энергии, генерируемой видимым светом, проникающим в помещение.
Когда видимый свет проникает в помещение, он поглощается предметами (стенами, мебелью, полом и т. д.). Большая часть энергии преобразуется в инфракрасные лучи (в основном дальнего инфракрасного диапазона) и выделяется в виде теплового излучения, создавая высокотемпературное накопление тепла в помещении (этот процесс аналогичен «парниковому эффекту»), увеличивая нагрузку на систему кондиционирования и вызывая эффект городского острова тепла.
- Стоит отметить, что «видимый свет» и «ближние инфракрасные лучи» (составляющие около 85% солнечного излучения), которые часто игнорируются населением, не могут быть полностью заблокированы низкоэмиссионным стеклом. Однако они могут не только создавать эффект высокотемпературной термической полимеризации в помещении, но и непрерывно генерировать электроэнергию за счёт поглощения и преобразования энергии фотоэлектрическими панелями . Принцип действия следующий:
① Основными рабочими диапазонами фотоэлектрических панелей являются видимый свет и ближние инфракрасные лучи, среди которых видимый свет составляет наибольшую долю энергии, поглощаемой фотоэлектрическими панелями , и является важным источником выработки электроэнергии.
② Принцип преобразования: Основой фотоэлектрической панели является полупроводниковый материал ( например, кремний) . Когда видимый свет (или свет с определённой длиной волны) падает на полупроводник, энергия фотонов поглощается электронами внутри полупроводника, освобождая их от связей и образуя электронно-дырочные пары. Эти свободные электроны затем направленно мигрируют под действием электрического поля внутри полупроводника, генерируя электрический ток, тем самым напрямую преобразуя световую энергию в электрическую (так называемый «фотоэлектрический эффект»).
Подводя итог, можно сказать, что некоторые компании на рынке неверно интерпретируют «низкое излучение» как «низкую светопропускаемость» или «низкую теплопроводность», а «теплоизоляцию» — как «теплоизоляцию», утверждая, что стекло с высоким коэффициентом пропускания LOW-E может выполнять функции «солнцезащиты и теплоизоляции», что является явно вводящей в заблуждение и ложной рекламой.
① Стекло Low-E преобразует свет с коэффициентом пропускания видимого света от 50% до 70%, проникающий в помещение, в тепло, что приведет к возникновению высокотемпературного эффекта термической полимеризации в помещении, и «солнцезащита» не будет реализована.
②Степень блокировки ближнего инфракрасного излучения стеклом LOW-E составляет всего 20–30%. Из 53% солнечной энергии около 37% всё же могут проникнуть в помещение, что приводит к накоплению тепла внутри помещения и не позволяет ему рассеиваться наружу, что не обеспечивает теплоизоляции в условиях высоких температур на открытом воздухе.
③ Испытания, проведенные в южных регионах и летом, показывают, что в помещениях, где используется только низкоэмиссионное стекло, температура в помещении во второй половине дня подвержена влиянию видимого света и ближнего инфракрасного излучения и часто превышает температуру наружного воздуха. Если площадь освещения стеклянных стен, дверей и окон слишком велика, накопление тепла и скорость повышения температуры в помещении даже компенсируют скорость охлаждения, производимую кондиционером. При чрезмерном использовании кондиционера температура в помещении не только не понизится, но и наружный блок кондиционера значительно увеличит выбросы высокотемпературных газов наружу, образуя острова тепла в городах и населенных пунктах, а также эффект высокотемпературной печи, что влияет на изменение климата и наносит ущерб окружающей среде.
Такая вводящая в заблуждение реклама может также являться нарушением Закона о борьбе с недобросовестной конкуренцией и Закона о рекламе, серьезно затрагивая право потребителей на выбор и создание эффекта энергосбережения.
- Недостатки использования только низкоэмиссионного стекла в жарких южных регионах
В жарких и высокотемпературных районах на юге моей страны (южнее 30° северной широты) использование только низкоэмиссионного стекла может вызвать ряд проблем:
① Резкий рост нагрузки на систему кондиционирования воздуха: измерения, проведенные Академией строительных наук провинции Гуандун, показывают, что в домах с обычными энергосберегающими стеклопакетами кондиционирование воздуха летом в среднем работает от 8 до 10 часов в день, что на 4–5 часов дольше, чем в зданиях, оборудованных системами солнцезащиты, а потребление энергии увеличивается более чем на 60%.
② Усиление эффекта аккумуляции тепла в помещении: Видимый свет, проникающий в помещение через энергосберегающее стекло, поглощается и преобразуется в длинноволновое излучение (дальние инфракрасные лучи). Поскольку энергосберегающее стекло обладает свойством отражать дальние инфракрасные лучи, это тепло «запирается» в помещении, что приводит к дальнейшему повышению температуры. Это не только снижает энергосберегающий эффект, но и делает изделие более энергоёмким.
③ Цепные экологические эффекты: Резкий рост нагрузки на системы кондиционирования воздуха привёл к увеличению разницы пиковых и минимальных нагрузок в энергосистеме. Во многих районах на юге летом пришлось использовать аварийные установки, работающие на топливе, а выбросы углерода на киловатт-час увеличились более чем на 30% по сравнению с традиционными тепловыми электростанциями.
Например, в жилом комплексе в Шэньчжэне, где все квартиры были построены с использованием стандартного энергосберегающего стекла и не имели солнцезащитных систем, жильцы жаловались, что даже при кондиционере, установленном на 16°C, температура была недостаточно прохладной. Некоторые жильцы установили наружные солнцезащитные сетки, что не только портило внешний вид здания, но и представляло угрозу безопасности. Статистика управления недвижимостью показывает, что средний ежемесячный счёт за электроэнергию на семью в этом комплексе летом составляет от 1000 до 1600 юаней, что более чем в три раза превышает расходы соседних районов, оснащённых солнцезащитными системами.
