تم تجميع محتوى هذه المقالة ونشره من قبل القسم التحريري لشبكة جدار الستائر الصينية:

1. مقدمة

　　أصبحت مشكلة نقص الطاقة اليوم قضية عالمية معترف بها. ففي مؤتمر فيينا للعلوم من أجل التنمية الذي عقدته الأمم المتحدة عام 1979، أُدرجت الطاقة ضمن القضايا الأربع الرئيسية التي تواجه البشرية: الطاقة، والغذاء، والسكان، والبيئة. ويشهد الاقتصاد الصيني حاليًا نموًا سريعًا، ويتزايد الطلب على الطاقة بوتيرة متسارعة. ويبرز التناقض جليًا بين التوسع العمراني في المناطق الحضرية والريفية، وبين العرض والطلب على الطاقة، لا سيما في قطاعي البناء والسكن، اللذين يُعدّان من كبار مستهلكي الطاقة. فكيف يُمكن حل مشكلة نقص الطاقة؟ يُعدّ ترشيد استهلاك الطاقة حاليًا أولوية قصوى في معالجة قضايا الطاقة العالمية، وقد أصبحت كفاءة الطاقة في المباني عنصرًا هامًا في الاستراتيجية الوطنية لترشيد استهلاك الطاقة. وتشمل كفاءة الطاقة في المباني توفير الطاقة في المباني الجديدة، وتجديد المباني القائمة لترشيد استهلاك الطاقة. وتُعدّ المباني القائمة هي المستهلك الرئيسي للطاقة، نظرًا لكثرة عددها، وافتقار معظمها إلى أي تدابير لترشيد استهلاك الطاقة. كما أن أداء العزل فيها ضعيف، وكفاءة أنظمة التجهيز منخفضة، مما يؤدي إلى هدر كبير في استهلاك الطاقة للتدفئة والتبريد. حققت معظم المباني الحديثة أهدافها في ترشيد استهلاك الطاقة بفضل جهود الدولة في السنوات الأخيرة، وبدأت بعض المناطق بتنفيذ خطط مماثلة. لذا، يُعدّ ترميم المباني القائمة لترشيد استهلاك الطاقة مفتاحًا أساسيًا لرفع كفاءة الطاقة في المباني في الصين. فإذا اقتصرنا على ترشيد استهلاك الطاقة في المباني الجديدة فقط، دون مراعاة ترميم المباني القائمة، فإن فعالية ترشيد استهلاك الطاقة ستكون محدودة للغاية. لذلك، من الضروري تعزيز البحث في مجال ترميم المباني القائمة لترشيد استهلاك الطاقة.

2. الوضع الحالي للمباني القائمة

　　من السهل نسبيًا على المباني الجديدة استيفاء معايير كفاءة الطاقة الوطنية، إذ لن توافق عليها الجهات المختصة إذا لم يستوفِ التخطيط والتصميم المتطلبات. أما المباني القائمة، فتختلف أساليب تجديدها اختلافًا كبيرًا نظرًا لاختلاف سنوات بنائها وأنظمتها الإنشائية، وتتداخل فيها عوامل عديدة، مما يجعل التجديد الموفر للطاقة أمرًا بالغ الصعوبة. لذا، من الضروري زيادة الاستثمار في البحث من مختلف الجوانب. علاوة على ذلك، تعاني معظم المباني القائمة من ضعف العزل وانخفاض كفاءة أنظمة التجهيز، مما يؤدي إلى هدر كبير في استهلاك طاقة التدفئة والتبريد. يكمن مفتاح التجديد الموفر للطاقة في المباني القائمة في تحسين أداء العزل الحراري لهيكل المبنى، وتقليل استهلاك الطاقة اللازمة للتدفئة والتبريد، وبالتالي جعل استهلاك الطاقة في المبنى متوافقًا مع معايير كفاءة الطاقة الوطنية. لذلك، يتطلب التجديد الموفر للطاقة في المباني القائمة إجراء تجديد شامل لهيكل المبنى ونظام التدفئة. وتواجه المباني القائمة حاليًا المشكلات الرئيسية التالية.

