玻璃幕墙光污染的原因与防治

玻璃幕墙光污染的原因与防治摘要：本文通过分析城市建筑里玻璃幕墙光污染产生的原因和危害，结合现有的评价方法和相关法规，探讨了相应的防治措施和在设计中应当注意的问题。Abstract：Thispaperanalyzedthereasonandtheharmofthelightpollutioncausedbytheglasscurtainwall,discussedthepreventionmeasuresandthekeypointwhichshouldbepaidattentioninthedesignundertheexistingevaluationmethodsandcodes.关键词：玻璃幕墙，光污染，评价方法，法规，防治措施Keywords:GlassCurtainWall,LightPollution,EvaluationMethods,Code,PreventionMethods.一、引言由于在建筑立面造型设计时，更多考虑的是建筑单体本身的艺术效果，在建筑表面材质的选择和构造处理上，则注重追求建筑的性格特征和表达建筑文化的寓意等，这样就容易忽视建筑表面对于城市光环境的不利影响。近些年，随着玻璃幕墙的广泛使用和推广，国内有关玻璃幕墙光污染的投诉案例频繁曝光。因而，如何能尽可能的减小玻璃幕墙光污染，是玻璃幕墙建设者，设计师和施工人员必须引起高度重视的问题。二、玻璃幕墙的光污染光污染泛指影响自然环境，对人类正常生活、工作、休息和娱乐带来不利影响，损害人们观察物体的能力，引起人体不舒适感和损害人体健康的各种光。光污染包括可见光，红外线和紫外线等造成的光污染，其中可见光污染较为常见，又被分为白亮污染，人工白昼和彩光污染。玻璃幕墙的光污染为白亮污染，指当阳光照射到玻璃表面上时，由于玻璃的镜面反射而产生的强烈反射光，引起的视觉累积损害或干扰（包括失能眩光或不舒适眩光），所以，玻璃幕墙的光污染也可以被称作“玻璃幕墙的有害光反射”（如图1和图2）。图1图2三、玻璃幕墙光污染的危害1.对人身健康的影响：长期在白色光亮污染环境下生活和工作的人，视网膜和虹膜都会受到不同程度的损害，并且白内障的发病率也高达45%，且容易导致失眠、头晕、食欲下降等类似神经衰弱的症状。2.对交通安全的影响：强烈的反射光容易危害行人和司机的视觉功能，令人眼花缭乱，看不清路面状况，分辨不出红绿灯，甚至造成人突发性暂时失明，极易诱发交通事故，威胁人们的生命安全。3.对居住环境和安全的影响：在居民区附近的玻璃幕墙，会对周围的建筑形成反光。镜面建筑物玻璃的反射光被反射到室内，会破坏室内的良好气氛，也能使室温平均升高4℃~6℃，对人类居住的环境产生很大的影响。另外，有些弧形玻璃幕墙的反射光汇聚还容易形成火灾。1987年德国柏林的一场大火就是由于对面弧形玻璃幕墙将阳光汇聚到一点引起对面居民区的火灾的。四、玻璃幕墙光污染形成的条件玻璃幕墙光污染需要在特定的条件下才会产生。1.使用了大面积较高可见光反射比的玻璃材料；2.玻璃幕墙朝向太阳或者高发光体且与人眼形成特定的角度；3.与幕墙的方向，形状，位置，高度和表面的构造做法有关。五、玻璃幕墙光污染的评价方法及相关法规鉴于国内有关光污染法律法规的欠缺的现状，对于光污染的环境影响评价，一般根据玻璃反射光的特性，确定评价依据为《玻璃幕墙光学性能》（GB/T18091-2000）和《关于在建设工程中使用幕墙玻璃的有关规定的通知》（沪建材（98）第0322号），并参照《环境影响评价技术导则》中的建设项目环境影响评价的技术方法。