玻璃幕墻光污染問題研究及防治對策

高樹鵬

(汕頭大學醫學院附屬腫瘤醫院，廣東 汕頭 515031)

玻璃幕墻是一種新型墻體，由支承結構體系與玻璃組成、可相對建筑主體結構有一定位移能力、不承擔建筑主體結構所受作用的外圍護或裝飾結構，將美學、功能、結構等因素有機地統一起來，融藝術性與技術性于一體，使建筑物具有時代感。玻璃幕墻在給人們帶來耳目一新的建筑形象的同時，由于城市規劃、材料選擇、立面設計等方面考慮欠周而帶來的光污染問題，成為影響城市環境的一個重要方面［1］，給人們生活和自然環境帶來了不良影響。伴隨著城市現代化建設的發展，玻璃幕墻的廣泛使用，光污染問題也越來越被人們所關注。本文著重探討玻璃幕墻光污染產生的原因、危害，分析解決光污染的有效方法及相應措施。

1 玻璃幕墻光污染產生的原因

1.1 玻璃幕墻產生光污染的原理

光污染是泛指影響自然環境，對人類正常生活、工作、休息和娛樂帶來不利影響，損害人們觀察物體的能力，引起人體不舒適感和損害人體健康的各種光。玻璃幕墻的光污染是指建筑的外幕墻采用高反射率的玻璃，當直射太陽光照射到玻璃表面上時，由于玻璃鏡面反射而產生的反射眩光。

玻璃幕墻的危害來源于其產生比較強烈的眩光，眩光是指視野中由于不適宜亮度分布，或在空間或時間上存在極端的亮度對比，引起視覺不舒適和降低物體可見度的視覺條件。眩光是一種嚴重的光污染，根據眩光對人的影響，大體有兩種類型:1)損害視力的眩光(稱為“失能眩光”);2)引起人體不舒服感覺的眩光(稱為“不舒適眩光”)，玻璃幕墻產生的眩光涵蓋失能眩光與不舒適眩光兩種類型。

太陽光可以近似看作是平行光，當一束平行光入射到光滑、高反射率的玻璃幕墻平面上產生鏡面反射，反射光也是平行光，并沿一個方向傳播，在該方向上光強較強，形成反射眩光，看起來更耀眼。玻璃幕墻對太陽光進行鏡面反射而形成的眩光射入人眼就會使人看不清東西，產生不舒服感覺。

1.2 玻璃幕墻產生光污染的條件

玻璃幕墻產生光污染有著特定的條件。1)玻璃幕墻大面積使用了高可見光反射率的材料;2)玻璃幕墻朝向太陽且與人眼形成了特定的角度;3)光污染程度與玻璃幕墻的方向、形狀、位置、高度以及表面的構造做法有關。人的視角在2 m 高左右且±15°夾角之內影響最大，光的反射強度與反射物到人眼距離的平方成反比。

2 玻璃幕墻光污染的危害

2.1 影響人的生理、心理健康

城市高大建筑物的玻璃幕墻在太陽光下產生的反射光反射系數較強，屬于一種含有較強可見光成分的眩光光污染。人們在這種環境中，眼睛所受到的視覺刺激難以緩解，視覺功能受到很大抑制，對人們的眼睛造成較大的傷害。在這種環境下長時間工作和生活的人們，視網膜和虹膜都會受到不同程度的損害，導致視力急劇下降，白內障的發病率增高，并且容易產生頭昏目眩、失眠、心悸、食欲下降及情緒低落等類似神經衰弱的癥狀，使人們正常的生理和心理發生變化，長期下去容易誘發某些疾病。

2.2 影響道路交通安全

玻璃幕墻通常在城市中心一些繁華的路段被廣泛的應用，城市中心無論是車流量還是人流量都特別的大，玻璃幕墻的反射光使本來光潔的路面、清晰的交通信號燈變得斑斑駁駁、光怪陸離，令人眼花繚亂，分不清哪里是真實的交通信號，嚴重影響行人與車輛駕駛員視線，成為事故隱患，甚至釀成交通事故。特別是在一些玻璃幕墻使用相對集中的路段，太陽光經過多次反射射到人眼，由于強度特別大，可能會造成人們暫時的失明或者是視力錯覺。反射光進入高速行駛的汽車內，可能造成駕駛人的突發性暫時失明和視力錯覺，在瞬間會遮住駕駛人的視野，或感到頭昏目眩，嚴重地危害駕駛人的視覺功能和行人的安全。

2.3 影響居住環境

隨著城市規模的不斷擴大，城市中心區的氣溫比周圍區域相對要高，其中玻璃幕墻從中發揮著非常大的作用。炎熱的夏季，在玻璃幕墻分布密集的區域，如果玻璃幕墻隔熱性能差，太陽光被反射率大的玻璃幕墻反射到室內，可以使室內的溫度升高;玻璃幕墻的鏡面玻璃反射光比太陽光照射更為強烈，超過了人們所能承受的正常范圍，如果反射到居室中，強烈的刺目光線可能破壞室內原有的良好氣氛，使人們感覺更加不舒適。

2.4 帶來消防隱患

炎熱的夏季，玻璃幕墻反射的強光可能使室內溫度急劇升高，焦點溫度甚至可達70 ℃以上，可引燃易燃物品，甚至釀成火災［2］。凹形設計的玻璃幕墻，更像是一塊大的聚光鏡，如果太陽光強烈，凹形設計的玻璃幕墻被照射后更容易引起火災。