- Синергетические преимущества «Low-E + солнцезащитный козырек»
Научное решение проблемы летних ограничений низкоэмиссионного стекла заключается в сочетании низкоэмиссионного стекла с подвижной солнцезащитной системой. Теплоизоляционное стекло со встроенными солнцезащитными жалюзи — типичная интегрированная система, позволяющая достичь эффекта «1+1 больше, чем 2»:
① Композитная теплоизоляция летом: солнцезащитные жалюзи могут эффективно блокировать от 60% до 80% видимого света и ближних инфракрасных лучей, а в сочетании с отражением дальних инфракрасных лучей стеклом LOW-E общее количество солнечного тепла, проникающего в помещение, может быть уменьшено более чем на 75%, а использование кондиционера может быть уменьшено на 40%-50%.
② Интеллектуальная изоляция зимой: после того, как жалюзи сложены, функция отражения инфракрасного излучения низкоэмиссионного стекла в полной мере используется для снижения потерь тепла в помещении; в то же время оно не влияет на проникновение естественного света и использует солнечную энергию для обогрева и изоляции.
③ Возможность динамической регулировки: угол наклона жалюзи можно регулировать в режиме реального времени в зависимости от высоты солнца и температуры наружного воздуха (плавная регулировка от 0° до 100°), что позволяет реализовать «затенение по требованию» и решает проблему фиксированного затенения «либо полностью заблокировано, либо полностью прозрачно».
Например, сравнительный тест, проведенный Шанхайской академией строительных исследований, показал, что при температуре наружного воздуха 35 °C температура в помещении, в котором используется только низкоэмиссионное стекло, значительно выше 35 °C, в то время как температура в помещении, в котором используется система «низкоэмиссионное стекло + встроенные жалюзи», составляет всего лишь 26–27 °C, что значительно повышает комфорт и снижает потребление энергии на кондиционирование воздуха на 52 %.
- Поддержка политики и стандартные спецификации
моя страна ускорила создание предварительной системы политической поддержки для системы «LOW-E + передвижной солнцезащитный козырек»:
Национальные стандарты:
«Общие технические условия по энергосбережению и использованию возобновляемых источников энергии в зданиях» (GB55015-2021) предусматривают, что наружные окна зданий в районах с жарким летом и теплой зимой, а также в районах с жарким летом и холодной зимой должны быть оборудованы передвижными солнцезащитными устройствами, а коэффициент затенения (SC) окон, выходящих на восток, юг и запад, должен быть ≤0,5.
Технический стандарт по проектированию затенения зданий (JGJ237-2011) четко определяет требования к эксплуатационным характеристикам стеклопакетов со встроенными солнцезащитными жалюзи: коэффициент затенения может регулироваться в диапазоне ≥0,3, а срок службы должен быть более 20 лет.
Местная политика:
Провинция Цзянсу: «Технические условия применения стандартизированных наружных оконных систем для жилых зданий провинции Цзянсу» (DGJ32J-157-2017) предусматривают, что при использовании подвижных наружных солнцезащитных систем в жилых помещениях жилых зданий, выходящих на восток, юг и запад, следует использовать интегрированную наружную солнцезащитную систему. Пересмотренный «Стандарт оценки экологичности зданий провинции Цзянсу» добавляет специальный пункт: проекты, использующие «изолированное стекло со встроенными солнцезащитными козырьками», получат дополнительные 8 баллов (из 100) в рейтинге энергосбережения и использования энергии, что эквивалентно повышению порога рейтинга на одну звезду. Новые общественные здания, использующие эту технологию, получат субсидию в размере 80 юаней за квадратный метр в зависимости от площади окон (соответствует стандарту субсидирования энергосбережения зданий Нанкина 2023 года).
Шанхай: «Специальные меры поддержки проектов по энергосбережению в зданиях» предусматривают субсидию в размере 50 юаней на квадратный метр площади здания для проектов, использующих передвижные системы затенения Low-E+.
Провинция Фуцзянь: В «Технических условиях проектирования наружных окон для гражданских зданий провинции Фуцзянь» указано, что в регионах с жарким летом и тёплой зимой, таких как Сямэнь и Чжанчжоу, новые здания с окнами, выходящими на юг и запад, должны быть оснащены сдвижными солнцезащитными ставнями, предпочтительно со встроенными жалюзи из стеклопакетов, с коэффициентом затенения ≥ 80%. Жилые проекты со встроенными солнцезащитными ставнями имеют право на снижение общей площади на 1–2% (см. политику стимулирования экологичного строительства в Фучжоу на 2022 год).
Провинция Хайнань: В «Технические условия по наружному затенению зданий провинции Хайнань» добавлены новые правила: наружные окна зданий с круглогодичным кондиционированием воздуха должны быть оснащены встроенными системами затенения. Коэффициент солнечного теплопоступления (SHGC) стеклопакетов со встроенными жалюзи должен быть ≤ 0,28. Проекты, соответствующие этим требованиям, получат дополнительные 5 баллов при оценке соответствия требованиям «Экологичного здания» . При использовании в сочетании с фотоэлектрической системой субсидия на затенение увеличится на 30% до 65 юаней/ м² (согласно стандартам субсидирования зданий с использованием солнечной энергии в Санье на 2023 год).
Провинция Сычуань: «Технические правила провинции Сычуань по энергосберегающей модернизации существующих общественных зданий» предусматривают, что проекты модернизации в регионах с высоким температурным режимом, таких как Чэнду и Чунцин, должны предусматривать установку подвижных солнцезащитных экранов, если соотношение площади окон, выходящих на восток и запад, к площади стен превышает 0,3. Для стеклопакетов со встроенными жалюзи эта стоимость будет включена в стоимость модернизации, а оценка энергосберегающего эффекта составит 120–150 юаней/ кв. м (рассчитано на основе субсидии на модернизацию, предоставленной Сычуаню в 2023 году). Производители, разрабатывающие встроенные жалюзи, соответствующие местным тепловым требованиям, имеют право на льготный режим по налогу на прибыль в размере 15% для высокотехнологичных предприятий (согласно документу правительства Сычуани № 12 [2022]).