3. مبدأ توفير الطاقة في الجدران الستائرية الزجاجية

　　أصبح استخدام الجدران الستائرية الزجاجية في البناء اتجاهًا متناميًا في قطاع الإنشاءات الحديث. ويُعزى هذا الاستخدام بشكل أساسي إلى قدرتها على توفير الطاقة. فالزجاج مادة شفافة تسمح بانتقال الطاقة الحرارية، لا سيما عبر الحمل الحراري والإشعاع (كما ورد في المراجع المتخصصة) والتوصيل. وإلى جانب هذه الطرق الثلاث، يمكن أيضًا نقل الحرارة عبر الزجاج من خلال أشعة الشمس المباشرة. ولتقييم عملية انتقال الطاقة عبر الزجاج بشكل أفضل، يمكن تحديد كمية الطاقة المنقولة (بالجول) لكل وحدة مساحة، وفرق درجة الحرارة لكل وحدة زمنية. فكلما زادت كمية الطاقة المنقولة، زاد فقد الطاقة في الزجاج، مما يؤثر سلبًا على ترشيد استهلاك الطاقة. ولتقييم فعالية الجدران الستائرية الزجاجية في توفير الطاقة، يمكن أيضًا دراسة معامل التظليل. ففي ظل ظروف متشابهة، تُوضع مكونات زجاجية وزجاج شفاف تحت أشعة الشمس، ويُحدد معامل التظليل بناءً على نسبة طاقة الإشعاع الشمسي المُستقاة من المراجع المتخصصة. كلما انخفض معامل التظليل، كان تأثير توفير الطاقة أفضل. فعندما تخترق أشعة الشمس الزجاج وتدخل الغرفة، يمر جزء منها مباشرةً، بينما يمتص الجدار الزجاجي جزءًا آخر ويحوله إلى طاقة حرارية تدخل الغرفة مباشرةً. وهذا بدوره يزيد من الطاقة الحرارية للمنزل، مما يرفع درجة حرارة الغرفة.

4. مشاكل وأسباب بناء الجدران الستائرية الزجاجية

　　4.1 تتميز الجدران الستائرية الزجاجية بطابع عصري وأنيق، ويمكن تغيير شكلها وبنيتها ولونها بحرية، مما يجعل المهندسين المعماريين يفضلون استخدامها لتعزيز جمال المباني. مع ذلك، يُشكل استهلاك الطاقة في هذه الجدران تحديًا كبيرًا للصين، التي تُعد من أكبر الدول المستهلكة للطاقة، حيث يُعيق هذا الاستهلاك المتزايد نموها الاقتصادي. في الوقت الحاضر، تُشكل الطاقة المُستهلكة في المباني ربع إجمالي استهلاك الطاقة في المدن الصينية، وتستحوذ المباني العامة على الجزء الأكبر من هذا الاستهلاك. ونظرًا لكثرة استخدام الجدران الستائرية الزجاجية في المباني العامة، فإنها لا تستغل موارد الضوء بكفاءة. ففي الصيف، يزداد امتصاصها للحرارة نتيجةً لارتفاع مستويات الإشعاع الشمسي، بينما في الشتاء، ومع انخفاض درجات الحرارة الخارجية، يتسارع فقدانها للحرارة، مما يُجبر على زيادة استخدام مكيفات الهواء صيفًا وشتاءً، وبالتالي يُؤدي إلى استهلاك كبير للطاقة في الصين.

　　4.2 تنتشر الجدران الزجاجية في المدن اليوم بكثرة. ورغم أنها تُضفي جمالاً على المدينة إلى حدٍ ما، إلا أنها تُسبب تلوثاً ضوئياً. فالجدار الزجاجي نفسه يعكس الضوء، مما يؤثر على سلامة حركة المرور. كما أن انعكاس الضوء لفترات طويلة قد يُؤثر سلباً على بصر الناس، خاصةً عند النظر إلى الضوء الأبيض الناتج عن هذا الانعكاس. وقد يُسبب أيضاً بعض الأمراض ويؤثر على الحالة النفسية. وفي بعض المدن الكبرى، يتلقى مسؤولو المدن باستمرار شكاوى من المواطنين بشأن التلوث الضوئي.

