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玻璃幕墙的光污染问题及对策

12月12日 编辑 39baobao.com

[浅析隐框铝合金玻璃幕墙材料的质量控制]开放透明的玻璃幕墙为城市而生。近年来随着经济的高速发展,玻璃幕墙建筑在我国各个城市得到了广泛的应用和普及。玻璃幕墙将建筑物外围护的防风、遮雨、采光、隔热保温等使用...+阅读

玻璃幕墙是一种美观新颖的建筑墙体装饰方法,是现代主义高层建筑时代的显著特征。

玻璃幕墙大约于上世纪80年代传入我国,深圳、广州、北京、上海等大中城市,大面积采用玻璃幕墙的建筑随处可见,然而由此造成的光污染却是人们始料不及的。玻璃幕墙的光污染,是指高层建筑的幕墙上采用了涂膜玻璃或镀膜玻璃,当直射日光和天空光照射到玻璃表面时由于玻璃的镜面反射(即正反射)而产生的反射炫光。

光污染的危害性

同任何技术的发展和使用都会带来正反两方面的影响一样,玻璃幕墙在带给人们高科技、高品位享受的同时,也带来一些新的问题,其中最引人关注的是光污染问题和其它负面效应。许多地方人们随心所欲地选用,不顾场合地滥用,对人、城市环境和天文观察造成了严重的危害,成为建筑光学界亟待研究解决的重要课题。

一、光污染是制造意外交通事故的凶手。矗立在交通繁忙道路旁或十字路口上的一幢幢玻璃幕墙大厦,就像一大块几十米宽、近百米高的巨大镜子,在太阳光下熠熠闪光,并对地面车辆和红绿灯进行反射(甚至是多次反射)。反射光进入高速行驶的汽车内,会造成人的突发性暂时失明和视力错觉,在瞬间会刺激司机的视线,或使他感到头晕目眩,给行人和司机造成严重危害。据北京的一些司机反映,下午4点左右从西往东开车时,强烈的反光刺得眼睛都睁不开了,若不警惕,这种光污染可能造成交通事故,威胁人们的生命安全。

二、光污染也给附近的居民生活带来了麻烦,尤其是那些建在居民小区附近的玻璃幕墙,会对周围的建筑形成反光。据光学专家研究,镜面建筑物玻璃的反射光比阳光照射更强烈,其反射率高达82%~90%。夏日阳光被反射到居室中,使室温平均升高4~6℃,空调开支大幅增长,影响人们的正常居住使用。更有甚者,长时间在白色光亮污染环境下工作和生活的人,容易导致视力下降,产生头晕目眩、失眠、心悸、食欲下降及情绪低落等类似神经衰弱的症状,使人的正常生理及心理发生变化,长期下去会诱发某些疾病。国家环保局每年都接到全国各地对光污染的多起投诉,并对此予以高度重视。

三、玻璃幕墙很容易被污染,尤其在大气含尘量较多、空气污染严重、干旱少雨的北方地区,玻璃幕墙更易蒙尘纳垢,这对城市景观而言,非但不能增“光”,反而丢“脸”。又由于一些玻璃幕墙所用材质低劣,施工质量不高,出现色泽不均匀,波纹各异,导致玻璃幕墙如同哈哈镜一般。在阳光下,每块玻璃不是显现均衡一致的光影,而是四处漫射。显然,这样的建筑物,难以使人联想到明快、豪华,只能使人感到光怪陆离和滑稽可笑,城市形象也因此大打折扣。

光污染的预防

光污染虽然危害很大,但只要采取适当措施还是可以预防的。我们要从城市规划、环境设计、建筑材料等方面综合解决这个问题。

一、加强规划控制管理

城市建筑群的布局欠妥,特别是玻璃幕墙过于集中,反映了城市规划缺乏管理。城市规划管理部门要从宏观上对使用玻璃幕墙进行控制,要从环境、气候、功能和规划要求出发,实施总量控制和管理。