Провинция Чжэцзян: «Технический кодекс энергосберегающей реконструкции существующих зданий» требует, чтобы в существующих зданиях, реконструкция которых была завершена до 2025 года, использовались передвижные системы солнцезащиты для окон, выходящих на восток, юг и запад, при этом предпочтение отдается встроенным жалюзи.
Провинция Гуандун: Стандарт оценки экологичности зданий (DBJ/T15-83-2021) предусматривает, что здания со встроенными солнцезащитными жалюзи и изоляционным стеклом могут получить бонус в размере 10% к показателю энергосбережения.
Экологические издержки зависимости от кондиционирования воздуха : от принципов работы до воздействия на окружающую среду
В жарких южных регионах и летом, когда энергосберегающий эффект низкоэмиссионного стекла крайне ограничен, кондиционирование воздуха становится основным средством поддержания комфорта в помещении. Чрезмерная зависимость от кондиционирования воздуха скрывает огромные экологические издержки.
1.Принцип работы и характеристики энергопотребления кондиционеров
Основной принцип кондиционирования воздуха и охлаждения заключается в передаче тепла посредством изменения физического состояния хладагента:
① Сжатие низкотемпературных хладагентов низкого давления (таких как R32, R410A) в газ высокой температуры и давления
② Газ высокой температуры и высокого давления поступает в конденсатор наружного блока, выделяет тепло и сжижается.
③ Жидкий хладагент декомпрессируется с помощью дроссельного клапана и поступает в испаритель внутреннего блока, где он поглощает тепло в помещении и испаряется.
④Испарившийся хладагент возвращается в компрессор, завершая цикл.
Во время этого процесса электроэнергия, потребляемая кондиционером, в основном используется для привода компрессора, а коэффициент энергоэффективности (EER) обычно составляет от 3 до 4, но он может опускаться ниже 2,5 в условиях экстремально высоких температур (≥35 ℃).
Характеристики энергопотребления систем кондиционирования воздуха в зданиях моей страны:
① Летний пик потребления электроэнергии вносит значительный вклад: на его долю приходится более 40% летнего пикового потребления электроэнергии, а в некоторых городах даже до 50%.
②Очевидные региональные различия: в Южном Китае он используется от 150 до 200 дней в году, а в Северном Китае — от 30 до 90 дней в году.
③ Быстрый рост: среднегодовой рост составил 12% за последние 10 лет, а общее количество объектов недвижимости к 2024 году превысит 600 миллионов единиц.
2.Тепловое загрязнение от наружных блоков кондиционеров и эффект городского острова тепла
При работе кондиционеров тепло внутри помещения передается наружу, вызывая значительное тепловое загрязнение. Это основная причина «эффекта городской высокотемпературной печи», который проявляется в различных местах:
①Один кондиционер мощностью 1,5 л.с. выделяет около 3000 кДж тепла в час (что эквивалентно сжиганию 100 г стандартного угля)
② В густонаселенных городских районах почасовое рассеивание тепла наружными блоками кондиционеров может достигать 10^9 кДж на квадратный километр, что приводит к повышению местной температуры окружающей среды на 3–5 °C.
Это тепловыделение от кондиционера усугубляет городские острова тепла и сильный тепловой эффект печей, образуя порочный круг:
① Нагрузка на кондиционирование воздуха в городских центрах еще больше возрастает: при каждом повышении температуры на 1°C потребление энергии увеличивается примерно на 6–8%.
② Увеличение числа экстремально высоких температур: городские острова тепла и эффекты высоких температур, подобных раскаленной печи, приводят к тому, что в городах летом на 15–20 дней больше дней с высокой температурой, чем в пригородных районах.
③ Снижение комфорта для человека: в условиях высокой температуры и высокой влажности воспринимаемая температура на 5–8 градусов Цельсия выше фактической, что еще больше стимулирует использование кондиционирования воздуха.
Мониторинг в районе Луцзяцзуй в Шанхае показывает, что в летние будние дни с 14:00 до 16:00 температура вокруг зданий на 4,2°C выше, чем в пригородах, расположенных в 5 километрах от них. При этом рассеивание тепла кондиционерами составляет около 40% разницы температур. Этот цикл «распределение тепла кондиционерами — усугубление теплового острова — более интенсивное использование кондиционеров» увеличивает потребление энергии и угрожает экологии города.
3.Экологическая опасность хладагентов и дилемма их замены
Хладагенты для кондиционирования воздуха оказывают значительное влияние на разрушение озонового слоя и глобальное потепление:
① Разрушение озонового слоя: Традиционные ХФУ имеют озоноразрушающий потенциал (ОРП) 1,0, при этом каждый килограмм разрушает примерно 1000 килограммов озона. Несмотря на ограничения на их использование, предусмотренные Монреальским протоколом, в Китае всё ещё эксплуатируется множество старых кондиционеров.
② Потенциал глобального потепления: хладагенты нового поколения, такие как R32, имеют потенциал глобального потепления (ПГП) 675, а R410A — 2088. Годовая скорость их утечки составляет от 5% до 10%. Утечка хладагента из одного кондиционера эквивалентна дополнительным выбросам от 0,5 до 1 тонны CO₂ в год .
③ Сложности с заменой: хотя хладагенты с низким ПГП (например, пропан R290) являются экологически безопасными, они огнеопасны и взрывоопасны. Их использование в зонах сосредоточения зданий представляет угрозу безопасности и затруднено для продвижения.
Исследования Программы ООН по окружающей среде показывают, что глобальные выбросы хладагентов от кондиционеров в зданиях способствуют глобальному потеплению примерно на 10%. Если не принять меры, к 2050 году этот показатель может увеличиться до 20%. Будучи крупнейшим мировым производителем и потребителем кондиционеров, моя страна играет особенно важную роль в предотвращении и контроле экологических рисков, связанных с хладагентами.
