從玻璃幕墻構建角度淺談光污染防治措施

李元菁 賈楚楚

（上海師范大學 上海 200234）

從玻璃幕墻構建角度淺談光污染防治措施

李元菁 賈楚楚

（上海師范大學 上海 200234）

近年來，玻璃幕墻造成的光污染問題越來越多的受到國際社會的廣泛關注。本文旨在從玻璃幕墻構建角度為建設單位提供有效途徑，最大限度地減少使用玻璃幕墻對周圍環(huán)境的光污染影響，使建筑美學、結構、環(huán)保高度有機地統(tǒng)一。

玻璃幕墻；光污染；防治措施

引言

20世紀80年代中期，玻璃幕墻作為新型墻體傳入中國，最早應用于北京長城飯店，自此之后，這種集建筑美學、建筑功能、節(jié)能優(yōu)勢以及結構特色于一身的新型墻體材料迅速在中國流傳開來。90年代之后，大面積采用玻璃幕墻的建筑隨處可見。

到如今，玻璃幕墻儼然從當年的“新型墻體”過渡為“傳統(tǒng)幕墻材料”。它外形極具現(xiàn)代感，具有良好的采光性能和極高的節(jié)能性，且重量較輕，易于維修更換，這些都是人們愛它的原因。但是，在享受玻璃幕墻帶來的現(xiàn)代優(yōu)勢的同時，由于大面積的濫用，鍍膜玻璃在太陽的照射下反射強烈的眩光，對來往的司機、行人造成影響。由此釀成的事故時有發(fā)生。以上種種使人們不得不思考，如何在不影響外形和使用功能的基礎上最大限度的減輕玻璃幕墻光污染造成的危害。

1 玻璃幕墻光污染

1.1 玻璃幕墻光污染成因

目前國際上將光污染分為天空輝光、光入侵、眩光、過度照明和混光等。玻璃幕墻產(chǎn)生的光污染主要屬于眩光污染。

眩光，被定義為一種視覺條件，由于眩光視野里產(chǎn)生的不適宜的亮度分布，或在空間或時間上存在極端的亮度對比，眩光會引起視覺不舒適、降低物體可見度。不同程度的眩光會使人體產(chǎn)生不同的感受。它主要與光源面積、亮度、光線與視線的夾角（仰角）、距離及周圍背景的亮度等一系列復雜因素有關。

眩光的產(chǎn)生主要是由于玻璃表面使用了高反射率的鍍膜所引起的。當太陽光入射在這種鍍膜玻璃表面時，會產(chǎn)生鏡面反射，近似平行的反射光線會對周圍環(huán)境產(chǎn)生照射。當反射光線亮度大、且入射方向與人眼所成角度低于一定限值時，會產(chǎn)生眩光。

1.2 玻璃幕墻眩光污染危害

玻璃幕墻反射光產(chǎn)生的眩光主要對距離較近的建筑、臨近道路上的行人和車輛駕駛員產(chǎn)生不同程度的影響。

當玻璃幕墻產(chǎn)生的眩光通過窗戶射入周圍住宅、學校、寫字樓等人員密集的建筑，會擾亂人體生理規(guī)律，容易出現(xiàn)頭暈惡心、心煩氣躁、抑郁失眠、食欲及體能下降、精神萎靡等癥狀。若在這種環(huán)境下長期的工作和學習，視網(wǎng)膜和虹膜會產(chǎn)生不同程度的損害，導致視力急劇下降。研究表明，眩光是白內(nèi)障的重要誘因，長期受到眩光影響會導致白內(nèi)障發(fā)病率比常人高出40～48％。

如果說眩光對周圍建筑的影響是“慢性”的，那它對臨近道路行人、駕駛員的影響就可謂是“急性”的，甚至是“惡性”的。當高亮度的失能眩光直射入人眼，會使人視力瞬間下降或產(chǎn)生短暫失明。由于失能眩光對人眼的影響需要一定時間恢復，因此極容易導致交通事故的發(fā)生。

1.3 眩光污染評價方法

目前國際上用來定量眩光污染的評價指標有很多，例如GI眩光指數(shù)系統(tǒng)、VCP視覺不舒適概率系統(tǒng)、亮度限制曲線系統(tǒng)以及GR眩光值系統(tǒng)等。這些評價方法計算復雜，與眩光源產(chǎn)生的光幕亮度、光源的面積、光線與視線的夾角（仰角）、距離及周圍背景的亮度等因素相關。由于計算和測量技術上的限制，因此本文選擇目標亮度和入射角度作為眩光評價指標。根據(jù)上海市環(huán)境保護局文件“建筑玻璃幕墻光反射影響分析報告編制要求”，眩光影響程度與目標亮度和入射角度有表1關系。

2 玻璃幕墻光污染防治措施

2.1 降低玻璃光反射率

表1 不同入射角、亮度的眩光影響程度

光反射率，是指反射光亮度與入射光亮度之比。一般鏡面的反射率接近100％，白卡紙的反射率約為90％。光反射率的數(shù)值越大，表明玻璃對光線的反射能力越強，同等情況下反射光越多，形成眩光的可能性就越大。