　　4.3 تراجعت سلامة وجودة الجدران الزجاجية الستائرية باستمرار نتيجة تعرضها لفترات طويلة للأمطار والرياح وأشعة الشمس. ونتيجة لذلك، شهدت بعض المناطق، مثل شنغهاي، حوادث متكررة لانفجار وسقوط زجاج هذه الجدران (مصطلح "الانفجار" مُستقى من موسوعة الصناعة). لم تعد الجدران الزجاجية الستائرية تجذب الناس بجمالها، بل على العكس، يتجنبونها عند المرور أسفلها. فهي أشبه بقنبلة موقوتة، قد تنفجر في أي لحظة. حتى لو لم يتجاوز عمرها الافتراضي 25 عامًا، فإن استهلاكها للطاقة ومخاطرها على السلامة ستظل مرتفعة للغاية.

　　4.4 يعود ظهور هذه المشاكل في الجدران الستائرية الزجاجية في الغالب إلى مشاكل تتعلق بالمواد. فالزجاج هو المادة الأساسية لبناء هذه الجدران. وباعتباره الجزء الخارجي الرئيسي الذي يخضع للصيانة، فإن أداء الزجاج يؤثر بشكل مباشر على جودة الجدار الستائري الزجاجي. وبعد وضع معايير جديدة لترشيد استهلاك الطاقة، لا تستطيع بعض تقنيات الجدران الستائرية الزجاجية في بلدنا تلبية هذه المعايير.

　　4.5 في عملية بناء الجدران الزجاجية الستائرية، تُعدّ مادة منع التسرب المستخدمة لربط الزجاج (وهو مصطلح مُستقى من موسوعة صناعية) بالغة الأهمية. وتؤثر مدة مقاومة هذه المادة للعوامل الجوية على عمر الجدار الزجاجي الستائري. وقد أظهرت دراسات استقصائية أجراها باحثون على الجدران الزجاجية الستائرية في بعض المدن أن بعض مواد منع التسرب المستخدمة لربط الزجاج قد عانت من مشاكل عديدة، كالتشقق وتلف الزجاج المقسّى. وقد أثّر ظهور هذه الظواهر سلبًا على البيئة الداخلية للمباني، كما تسبب في استهلاك كبير للطاقة.

5. طريقة تجديد موفرة للطاقة تعتمد على الجدران الزجاجية للمباني القائمة

　　5.1 عند إنشاء الجدران الستائرية الزجاجية، يُمكن استخدام جدار ستائري مزدوج الطبقات يسمح بالتهوية. يعتمد إنشاء هذا النوع من الجدران بشكل أساسي على ظاهرة "تأثير المدخنة" في فصل الصيف. يوفر هذا الجدار تهوية طبيعية ويُقلل بشكل فعال من درجة الحرارة الداخلية. في الوقت نفسه، يُمكن تركيب مصاريع دوارة شبه شفافة عند إنشاء الجدران الستائرية الزجاجية. في الصيف، عندما تكون أشعة الشمس قوية، يُمكن إنزال هذه المصاريع. تتميز هذه المصاريع بتأثيرها في حجب وعكس أشعة الشمس، مما يُقلل بشكل فعال من انعكاسها. يُساهم ذلك في خفض درجة الحرارة الداخلية للمبنى، وتقليل الحاجة إلى استخدام مكيفات الهواء للتبريد، وبالتالي تعزيز هدف ترشيد استهلاك الطاقة في الصين. في الشتاء، يُمكن إغلاق فتحات التهوية الخارجية للجدار الستائري المزدوج. بهذه الطريقة، ترتفع درجة الحرارة داخل الجدار تدريجيًا بعد التعرض الطويل لأشعة الشمس. وبسبب إغلاق فتحات التهوية، يصعب تبديد الحرارة، مما يُقلل من فرق درجة الحرارة بين الداخل والخارج إلى حد ما. في الوقت نفسه، لا تنتقل كمية كبيرة من درجة الحرارة الداخلية إلى الخارج، مما يُحقق تأثيرًا عازلًا. وقد حقق استخدام الجدران الستائرية الزجاجية المزدوجة عزلًا صوتيًا ممتازًا. يتميز هذا النوع من الجدران بعزل صوتي قوي للغاية، حيث يُحسّن أداء العزل الصوتي للجدار الستائري الزجاجي إلى حدٍ ما في طبقة الهواء بين طبقتي الزجاج. في بعض المدن، يُعد التلوث الضوضائي خطيرًا للغاية نظرًا لافتقار المباني فيها إلى تهوية جيدة، ولذا يُعد استخدام الجدران الستائرية الزجاجية المزدوجة الخيار الأمثل في مثل هذه البيئات.