1.其中，《玻璃幕墙光学性能》（GB/T18091-2000）中对于有采光功能要求的玻璃幕墙，其透光折减系数一般不应低于0.20。在城市主干道、立交桥、高架路两侧的建筑20m以下，其余路段10m以下不宜设置玻璃幕墙的部位如使用玻璃幕墙，应采用反射比不大于0.16的低反射玻璃。若反射比高于此值，应控制玻璃幕墙的面积或采用其他材料对建筑立面加以分隔。居住区内应限制设置玻璃幕墙。历史文化名城中划定的历史街区，风景名胜区应慎用玻璃幕墙。在T字路口正对直线路段处不应设置玻璃幕墙，在十字路口或多路交叉路口不宜设置玻璃幕墙。道路两侧玻璃幕墙设计成凹形弧面时应避免反射光进入行人与驾驶员的视场内。凹形弧面玻璃幕墙的设计与设置应控制反射光聚焦点的位置，其幕墙弧面的曲率半径一般应大于幕墙至对面建筑物立面的最大距离。南北向玻璃幕墙做成向后倾斜某一角度时，应避免太阳放射光进入行人与驾驶员的视场内，其向后与垂直面的倾斜角度应大于h/2。当幕墙离地高度大于36m时可不受此限制。H为当地夏至正午时的太阳高度角。2.有些国家为了控制玻璃幕墙的有害反射，对反射比做了相应的规定。其中，韩国和新加坡将反射比规定为不大于0.15，马来西亚不大于0.20，泰国不大于0.25。我国规定不大于0.30（JGJ102-20034.2.9条和GB/T18091-20004.1.2条）。3.浙江《建筑幕墙安全技术要求》4月1号文中规定。玻璃幕墙用玻璃的可见光反射率不得大于0.30。其中，下列区域幕墙用玻璃的可见光反射率不得大于0.16：（1）城市道路红线宽度大于30米的，其道路两侧建筑物20米以下立面，其余路段两侧建筑物10米以下立面；（2）城市立交桥、高架桥两侧相邻建筑；（3）十字路口或多路交叉口处的建筑。4.对于玻璃幕墙的面积比例，上海，杭州等地都有限制性要求。上海要求玻璃幕墙面积不大于墙面积的40%，且可见光线反射率不大于15%；杭州要求玻璃幕墙面积不大于60%，且反射率不大于16%。六、控制和减小玻璃幕墙光污染的方法1.合理规划：相关规划部门应当对居民区，学校及十字路口处使用大片玻璃幕墙的建筑予以合理规划和控制。玻璃幕墙的颜色与周围环境相协调。2.合理设计立面形状和建筑朝向：凸面容易增加反射光的影响范围，凹面对反射光容易形成聚焦作用从而产生火灾，可以通过设计成齿状或者梯形以及增建裙房等方法来降低建筑立面产生的光污染的有效高度以缩减反射光影响范围。3.合理设计玻璃位置和面积比：根据太阳和地球的位置，在北回归线以北，建筑的北立面不受太阳直射，因此可以增加玻璃面积，而对于容易产生直射光的立面（如东、西立面）要限制玻璃的使用。可以采用石材或者铝板进行分割，以降低立面的玻璃面积比，使玻璃不产生连续的大面积反射，从而降低玻璃对周围敏感建筑影响的持续时间。4.合理设计和安装玻璃幕墙：玻璃幕墙的组装与安装必须平整，应符合平直度要求，所选用的玻璃也应采用平板玻璃拼接，尽量不使用弧形凹面或者凸面玻璃，防止造成发散和聚光效应5.增加遮阳措施：遮阳板，百叶窗和雨篷的使用都可以用来降低玻璃反射光的有效面积。另外，采用光反射率低或均匀扩散漫反射的材料对建筑表面进行水平或者垂直分隔，避免阳光直射玻璃幕墙，防止光污染的同时还可以利用突出的幕墙水平或者垂直分隔构件对玻璃幕墙进行遮阳，在夏季具有一定的节能作用。