降低玻璃反射率可以有效的控制反射光亮度。普通的熱反射鍍膜玻璃易產(chǎn)生鏡面反射，且光反射率較高，一般在40％左右。目前應用廣泛的低輻射鍍膜（Low-E）玻璃可將反射率降至20％以下。表2列出了春分日當天不同時刻、不同反射率Low-E玻璃的反射光亮度，單位cm/d2。

表2 不同反射率玻璃春分日整點反射光亮度

由于太陽高度角在正午時接近90°，故越靠近正午的反射光線越短，一般不會照射到附近的建筑和道路。在8點以前和16點以后反射光線較長，且這兩個時段恰逢上下班高峰期，道路車輛極多，反射光線極容易對周圍環(huán)境產(chǎn)生照射，是一天中反射光對周圍影響最大的時段。反射率大于15％的玻璃會產(chǎn)生較大的反射光亮度，增加了眩光產(chǎn)生的可能性。而小于等于10％的玻璃可以將亮度降低至2000左右、將影響程度降低為“可接受”或者“輕微影響”，從而最大限度避免眩光污染。因此，在居民住宅建筑密集，周圍車流量大的區(qū)域使用反射率低于10％的玻璃可以有效的減小光反射亮度，避免產(chǎn)生眩光，使得光污染在一個可控的范圍內(nèi)。

但是，相較于常用的反射率25～30％的玻璃，低反射率的玻璃工藝復雜，造價成本高，較難取得。對于建設方來講，大大增高了建筑成本。據(jù)調(diào)查，反射率低于10％的玻璃造價約為反射率25％玻璃的一倍。因此，如何在經(jīng)濟與環(huán)保之間找到平衡點，還需要建設單位的仔細考量。

2.2 設置遮陽條結構

遮陽條是指建筑表面連貫的、比玻璃幕墻凸出的建筑形式，材料多用石材或鋁板。根據(jù)遮陽條方向的不同，又可分為豎向遮陽條和橫向遮陽條。相比全玻璃幕墻的建筑立面，遮陽條可以有效的減少入射光線、打斷玻璃反射光。從而減少反射光的累積照射時間。

遮陽條對于反射光的遮擋作用，主要與其突出建筑表面的長度和遮陽條之間的寬度有關。一般來說，突出建筑表面越多、遮陽條越密集，對光線的遮擋作用越強。

下面以上海市具體建筑為例，闡述遮陽條對于反射光線的阻擋作用：

×建筑是一座位于上海市陸家嘴地區(qū)的高層商辦建筑，其建筑外立面設置豎向石材遮陽條。建筑總高度130m，遮陽條間距3.5m，突出玻璃幕墻1.1m。以3月21日春分日為例，探討該石材遮陽條的遮光作用。

表3為×建筑南立面不同季節(jié)的遮陽效果分析。

表3 南立面遮陽條遮陽效果分析

從遮陽效果分析可以看出，本建筑所采用的遮陽條對于10點以前，14點以后的光線有著明顯的遮擋作用，可以阻擋100％的反射光線。對于建筑光污染控制，起到了巨大的貢獻作用。

2.3 降低玻璃幕墻使用面積和高度

建筑表面玻璃幕墻使用面積和高度是決定反射光照射范圍的重要因素。同等情況下，玻璃幕墻使用面積和高度越大，反射光照射范圍就越大，受到反射光影響的居民、行人就越多。所以在建筑設計時要盡量做到：

（1）適當改變建筑結構，建筑高層部分可用窗結構代替玻璃幕墻結構，以降低玻璃幕墻在建筑外立面所占的比例。

（2）根據(jù)太陽光直射規(guī)律合理設計各立面的幕墻高度和面積。北回歸線以北的地區(qū)，建筑北立面不受太陽光線直射，所以可在北立面適當增加玻璃幕墻使用高度和面積。而對于容易受到太陽直射的東、西立面，則盡量限制玻璃幕墻的使用。

（3）使用其他建筑材料對大面積的玻璃幕墻進行分割，例如明框玻璃幕墻系統(tǒng)里的框架、建筑表面突出的石材遮陽條等。或者使用其他材料的幕墻系統(tǒng)，如鋁板幕墻、石材幕墻等，作為組合的形式與玻璃幕墻共同使用。

2.4 盡量避免特殊設計

建筑轉(zhuǎn)角處弧形玻璃的設計極大的突出了建筑流暢的線條和時尚現(xiàn)代感。但根據(jù)光反射原理，弧形玻璃的凸面會顯著增大反射光影響范圍，凹面對光線可以形成聚焦作用從而引發(fā)火災。在建筑設計時，可以使用平面玻璃拼接的形式代替弧形玻璃。

3 結語

玻璃幕墻光污染帶來的危害無需再次贅述，光污染防治刻不容緩。這不僅僅要靠環(huán)保部門大力度的監(jiān)管，更要從根源上將其影響最小化。本文從玻璃幕墻構建角度，對建設單位提出了具體化的措施和建議。但如何在實用性、美觀性以及環(huán)保角度做到最好的統(tǒng)一，還需要建設單位更全面的考量。

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1004-7344（2016）02-0318-02

2015-12-22