　　5.2 في الجدران الزجاجية الستائرية، يُعدّ التعرّض لأشعة الشمس مشكلة رئيسية يجب معالجتها، لذا ينبغي تطبيق تقنيات تظليل مُحدّدة. في بعض المناطق ذات الصيف الحار والشتاء البارد، تُستخدم تقنيات تظليل المباني على نطاق واسع. تُعتبر تقنية التظليل الشمسي من أهم تقنيات توفير الطاقة في المباني، حيث تعكس أو تمتص حرارة الشمس في الوقت المناسب، ولها تأثير مُعيّن على درجة الحرارة الداخلية. كما تُحسّن الراحة الداخلية إلى حدّ ما، وتُقلّل من استهلاك الطاقة لأجهزة التكييف. تتمثل الطرق الرئيسية لاستخدام تقنية التظليل الشمسي في الجدران الزجاجية الستائرية في استخدام التظليل الأفقي. على مدار العام، يتغيّر ارتفاع الشمس واتجاهها باستمرار، مما يتطلّب من المصممين تصميمًا يتناسب مع الوضع الفعلي. عند أقصى زاوية ارتفاع للشمس، يُمكن للتظليل الأفقي حجب أشعة الشمس المُسقطة بفعالية؛ بينما في فصل الشتاء، يُمكن إدخال أكبر قدر من ضوء الشمس إلى الغرفة. أما الطريقة الثانية فهي التظليل الرأسي، وهو مناسب للمباني ذات الاتجاهين الشمالي الشرقي والشمالي الغربي، ويُمكنه حجب الألياف الضوئية المائلة. الخيار الثالث هو التظليل الشامل، الذي يوفر تغطية جيدة لأشعة الشمس من مختلف الاتجاهات داخل المباني. أما الخيار الرابع فهو استخدام مظلة شمسية حاجزية، وهي مناسبة للمناطق ذات أشعة الشمس القوية من الشرق إلى الغرب. مع ذلك، قد تؤثر هذه المظلة على رؤية الأشخاص والتهوية الداخلية. وأخيرًا، هناك مظلة الغرفة ذات الشرائح، التي يمكن تعديلها من زوايا مختلفة حسب الحاجة، ولها تأثير إيجابي على التظليل والإضاءة والتهوية.

6. الجانب المادي

　　استخدم زجاجًا عاكسًا للحرارة منخفض الانبعاثية (LOW-E)، وزجاجًا عازلًا، وما شابه. تُنتج هذه الأنواع من الزجاج في الصين منذ زمن طويل، إلا أنها باهظة الثمن نسبيًا، لذا نادرًا ما استُخدمت في مشاريع الجدران الزجاجية الستائرية سابقًا. على سبيل المثال، يتميز الزجاج العازل المُكوّن من زجاج عاكس للحرارة وزجاج شفاف بأداء عزل حراري أفضل من جدار من الطوب السميك. استخدم مواد مركبة من الألومنيوم والبلاستيك، وقطاعات عازلة للحرارة لصنع العوارض والأعمدة في الجدار الستائري (يُشار إلى العوارض بمصطلح "العوارض" في موسوعة الصناعة). عند استخدام قطاعات الألومنيوم العازلة، إذا تم استخدام عملية ثقب الشرائح في الإنتاج، فيجب أن تكون مادة العزل من مادة البولي يوريثان (PUR). بالإضافة إلى ذلك، يُمكن لتطبيق طبقة رقيقة على زجاج الجدار الستائري الموجود أن يُقلل بشكل فعال من استهلاك الطاقة. يُمكن لطبقة الأمان العازلة للحرارة المتوفرة حاليًا في السوق (يُشار إليها بمصطلح "طبقة الأمان") أن تُوفر الطاقة بنسبة تزيد عن 15%.