如日本国立新美术馆的南向玻璃幕墙，在玻璃幕墙表面沿竖向每隔500毫米设置水平磨砂夹层钢化玻璃（图3，图4）。图3日本国立新美术馆（1）图4日本国立新美术馆（2）马里兰州伊特兰市的美国人口调查局，在建筑表面安装垂直的木质遮阳分隔构件，以消除来自平行道路建筑表面玻璃窗的光污染，如（图5）。慈溪香格国际广场二期，用铝质装饰条将立面大片的玻璃幕墙分隔成不易产生大面积光反射的小区域，增加设计感的同时也有利于减小光污染和节能，如（图6）。图5美国人口调查局图6慈溪香格国际广场二期6.合理使用双层通风幕墙：夏季，放下半透明卷帘，开启双层幕墙玻璃之间的排风管道和通风口，通过卷帘反射后能除掉大部分的辐射热。如杭州市民中心主楼（图7）和浙江中南建设集团办公楼。或者内外层均采用光反射比低的透明玻璃，可最大限度的减少光污染的影响，如德国埃森市的RWEAG总部大楼（图8）。图7杭州市民中心主楼图8德国埃森市RWEAG总部大楼7.合理使用太阳能光电幕墙：一般用特殊的树脂将太阳电池粘贴在玻璃上，镶嵌于两片玻璃之间，通过电池将光能转化为电能。如浙江正泰太阳能（图9）使用的是薄膜光伏幕墙，具体就是微晶硅薄膜双玻电池组件组成的中空光伏幕墙，发电部分为纳米级的类似镀膜玻璃一样的膜层，所发的电可用于照明，既环保又防止光污染。这种光伏幕墙玻璃的反射率一般低于12%。图9浙江正泰太阳能图10杭州市民中心裙房8.在项目靠近道路的位置加强绿化，可以种植高大的乔木来降低反射光对司机和行人等的影响。9.选择可见光透射比高的玻璃材料：减少玻璃幕墙的定向反射光。热反射镀膜玻璃光反射比一般在40%左右，镀膜玻璃有镜面效应容易造成光污染。低辐射镀膜玻璃（low-e）可以获得较高的可见光透射比（80%以上）和较低的光放射比（11%以下）。如上海大剧院选用了白色毛玻璃，玻璃上有细密的白色圆点，形成一种朦胧的半透明的质感，降低了其对周边环境的光影响。杭州市民中心裙房（图10），用两层玻璃幕墙装饰，外层的彩釉玻璃在增加裙房艺术感的同时，也减少了玻璃幕墙的光污染。10.研究和发展新型材料。如吸热玻璃，其定向反射光较弱；回反射玻璃，可以顺着太阳光照射来的方向反射回去其光线，能消除向四周的反射光；还有漫反射玻璃，可以对现有的无色透明玻璃加白色的膜，保证室内采光不受影响的前提下最多可以反射82%的太阳光。11.除了白昼的光污染问题外，还要高度重视城市夜景照明中的光污染，改变以往认为的夜景照明越亮越好的错误看法。建筑泛光照明，应严格控制建筑表面的照度，被照建筑表面的平均照度不能超过国际照明委员会（CIE）规定的照度值，控制人工光源对建筑表面造成的光污染12.采用全透明和半透明的玻璃减弱反射光的强度。减弱反射光，选用具有减少眩光性能的玻璃，合理配置幕墙玻璃。七、小结由玻璃或金属幕墙，釉面砖，磨光大理石以及各种亮光涂料构成的建筑表面，在日光照射下，都会对城市环境产生不同程度的光污染，其中玻璃幕墙的光污染最严重，已成为了城市光污染的主要载体，应给与高度重视并加以解决。由于现有的评价体系和标准并不完善，所以呼吁有关部门应加紧相关法律法规的制定，使评价标准更科学化，评价方法更完善化，同时，规划部门也应当合理规划和设计玻璃幕墙建筑，从宏观上对使用玻璃幕墙进行控制。除此之外，我们还可以通过玻璃生产技术的改进，及建筑设计上对玻璃幕墙进行合理布局和运用，对玻璃幕墙的光污染进行有效的防治，将我们的城市装点的更加美丽。