具体来说,在制订城市主要干道规划时,首先应当制订临街的光环境规划,限制玻璃幕墙的广泛分布和过于集中,尤其注意避免在并列和相对的建筑物上全部采用玻璃幕墙。在周围环境开阔而且景观优美的地段,对于商业、贸易、旅游、娱乐建筑可以全部建造玻璃幕墙,但也要考虑适当的建筑间距,并且要控制这一地段玻璃幕墙分布的总量。绝大多数的大型建筑物包括宾馆、酒店、餐厅、文娱场所等可以采用局部玻璃幕墙。例如在建筑底层采用不反射光的石材墙或铝塑墙。上海市建设委员会关于建设工程中使用玻璃幕墙有如下规定:建筑物使用玻璃幕墙面积不得超过外墙建筑面积的40%(其中包括窗玻璃)。这一规定不仅考虑了城市功能、环境和经济效益等因素,而且还可相应地减少光污染。对于住宅、公寓、宿舍、医院等建筑,根据它们的功能要求和节能政策,不宜采用玻璃幕墙。至于办公建筑,由于采用了大面积玻璃窗,已经能够满足室内光环境的要求,建议不再采用玻璃幕墙。

“光污染”是在以下特定条件下产生的:

(1)使用了大面积高反射率镀膜玻璃;

(2)在特定方向和特定时间下产生,如玻璃幕墙朝向太阳照射的方向,或与人构成特定的角度。由于太阳与地球相对位置总在不断变化,因此,产生特定角度也是有特定时限的;

(3)光污染的程度与玻璃幕墙的方向、位置及高度有密切关系。因为人的视角在2m高左右±15°夹角之内影响,光反射的强度随反射物到人眼距离的平方成反比。所以,日光反射光的产生方向取决于玻璃面对太阳位置的几何位置,因此要调整玻璃位置,使光反射向天空,而不射到街道上和人行道上。即使使用玻璃幕墙,也应该注意幕墙的朝向和方位,根据太阳光线的照射,可以推算出:在南偏东35度、西偏北20度的区间范围内为不宜使用玻璃幕墙的方位。否则,炫光反射焦点区域对其它建筑物和行人造成不利的影响。

例如,北京在建造京广中心时,除选用反射率低的镀膜玻璃外,还调整原设计方案,将圆弧转向三环路,从而限度地减少了光反射,取得了很好的效果。说明全面规划和精心设计,是可以防止玻璃幕墙产生光污染后遗症的。

二、加强环境设计

在设计玻璃幕墙时,旁边应尽可能安排林阴道和绿地,使反射光被树木吸收,以改善和调节光照环境。

近年来,各国政府和有关学术团体对光污染问题十分重视,先后公布了一系列技术文件、标准和法令,控制光污染。我国对幕墙建筑的问题也给予了高度重视,建设部于1996年颁布了幕墙工程技术规范,1997年又颁布了《加强建筑幕墙工程管理的暂行规定》,使控制幕墙工程质量有了法规依据。各地根据自己的实际情况,也采取了一些相应的可行措施,如广州市的幕墙玻璃安装将执行新的标准。

优化幕墙构造技术。

尽管玻璃幕墙建筑可能会带来光污染等危害,但并不是说玻璃幕墙就不要做了,而是该怎样做好的问题。许多产生光污染的玻璃幕墙是由不科学的设计施工造成的。目前,有关幕墙的工程技术规范已经发行,设计、施工皆有法可依。鉴于光污染主要集中在一些高楼林立、经济发达的繁华都市,所以,可由这些光污染矛盾较为突出的大城市先行开展这方面的研究工作,要研究攻克幕墙的有关技术难题。

自玻璃幕墙诞生之后,高科技的发展已经将幕墙的材质从单一的玻璃发展到钢板、铝板、合金板、大理石板、搪瓷烧结板等等,通过合理设计,将玻璃幕墙和钢、铝、合金等材质的幕墙组合在一起,不但可使高层建筑物更加美观,而且可更有效地减少幕墙反光而导致的光污染,还能进一步减轻高层建筑物的自重,充分发挥幕墙建材的优点。

玻璃幕墙反射光的影响程度,取决于定向反射光的强度。我们可以采用全透明或半透明的玻璃来减弱反射光的强度,但是这样一来,大部分光线的热量都直接射入室内,势必造成室内温度升高,因此,必须采用适当的构造措施来解决这一问题。

目前,可以采用的构造形式有两种:

(1)双层玻璃通风构造。这种构造在不同的季节有不同的作用。夏季,放下半透明卷帘,开启排风管道和通风口,通过卷帘反射后能除去大部分辐射热;冬季,封闭通风口,关掉排风机,双层玻璃又可起到保温的作用,防止室内热量散失,这种构造的缺点是投资费用较大。

(2)红外吸热构造。这种构造通过介质膜镀层的透红外线特性,利用吸热水管能够将阳光中的热能用来将水烧热,无论夏季和冬季都能有效地使用。

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