7. الجانب الإنشائي

　　يُمكن استخدام وسائل التظليل، مثل الشرائح والشبكات والواقيات الشمسية، لتقليل التعرض المباشر لأشعة الشمس وتجنب ارتفاع درجة الحرارة داخل المبنى، مما يُحسّن العزل ويُقلل استهلاك الطاقة. تتوفر شرائح التظليل الأفقية والرأسية، بالإضافة إلى أنظمة تحكم منفصلة وكهربائية وقابلة للتعديل. يُمكن اختيار أشكال وأساليب تحكم مختلفة لأنظمة التظليل وفقًا للطراز المعماري والمتطلبات.

　　جدار ستائري مُهوى يتكون من طبقتين من الزجاج، داخلية وخارجية، ويُعرف أيضاً بالجدار الستائري ثنائي الطبقات، أو الجدار الستائري المُتنفس، أو الجدار الستائري ذو الممر الساخن (مصطلح "الجدار الستائري ذو الممر الساخن" مُستخدم في موسوعة الصناعة). تتشكل طبقة تهوية بين الجدارين الداخلي والخارجي. وبفضل دوران الهواء في هذه الطبقة، تقترب درجة حرارة الجدار الستائري الداخلي من درجة حرارة الغرفة، مما يُقلل من فرق درجات الحرارة. يُوفر هذا النوع من الجدران ما بين 42% و52% من الطاقة أثناء التدفئة، وما بين 38% و60% من الطاقة أثناء التبريد، مقارنةً بالجدران الستائرية التقليدية.

　　الجدار الستائري الذكي هو امتداد للجدار الستائري المُهوى، ويعتمد على المباني الذكية ويتحكم بشكل معتدل في تقنيات دعم المبنى (التدفئة، والإضاءة، والكهرباء). وبفضل الضبط الفعال للهواء الداخلي ودرجة الحرارة والإضاءة بواسطة الحاسوب، لا يتجاوز استهلاك الطاقة في هذا النوع من الجدران الستائرية 30% من استهلاك الجدران الستائرية التقليدية.

　　الوحدة الأساسية للجدار الستائري الكهروضوئي هي اللوحة الكهروضوئية. تتكون هذه اللوحة من مجموعة خلايا كهروضوئية موصولة على التوالي أو التوازي. توضع مجموعة الخلايا بين طبقتين من الزجاج (طبقة علوية شفافة وطبقة سفلية بأي لون) وتُعالج حراريًا باستخدام راتنج الصب. يقوم صندوق التوصيل والأسلاك الموجودة على ظهر اللوحة الكهروضوئية بتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية للاستخدام البشري. عادةً ما تُصنع أعمدة وعوارض هذا النوع من الجدران الستائرية من قطاعات ألومنيوم معزولة.

8. خاتمة

　　في الوقت الراهن، ينصبّ التركيز الرئيسي في بلدنا على استخدام تقنيات ترشيد استهلاك الطاقة التي تتناسب مع مستوى التنمية الاقتصادية، ويجب ألا نسعى لتحقيق أهداف خفض استهلاك الطاقة دون مراعاة التكاليف الاقتصادية. في الوقت نفسه، يجب التركيز على البحث والتطوير في تقنيات الطاقة المتجددة الطبيعية، مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الحرارية الأرضية، لخفض تكلفة استخدام الطاقة المتجددة، والتوسع تدريجياً في تطبيقها من المدن الكبرى والمناطق ذات التنمية الاقتصادية المتقدمة إلى جميع أنحاء البلاد، وتحقيق الهدف المنشود المتمثل في ترشيد استهلاك الطاقة في المباني في الصين.