4.Влияние на здоровье и социальные издержки
Влияние чрезмерной зависимости от кондиционирования воздуха на здоровье человека подтверждено многими исследованиями:
① Респираторные заболевания: Внутри кондиционеров легко размножаются плесень и бактерии (от 10^4 до 10^5 колоний на кубический метр). Длительное использование увеличивает риск респираторных инфекций более чем на 30%, а риск аллергического ринита — на 25%.
②Проблемы с кожей: Влажность воздуха в кондиционируемом помещении обычно ниже 40% (комфортная влажность составляет от 40% до 60%). Длительное пребывание в условиях низкой влажности ускоряет потерю влаги кожей и увеличивает скорость старения рогового слоя в 1,5 раза.
③ Снижение способности адаптироваться к жаре: частое переключение между кондиционированием воздуха и воздействием высоких температур снижает способность организма адаптироваться к изменениям температуры, увеличивая риск теплового удара на 20% летом.
Эти последствия для здоровья приводят к значительным социальным издержкам: Китай ежегодно несет около 20 миллиардов юаней медицинских расходов из-за заболеваний, связанных с кондиционированием воздуха, и около 30 миллиардов юаней потерь производительности труда из-за прогулов. В отличие от этого, «естественное охлаждение», достигаемое системами затенения, может поддерживать температуру в помещении от 26 до 28 °C и влажность около 50%, что существенно снижает риски для здоровья, связанные с кондиционированием воздуха.
5.Международный опыт развития солнцезащитных технологий : от нормативного правоприменения к технологическим инновациям
Опыт развитых стран, таких как Европа, США, Япония и Южная Корея, в области солнцезащитных систем в строительстве служит для Китая всеобъемлющим ориентиром – от концепций до технологий. Благодаря нормативно-правовому регулированию, технологическим инновациям и развитию рынка эти страны создали зрелую систему энергосбережения в зданиях, ориентированную на «затенение в первую очередь».
1.Германия: от «пассивного дома» к «климатически адаптивному проектированию»
Германия является пионером в области технологий солнцезащиты зданий. Её основной опыт заключается в интеграции систем солнцезащиты в основные аспекты проектирования зданий, адаптируемых к климатическим условиям:
① Система регулирования: Постановление об энергосбережении ( EnEV ) напрямую связывает показатели эффективности систем затенения с лимитами потребления энергии в здании, требуя от проектировщиков предоставления совместного плана проектирования «затенение + освещение + вентиляция», а также требуя, чтобы коэффициент затенения (SC) окон во всех направлениях был ≤0,3.
② Стандарт пассивного дома: Институт пассивного дома (PHI) устанавливает, что наружные окна пассивных домов должны быть оснащены регулируемыми системами затенения, а состояние затенения должно быть связано с системой вентиляции внутри помещений — летом, когда затенение открыто, вентиляция синхронизируется для использования естественного ветра для рассеивания тепла; зимой, когда затенение убрано, вентиляция закрывается для сокращения потерь тепла.
③Технологические инновации: «Фотоэлектрические солнцезащитные жалюзи», разработанные компанией из провинции Цзянсу, сочетают в себе солнечные панели и жалюзи. Используемые в офисном здании в Берлине, они обеспечивают тень и прохладу летом, одновременно вырабатывая электроэнергию, покрывающую 15% потребностей здания в электроэнергии. В сложенном состоянии зимой они не влияют на способность фотоэлектрических панелей поглощать солнечный свет, а годовая выработка электроэнергии достигает 200 кВт⋅ч/м².
Данные мониторинга в районе Мюнхена с низким уровнем выбросов углерода показывают, что общее потребление энергии на отопление и охлаждение в домах, использующих систему «низкоэмиссионное стекло + фотоэлектрические солнцезащитные жалюзи», составляет всего 28% от среднего по Германии в течение года. Колебания температуры в помещении контролируются в пределах ±1°C, а концентрация PM2,5 всегда ниже 20 мкг/м3, что обеспечивает двойной эффект: экономию энергии и заботу о здоровье.
2.Франция: от «Закона об энергетическом переходе» к «Культуре солнцезащитных очков»
Благодаря законодательству и культурному развитию Франция превратила затенение зданий из технического требования в социальный консенсус:
① Правоприменение: Закон об энергетическом переходе 2019 года предусматривает, что все новые здания (включая жилые и общественные) должны быть оборудованы передвижными солнцезащитными системами, а доля энергосбережения, которую обеспечивает солнцезащитная система, должна составлять ≥ 25% (то есть, потребление энергии, сниженное за счет солнцезащитных систем, должно составлять более 25% от общего потребления энергии на охлаждение). Нарушителям грозит штраф в размере до 5% от стоимости здания.
② Сохранение исторических зданий: При реконструкции исторического района Парижа была применена инновационная «встроенная невидимая система солнцезащиты (встроенное солнцезащитное стекло)». Эта система скрывает жалюзи между двухслойным стеклом, сохраняя внешний вид исторических зданий и одновременно обеспечивая защиту от солнца. Во время расширения Лувра эта технология использовалась в выставочных залах под стеклянной пирамидой, что позволило снизить нагрев от солнца на 70% летом.
③ Культура использования солнцезащитных средств: Правительство продвигало концепцию использования солнцезащитных средств в рамках «Летней кампании за солнцезащитные средства», призывая жителей открывать шторы с 10:00 до 16:00 для обеспечения естественной вентиляции и снижения использования кондиционеров. Данные показывают, что эта кампания позволила снизить использование кондиционеров на 18%, а пиковую нагрузку на электроэнергию — на 10% летом во Франции.