3 玻璃幕墻光污染防治技術

玻璃幕墻產生的光污染危害大，也是一個技術性難題，但通過采取適當措施還是可以預防和減少的。由于玻璃幕墻產生光污染有著特定的條件，因而解決城市玻璃幕墻的光污染問題，可通過對玻璃幕墻的安裝位置、面材的性能以及立面細部構造等方面進行研究，從城市規劃、玻璃幕墻的選材、立面設計等多方面進行防控，提出改善城市光環境的技術策略。

3.1 加強城市規劃，合理限制玻璃幕墻使用

玻璃幕墻的面積越大，光污染的強度越大，受到光污染影響的范圍也越大。城市的規劃部門要從城市的環境、氣候、功能、規劃要求出發，做好玻璃幕墻的使用規劃，對玻璃幕墻實施總量控制和管理。首先，控制應用玻璃幕墻的地區和區域，使玻璃幕墻建筑不過于集中，分布盡量合理，特別是城市比較繁華、交通比較擁擠的路段更應注意，避免在并列和相對的建筑物上全部采用玻璃幕墻;其次，限制玻璃幕墻的安裝面積，使靠近城市主干道的玻璃幕墻反射光散向空中，不射入街道和人行道，或可以通過明框形式將玻璃幕墻進行水平或者垂直分隔;再次，對向陽面不適合應用凹面、凸面等所有曲面幕墻，避免玻璃幕墻對臨街的光反射現象和內凹式玻璃幕墻由于反射光聚焦引起的火災。

3.2 選擇可見光透射比高的玻璃

玻璃幕墻存在光污染最根本的問題是采用反射率太高的玻璃。玻璃幕墻光污染的防治可以從玻璃本身入手，通過選用光透射比高的低輻射玻璃，減少玻璃幕墻的定向反射光。低輻射玻璃是在玻璃的表面鍍上一層或多層的金屬或者是化學物組成的膜系產品，鍍上金屬或者這種膜系產品后，會使玻璃的光反射比大大降低，同時增強可見光的透視比，是一種能達到陽光控制，節約能源、熱量控制調節和改善環境的新一代鍍膜玻璃。低輻射玻璃的使用不但降低了玻璃幕墻的光污染，還能使建筑物的采光得到改善，而且節能，具有良好的經濟和環保效應。目前，廣泛推廣應用的雙銀低輻射鍍膜玻璃具有很低的遮陽系數和很高的可見光透過率，能更大限度地將太陽光過濾成冷光源［3］，它把可見光反射率降至7%左右。如果應用雙銀低輻射鍍膜玻璃，當太陽光照射過來，大部分光源被過濾成冷光源透射到房間里面，只有少量的光線被反射回去，7%的反射率可以算是已消除了光污染。此外，還可以通過將臨街面設計成光電玻璃幕墻，使玻璃幕墻集發電、隔音、隔熱、安全和裝飾功能于一身，在滿足外觀和功能的前提下，也克服了傳統玻璃幕墻耗能大、光污染嚴重的缺點［4］。

3.3 進行合理、多樣化的立面設計

通過對建筑物的建筑立面合理設計，對大面積玻璃幕墻進行劃分，將玻璃幕墻和鋼、鋁、合金等材質進行有機組合，或選用鋁板、石材、陶土板等裝飾材料代替玻璃或與玻璃相組合應用，不僅可使高層建筑物更加美觀，并能有效地減少玻璃幕墻反射光帶來的光污染問題。此外，可通過水平或垂直遮陽與玻璃幕墻進行一體化設計，把建筑物的遮陽構件作為建筑系統中的一部分，在豐富建筑立面［5］的基礎上，避免太陽光直接照射到玻璃幕墻上，在夏季減少能耗的同時也防止或減少光污染。

3.4 加強城市綠化

城市綠化近年來已經得到了全社會的高度關注，人們越來越感受到城市綠化帶來的好處，在玻璃幕墻設計時，城市的綠化部門應盡可能在旁邊安排林蔭道和綠地，使玻璃幕墻的反射光被樹木吸收，減少玻璃幕墻造成的有害反射，以改善和調節光照環境［6］，使采光環境得到了真正的改善和調節。

4 結語

隨著人民生活水平的提高，以人為本的理念深入人心，玻璃幕墻光污染問題日益受到社會關注，避免或盡量減少玻璃幕墻光污染成為整個社會共同關注的課題。玻璃幕墻光污染危害大，產生有著特定的條件，可以通過對玻璃幕墻建筑進行合理規劃，在建筑設計上對玻璃幕墻進行合理布局，選用光透射比高的低輻射玻璃等手段來預防和減少光污染。隨著科學技術的發展，解決玻璃幕墻的光污染問題新的措施將不斷涌現，玻璃幕墻將進一步達到藝術性和技術性的完美統一，既能發揮出自己的特長美化建筑，又不會給自然環境帶來破壞，給人們生活帶來影響。

［1］李愛梅.建筑玻璃幕墻光反射影響評價探討及防治對策研究［J］.環境科學與管理，2014，39(5) :188-190.

［2］杜 峰，劉 輝，林從華.玻璃幕墻的室外光污染和熱環境研究［J］.低溫建筑技術，2010(11) :106-107.

［3］高樹鵬.天津泰達廣場A、B 區及中央廣場綠色建筑幕墻的設計［J］.廣東土木與建筑，2013，20(4) :12-14.

［4］高樹鵬.光伏建筑一體化技術與工程應用［J］.中國建材科技，2014，23(1) :24-26，88.

［5］高樹鵬.可持續發展背景下夏熱冬暖地區建筑外門窗的設計［J］.山西建筑，2013，39(17) :194-195.

［6］林君麗.玻璃幕墻的構建與光污染的關系研究［J］.中華名居，2014(4) :110.