Практика одной из квартир в Лионе показывает, что после внедрения системы «двойное серебристое энергосберегающее стекло + встроенные жалюзи с магнитным управлением» летом температура в помещении поддерживается на уровне 25–26 °C без необходимости включения кондиционера; зимой потребление энергии на отопление сокращается на 40%, а уровень удовлетворенности жильцов достигает 92%, что на 35 процентных пунктов выше, чем в традиционных зданиях.
3.Япония: от «компактного пространства» к «хорошей защите от солнца»
Из-за ограниченности земельных ресурсов и компактности застройки Япония разработала сложную систему солнцезащитных технологий, подходящую для небольших пространств:
① Уточнены правила: «Закон об энергосбережении в зданиях» формулирует дифференцированные требования к затенению в зависимости от ориентации здания и соотношения окон и стен : если соотношение окон, выходящих на юг, и стен превышает 30%, необходимо использовать регулируемое затенение; независимо от соотношения окон и стен , окна, выходящие на запад, должны быть оснащены «двойным затенением» (стационарные козырьки + подвижные жалюзи).
② Техническая адаптация: Для городов с высокой плотностью населения, таких как Токио, была разработана «интеллектуальная система солнцезащиты» . Благодаря датчикам освещенности, а также датчикам температуры и влажности за окном, жалюзи могут регулироваться активно или автоматически: при высоте солнца > 60° жалюзи наклоняются на 45°; при температуре наружного воздуха > 30°C жалюзи наклоняются на 70°, обеспечивая точную защиту от солнца.
③ Сейсмостойкая конструкция: полое стекло со встроенными солнцезащитными жалюзи выдерживает землетрясения силой 7 баллов благодаря специальным демпфирующим соединительным устройствам. Во время Великого восточно-японского землетрясения 2011 года ни в одном здании, где использовалась эта система, солнцезащитные системы не пострадали.
Фактические испытания в жилом комплексе в Токио показали, что после внедрения системы «трехкамерное энергосберегающее стекло с двумя камерами и интеллектуальные сенсорные жалюзи» время работы кондиционера летом сократилось с 8 до 2 часов в день, потребление энергии на отопление зимой сократилось на 55%, а концентрация CO₂ в помещении всегда поддерживалась на уровне ниже 800 ppm, что значительно превышает национальный стандартный предел в 1000 ppm.
4.США: от «Энергетической звезды» к «Региональным решениям»
В Соединенных Штатах разработаны региональные решения по затенению зданий, основанные на региональных климатических различиях:
(1) Сертификация Energy Star: Система оценки «Energy Star» Агентства по охране окружающей среды (EPA) включает системы солнцезащиты. Здания, оснащенные высокоэффективными системами солнцезащиты, могут получить дополнительные 10 баллов (из 100) и налоговые льготы (до 3% от стоимости здания).
(2) План климатического зонирования:
① Холодные регионы (например, Миннесота): рекомендуется использовать «стекло с высокой светопропускаемостью LOW-E + фиксированный солнцезащитный козырек», ориентированный на зимнее освещение и сохранение тепла.
②Температурные регионы (например, Калифорния): рекомендуется использовать «низкоэмиссионное стекло + подвижные жалюзи» для удовлетворения потребностей в «солнцезащите и теплоизоляции летом и отоплении и сохранении тепла зимой».
③ Жаркие регионы (например, Флорида): обязательное использование «энергосберегающего стекла + двухслойной солнцезащиты» (внешний солнцезащитный козырек + внутренние солнцезащитные жалюзи), направленное на контроль солнечного тепла.
(3) Развитие рынка: Американская ассоциация солнцезащитных систем (SIA) ежегодно проводит конкурс «Энергосберегающие солнцезащитные системы» для продвижения инновационных технологий. Победителем 2024 года стал проект «Адаптивные солнцезащитные шторы», позволяющий регулировать угол наклона жалюзи, что увеличивает экономию энергии на 20% по сравнению с традиционными системами.
Пример реконструкции коммерческого здания в Финиксе весьма убедителен: до реконструкции использовалось обычное остекление, кондиционирование и охлаждение, а мощность кондиционирования летом достигала 120 Вт/м²; после реконструкции было использовано «двойное серебристое низкоэмиссионное стекло + фотоэлектрическая солнцезащитная стена » , а мощность кондиционирования снизилась до 55 Вт/м², а годовой счет за электроэнергию уменьшился на 150 000 долларов США. При этом годовая выработка электроэнергии фотоэлектрической системой достигла 80 000 кВт·ч, что позволило добиться двойного преимущества: «энергосбережение + производительность».
План адаптации к климатическому зонированию Китая : точные меры с юга на север
Китай — огромная страна с разнообразным климатом. От умеренно-холодного региона Мохэ до тропического Санья — потребности в энергосбережении в зданиях значительно различаются. Основываясь на «Стандарте климатического зонирования зданий» (GB 50178) и используя синергетические принципы затенения и теплоизоляции, можно разработать точные решения для каждого региона.
1.Сильно холодные регионы (Северо-Восточный Китай и Северный Синьцзян): отдайте приоритет сохранению тепла, принимая во внимание зимнее освещение.
Климатические характеристики: Зима холодная и продолжительная (от -20℃ до -30℃), отопительный период длится от 6 до 8 месяцев; лето короткое и прохладное, потребность в кондиционировании воздуха низкая; угол наклона солнца над горизонтом небольшой, а световой день зимой короткий.
Основные потребности: минимизировать потери тепла зимой, используя ограниченное количество зимнего солнечного света для обогрева.
Рекомендуемое решение: «Тройное остекление, двухкамерное, с высоким коэффициентом пропускания, низкоэмиссионное стекло + фиксированный солнцезащитный козырек».
① Выбор стекла: двухкамерная конструкция с тройным стеклом (толщина стекла 5+12A+5+12A+5), внутреннее стекло покрыто высокопропускающей пленкой LOW-E (пропускание видимого света ≥ 60%), коэффициент теплопередачи (значение K) ≤ 1,6 Вт/(м2·K)
② Конфигурация солнцезащитных козырьков: окна, выходящие на юг, оснащены фиксированными солнцезащитными козырьками (длина консоли составляет 0,3 высоты окна) для защиты от полуденного солнца летом; окна, выходящие на север, не оснащены солнцезащитными козырьками для уменьшения потерь тепла.
③ Вспомогательные меры: оконная рама изготовлена из алюминиевого сплава с терморазрывом (коэффициент теплопередачи ≤ 2,0 Вт/(м2·К)), а стекло и оконная рама герметизированы трехслойной уплотнительной структурой для уменьшения проникновения холодного воздуха.
Энергосберегающий эффект: После применения данного решения в жилом проекте в Харбине потребление энергии на отопление зимой сократилось на 45% по сравнению с традиционными зданиями, температура внутри помещений повысилась на 3–4 °C, а потребности в дневном освещении можно было удовлетворить без включения света, что позволило сократить потребление энергии на освещение на 20%.
2.Холодные регионы (Северный Китай, Северо-Западный Китай): зимняя защита и летнее затенение , динамическая регулировка
Климатические характеристики: холодная зима (-10℃...-20℃), отопительный период 4-6 месяцев; жаркое лето (30℃-35℃), период кондиционирования 2-3 месяца; солнечная радиация имеет большие сезонные различия.
Основные потребности: изоляция зимой для уменьшения потерь тепла, затенение летом для контроля солнечного излучения и реализация переключения функций на зиму и лето.
Рекомендуемое решение: « Двухкамерный стеклопакет с однокамерным светопропускающим стеклом LOW-E + встроенные солнцезащитные жалюзи».
① Выбор стекла: Двойное стекло с одной полостью (5+19A+5), внутреннее стекло покрыто двойной серебряной низкоэмиссионной пленкой (коэффициент пропускания видимого света ≥ 60%), значение K ≤ 1,8 Вт/(м2·K)
②Конфигурация солнцезащитного козырька: встроенные полые жалюзи (толщина ламелей 0,2 мм), регулируемые от 0° до 100°, угол раскрытия от 45° до 70° для защиты от солнца летом и полностью убирающиеся зимой
③ Интеллектуальное управление: благодаря датчику температуры солнцезащитный козырек автоматически открывается, когда наружная температура превышает 25 ℃, и автоматически убирается, когда наружная температура опускается ниже 10 ℃, что позволяет осуществлять работу без участия человека.
Энергосберегающий эффект: Внедрение этого решения позволило сократить потребление энергии на отопление в многоквартирном доме в Пекине на 35% зимой и на 40% летом на кондиционирование воздуха. Общее годовое потребление энергии сократилось ещё на 20% по сравнению с действующими в Пекине стандартами энергосбережения, что соответствует требованиям к зданиям со сверхнизким энергопотреблением.
3.Районы с жарким летом и холодной зимой (бассейн реки Янцзы): в основном для защиты от солнца, с учетом сохранения тепла.
Климатические характеристики: высокая температура и высокая влажность летом (35℃～38℃), период кондиционирования воздуха составляет 3–4 месяца; холодная и влажная зима (0℃～10℃), потребность в отоплении быстро возрастает; сильное солнечное излучение, небольшая разница температур днем и ночью.
Основные потребности: эффективно блокировать тепло солнечного излучения летом и снижать нагрузку на кондиционер; сокращать потери тепла зимой и повышать эффективность отопления.
Рекомендуемое решение: «Тройной стеклопакет с двумя камерами, стеклопакет с высоким коэффициентом пропускания LOW-E + встроенные солнцезащитные жалюзи ( жалюзи размещаются в наружной камере)».
① Выбор стекла: трехслойная двухкамерная конструкция ( 5LOW-E+20A встроенные жалюзи + 5LOW-E+9A+5) (коэффициент пропускания видимого света должен быть >60%), значение K ≤1,2 Вт/(м2·K), коэффициент затенения (SC) должен быть менее 0,25
②Конфигурация солнцезащитного козырька:
Встроенные жалюзи: ламели должны быть покрыты покрытием с высокой отражающей способностью (коэффициент отражения ≥ 70%), а угол наклона можно регулировать от 50° до 80° летом, чтобы блокировать более 75% тепла солнечного излучения.
③ Конструкция вентиляции: связана с внутренней системой подачи свежего воздуха, подача свежего воздуха включается одновременно с открытием солнцезащитного козырька летом, а естественная вентиляция используется для охлаждения ночью.
Энергосберегающий эффект: после применения этого решения в демонстрационном проекте экологичного здания в Ухане летом температура в помещении была на 8–10 °C ниже наружной, а время ежедневной работы кондиционера сократилось с 10 до 4 часов. Расход энергии на отопление зимой сократился на 30%, а общее годовое потребление энергии – на 50% по сравнению с национальным стандартом, что позволило проекту получить трёхзвёздочный сертификат Национального экологического здания.
4.Районы с жарким летом и теплой зимой (Южный Китай, южная провинция Фуцзянь): экстремальная защита от солнца, контроль поступления тепла
Климатические характеристики: продолжительное и жаркое лето (35℃～38℃), период кондиционирования воздуха от 6 до 8 месяцев; теплая зима (10℃～20℃), в отоплении практически нет необходимости; большой угол наклона солнца и высокая интенсивность радиации.
Основное требование: минимизировать проникновение солнечного тепла в помещение и снизить нагрузку на кондиционирование воздуха от источника.
Рекомендуемое решение: «Тройной стеклопакет с двумя камерами из низкоэмиссионного стекла + встроенные солнцезащитные жалюзи + фиксированный солнцезащитный козырек».
① Выбор стекла: трехслойная двухкамерная конструкция ( 5LOW-E+20A встроенные жалюзи + 5LOW-E+9A+5) (коэффициент пропускания видимого света должен быть более 55%), значение K <1,2 Вт/(м2·K), SC должен быть менее 0,22
②Конфигурация солнцезащитного козырька:
Встроенные жалюзи: расстояние между ламелями ≤ 20 мм, обеспечивают более 90% затенения в закрытом состоянии и остаются открытыми с 9:00 до 17:00 летом.
③ Навес от солнца : добавьте бетонные навесы (длина навеса 0,6–0,8 м) к окнам, выходящим на запад, чтобы блокировать яркий солнечный свет после 15:00.
④Конструкция наружных окон: используйте раздвижные окна с площадью открывания ≥50% и используйте естественную вентиляцию с системой солнцезащиты, чтобы уменьшить зависимость от кондиционирования воздуха.
Энергосберегающий эффект: Внедрение этого решения позволило жилому комплексу в Шэньчжэне поддерживать летом температуру в помещениях на уровне 26–28 °C, сократить потребление энергии на кондиционирование воздуха на 60% по сравнению с традиционными зданиями и уменьшить средний ежемесячный счет за электроэнергию на домохозяйство с 1600 до 300 юаней. В то же время, благодаря сокращению использования кондиционеров, влажность в помещениях увеличилась на 10–15%, а ощущение комфорта значительно улучшилось.
7.Экономический анализ систем затенения и изоляции : от краткосрочных инвестиций к долгосрочным выгодам
Выбор энергосберегающих решений для зданий требует не только технической осуществимости, но и полной экономической оценки жизненного цикла. Хотя система «низкоэмиссионное стекло + подвижный солнцезащитный козырек» требует более высоких первоначальных инвестиций, она обеспечивает значительные долгосрочные преимущества, что делает её предпочтительным вариантом как с точки зрения социальной, так и экономической выгоды.
1.Сравнение первоначальных инвестиций
Если взять в качестве примера дом площадью 100 квадратных метров ( соотношение окон к стенам 30% , т.е. 30 квадратных метров наружных окон), то первоначальные инвестиции для различных вариантов будут следующими:
| Тип решения | Стоимость стекла (юани) | Стоимость солнцезащитной системы (юани) | Стоимость установки (юани) | Общий объем инвестиций (юани) |
| Обычное изоляционное стекло | 30м2×150 юаней/м2=4500 | никто | 1500 | 6000 |
| Обычное стекло LOW-E | 30м2×250 юаней/м2=7500 | никто | 1500 | 9000 |
| Внешний солнцезащитный козырек LOW-E+ | 30м2×250 юаней/м2=7500 | 30м2×150 юаней/м2=4500 | 2000 | 14000 |
| Встроенные жалюзи LOW-E+ | 30м2×400 юаней/м2=12000 | Включено в стеклянную систему | 2000 | 14000 |
Если взять в качестве примера дом площадью 100 квадратных метров ( соотношение окон к стенам 30% , т.е. 30 квадратных метров наружных окон), то первоначальные инвестиции для различных вариантов будут следующими:
Данные показывают, что первоначальные инвестиции в энергосберегающую систему с внутренними жалюзи на 8000 юаней выше, чем в обычное стекло, и на 5000 юаней выше, чем в энергосберегающее стекло, но примерно такие же, как в энергосберегающую систему с внешним затенением. Учитывая, что срок службы внутренних жалюзи (20 лет) значительно превышает срок службы внешнего затенения (5–8 лет), себестоимость единицы времени значительно ниже.
- Экономия эксплуатационных расходов
Если взять в качестве примера регион с жарким летом и холодной зимой (например, Ухань), то годовая экономия на эксплуатационных расходах для дома площадью 100 квадратных метров анализируется следующим образом:
① Летняя плата за электроэнергию для кондиционирования воздуха:
Обычное стекло: Кондиционер работает 10 часов в день, мощность 1,5 кВт, цена электроэнергии 0,6 юаня/кВт⋅ч, плата за электроэнергию летом (4 месяца) = 10×1,5×0,6×120=1080 юаней
Встроенные жалюзи LOW-E+: среднесуточное время работы 4 часа, стоимость электроэнергии = 4 × 1,5 × 0,6 × 120 = 432 юаня, годовая экономия 648 юаней
②Расходы на зимнее отопление:
Обычное стекло: газовое отопление, ежедневное потребление газа 5 м3, цена газа 2,5 юаня/м3, стоимость зимой (3 месяца) = 5 × 2,5 × 90 = 1125 юаней
LOW-E + встроенные жалюзи: Ежедневное потребление газа 3 м3, стоимость = 3×2,5×90=675 юаней, годовая экономия 450 юаней
③Расходы на техническое обслуживание:
Внешний солнцезащитный козырек: замена каждые 5 лет, ежегодная плата за обслуживание = 4500 юаней ÷ 5 = 900 юаней
Встроенные жалюзи: 20 лет без обслуживания, годовая плата за обслуживание 0 юаней, годовая экономия 900 юаней
Общая годовая экономия: 648+450+900=1998 юаней
Согласно этому расчету, первоначальное увеличение инвестиций в систему «LOW-E + встроенные жалюзи» (на 8000 юаней дороже обычного стекла) может быть окуплено в течение 4 лет, а совокупная экономия затрат за весь жизненный цикл в 20 лет = 1998×20-8000=31960 юаней, что дает значительную экономическую выгоду.
- Количественная оценка экологических выгод
точки зрения выбросов углерода экологические преимущества использования системы «Low-E + встроенные жалюзи» в доме площадью 100 квадратных метров заключаются в следующем:
кВт⋅ч от тепловой генерации , годовое сокращение выбросов углерода = 1080 × 0,785 = 847,8 кг.
② Зимнее отопление: годовая экономия газа = (5-3) × 90 = 180 м3, выбросы углерода на кубический метр газа составляют 2,1 кг CO₂ , годовое сокращение выбросов углерода = 180 × 2,1 = 378 кг
③ Этап обслуживания: выбросы углерода от переработки строительных отходов при замене наружных солнцезащитных козырьков каждые 5 лет составляют около 150 кг/раз. Выбросы углерода от внутренних жалюзи можно сократить на 150 × 4 = 600 кг за 20 лет.
годовое сокращение выбросов углерода : 847,8+378+600=1825,8 кг, совокупное сокращение выбросов углерода на 36,5 тонн за 20 лет, что эквивалентно связыванию углерода при посадке 2000 деревьев (каждое дерево связывает около 18 кг углерода в год).
- Хаос в отрасли и руководство для потребителей: как выбрать научное решение для экономии энергии
Рынок энергосберегающих решений для зданий представляет собой неоднозначную картину. Некоторые производители, гонясь за прибылью, намеренно скрывают дефекты материалов или преувеличивают преимущества энергосбережения, затрудняя потребителям осознанный выбор. Освоение ключевых методов идентификации критически важно для избежания этих ловушек.
- Хаос общего рынка
① Смешение понятий: стекло LOW-E, которое сначала закаливается, а затем покрывается гальваническим слоем, выдается за высококачественный офлайновый продукт, а дефекты слоя пленки, который легко обесцвечивается, отслаивается и затрудняется в повторной обработке, маскируются акцентами на «закаленной плоскостности» и «оригинальной заводской пленке»; цвет «сначала закаливается, а затем покрывается гальваническим слоем » трудно воспроизвести на другом оборудовании для нанесения покрытий, а также скрывается недобросовестное конкурентное поведение с использованием специально подобранных цветов для сокрытия эксклюзивных поставок и исключения других конкурентов из честных торгов; «низкое излучение» LOW-E неверно трактуется как «высокая теплоизоляция» или «солнцезащитный» продукт, скрывая его недостаточную солнцезащитную способность в высокотемпературных районах на юге и летом.
② Ложная маркировка стандартов: утверждается, что продукт «соответствует национальным стандартам», но на самом деле проверяется только эффективность одинарного остекления, при этом избегаются такие ключевые показатели, как общий коэффициент теплопередачи (значение К) и коэффициент затенения (SC) стеклопакета.
- Руководство по научному выбору
① Проверьте отчет об испытаниях: потребуйте от производителя предоставить отчет об испытаниях, выданный национальным испытательным агентством (например, Китайской академией строительных исследований), и обратите на него особое внимание.
② Коэффициент теплопередачи (значение К): ≤1,2 в районах с сильным холодом, ≤1,4 в районах с холодным климатом, ≤1,6 в районах с жарким летом и холодной зимой
③Коэффициент затенения (SC): ≤0,25 в районах с жарким летом и теплой зимой , ≤0,28 в районах с жарким летом и холодной зимой
④ Стойкость пленки: необходимо пройти «1000-часовое испытание на атмосферостойкость» со степенью затухания пленки ≤10%.
⑤ Проверьте тип процесса: для низкоэмиссионного стекла следует использовать процесс нанесения первого слоя покрытия, а затем стального покрытия, или онлайн-процесс нанесения низкоэмиссионного покрытия. Низкоэмиссионное стекло, для которого сначала наносится первое покрытие, а затем стальное покрытие, подвержено окислению, изменению цвета, расслоению и имеет короткий срок службы, поэтому его следует выбирать и использовать с осторожностью.
⑥ Выбирайте брендовых производителей: отдавайте предпочтение брендам, имеющим независимые линии по производству покрытий (например, Xinyi, Fuyao и т. д.), и избегайте выбора продукции OEM.
⑦ Узнайте подробности установки: запросите конкретные структурные параметры «трехслойного двухкамерного » или « двухслойного однокамерного стеклопакета» и подтвердите, что герметик является полисульфидным герметиком , полиуретановым герметиком или силиконовым структурным герметиком (устойчивым к температурам от -50 ℃ до 150 ℃), а не обычным герметиком с низкой плотностью и плохой водо- и воздухонепроницаемостью.
Заключение: Архитектурная революция от «пассивного энергосбережения» к «активному повышению эффективности»
Энергоэффективность зданий — это не соревнование отдельных материалов, а воплощение системного мышления. Ключ к достижению как летнего затенения и утепления, так и зимнего отопления и утепления заключается в учёте климатических особенностей и научном сочетании технических решений. Синергетическая система «низкоэмиссионное стекло + встроенные солнцезащитные жалюзи» преодолевает ограничения энергоэффективности, связанные с использованием только низкоэмиссионного стекла в регионах с высоким температурным режимом, и одновременно позволяет избежать экологических издержек, связанных с чрезмерной зависимостью от кондиционирования воздуха. Это оптимальный путь к достижению взаимовыгодного сочетания комфорта и энергосбережения.
От двухкамерных конструкций с тройным остеклением в Харбине до экстремально затенённых зданий в Шэньчжэне, от пассивных домов в Германии до интеллектуальных сенсорных систем в Японии – мировая практика энергосбережения в зданиях доказала, что истинное энергосбережение заключается не в борьбе с природой, а в диалоге с климатом. Когда каждое окно сможет автоматически регулировать жалюзи в зависимости от угла падения солнечных лучей, а каждое здание сможет блокировать летнюю жару и сохранять зимнее тепло, мы не только будем наслаждаться меньшими расходами на электроэнергию, но и будем жить в комфортной среде с комфортной температурой и сбалансированной влажностью – в этом суть архитектуры, ориентированной на человека.
Выбор научного решения в области энергосбережения — это не только оптимизация личных расходов на проживание, но и исполнение нашего долга перед планетой. Руководствуясь целями «двойного углеродного следа», энергосбережение в зданиях превратилось из опции в необходимость, из технологической инновации в трансформацию образа жизни. Опираясь на мудрость принципа «затенения летом и тепла зимой», давайте создавать архитектурные пространства, гармонично сосуществующие с природой, ощущая тепло и силу устойчивого развития в каждом луче солнца и каждом дуновении ветра.
