玻璃幕墻光污染問題研究及防治對(duì)策

高樹鵬

(汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院，廣東 汕頭 515031)

玻璃幕墻是一種新型墻體，由支承結(jié)構(gòu)體系與玻璃組成、可相對(duì)建筑主體結(jié)構(gòu)有一定位移能力、不承擔(dān)建筑主體結(jié)構(gòu)所受作用的外圍護(hù)或裝飾結(jié)構(gòu)，將美學(xué)、功能、結(jié)構(gòu)等因素有機(jī)地統(tǒng)一起來，融藝術(shù)性與技術(shù)性于一體，使建筑物具有時(shí)代感。玻璃幕墻在給人們帶來耳目一新的建筑形象的同時(shí)，由于城市規(guī)劃、材料選擇、立面設(shè)計(jì)等方面考慮欠周而帶來的光污染問題，成為影響城市環(huán)境的一個(gè)重要方面［1］，給人們生活和自然環(huán)境帶來了不良影響。伴隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，玻璃幕墻的廣泛使用，光污染問題也越來越被人們所關(guān)注。本文著重探討玻璃幕墻光污染產(chǎn)生的原因、危害，分析解決光污染的有效方法及相應(yīng)措施。

1 玻璃幕墻光污染產(chǎn)生的原因

1.1 玻璃幕墻產(chǎn)生光污染的原理

光污染是泛指影響自然環(huán)境，對(duì)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(dāng)直射太陽(yáng)光照射到玻璃表面上時(shí)，由于玻璃鏡面反射而產(chǎn)生的反射眩光。

玻璃幕墻的危害來源于其產(chǎn)生比較強(qiáng)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(shí)間上存在極端的亮度對(duì)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(yán)重的光污染，根據(jù)眩光對(duì)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(chǎn)生的眩光涵蓋失能眩光與不舒適眩光兩種類型。

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

1.2 玻璃幕墻產(chǎn)生光污染的條件

玻璃幕墻產(chǎn)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(yáng)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(gòu)造做法有關(guān)。人的視角在2 m 高左右且±15°夾角之內(nèi)影響最大，光的反射強(qiáng)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(yáng)光下產(chǎn)生的反射光反射系數(shù)較強(qiáng)，屬于一種含有較強(qiáng)可見光成分的眩光光污染。人們?cè)谶@種環(huán)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(duì)人們的眼睛造成較大的傷害。在這種環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間工作和生活的人們，視網(wǎng)膜和虹膜都會(huì)受到不同程度的損害，導(dǎo)致視力急劇下降，白內(nèi)障的發(fā)病率增高，并且容易產(chǎn)生頭昏目眩、失眠、心悸、食欲下降及情緒低落等類似神經(jīng)衰弱的癥狀，使人們正常的生理和心理發(fā)生變化，長(zhǎng)期下去容易誘發(fā)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(yīng)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(hào)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(shí)的交通信號(hào)，嚴(yán)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(duì)集中的路段，太陽(yáng)光經(jīng)過多次反射射到人眼，由于強(qiáng)度特別大，可能會(huì)造成人們暫時(shí)的失明或者是視力錯(cuò)覺。反射光進(jìn)入高速行駛的汽車內(nèi)，可能造成駕駛?cè)说耐话l(fā)性暫時(shí)失明和視力錯(cuò)覺，在瞬間會(huì)遮住駕駛?cè)说囊曇?，或感到頭昏目眩，嚴(yán)重地危害駕駛?cè)说囊曈X功能和行人的安全。

2.3 影響居住環(huán)境

隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市中心區(qū)的氣溫比周圍區(qū)域相對(duì)要高，其中玻璃幕墻從中發(fā)揮著非常大的作用。炎熱的夏季，在玻璃幕墻分布密集的區(qū)域，如果玻璃幕墻隔熱性能差，太陽(yáng)光被反射率大的玻璃幕墻反射到室內(nèi)，可以使室內(nèi)的溫度升高;玻璃幕墻的鏡面玻璃反射光比太陽(yáng)光照射更為強(qiáng)烈，超過了人們所能承受的正常范圍，如果反射到居室中，強(qiáng)烈的刺目光線可能破壞室內(nèi)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(qiáng)光可能使室內(nèi)溫度急劇升高，焦點(diǎn)溫度甚至可達(dá)70 ℃以上，可引燃易燃物品，甚至釀成火災(zāi)［2］。凹形設(shè)計(jì)的玻璃幕墻，更像是一塊大的聚光鏡，如果太陽(yáng)光強(qiáng)烈，凹形設(shè)計(jì)的玻璃幕墻被照射后更容易引起火災(zāi)。

3 玻璃幕墻光污染防治技術(shù)

玻璃幕墻產(chǎn)生的光污染危害大，也是一個(gè)技術(shù)性難題，但通過采取適當(dāng)措施還是可以預(yù)防和減少的。由于玻璃幕墻產(chǎn)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(duì)玻璃幕墻的安裝位置、面材的性能以及立面細(xì)部構(gòu)造等方面進(jìn)行研究，從城市規(guī)劃、玻璃幕墻的選材、立面設(shè)計(jì)等多方面進(jìn)行防控，提出改善城市光環(huán)境的技術(shù)策略。

3.1 加強(qiáng)城市規(guī)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(qiáng)度越大，受到光污染影響的范圍也越大。城市的規(guī)劃部門要從城市的環(huán)境、氣候、功能、規(guī)劃要求出發(fā)，做好玻璃幕墻的使用規(guī)劃，對(duì)玻璃幕墻實(shí)施總量控制和管理。首先，控制應(yīng)用玻璃幕墻的地區(qū)和區(qū)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(yīng)注意，避免在并列和相對(duì)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(jìn)行水平或者垂直分隔;再次，對(duì)向陽(yáng)面不適合應(yīng)用凹面、凸面等所有曲面幕墻，避免玻璃幕墻對(duì)臨街的光反射現(xiàn)象和內(nèi)凹式玻璃幕墻由于反射光聚焦引起的火災(zāi)。

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(xué)物組成的膜系產(chǎn)品，鍍上金屬或者這種膜系產(chǎn)品后，會(huì)使玻璃的光反射比大大降低，同時(shí)增強(qiáng)可見光的透視比，是一種能達(dá)到陽(yáng)光控制，節(jié)約能源、熱量控制調(diào)節(jié)和改善環(huán)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(jié)能，具有良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效應(yīng)。目前，廣泛推廣應(yīng)用的雙銀低輻射鍍膜玻璃具有很低的遮陽(yáng)系數(shù)和很高的可見光透過率，能更大限度地將太陽(yáng)光過濾成冷光源［3］，它把可見光反射率降至7%左右。如果應(yīng)用雙銀低輻射鍍膜玻璃，當(dāng)太陽(yáng)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(shè)計(jì)成光電玻璃幕墻，使玻璃幕墻集發(fā)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(tǒng)玻璃幕墻耗能大、光污染嚴(yán)重的缺點(diǎn)［4］。

3.3 進(jìn)行合理、多樣化的立面設(shè)計(jì)

通過對(duì)建筑物的建筑立面合理設(shè)計(jì)，對(duì)大面積玻璃幕墻進(jìn)行劃分，將玻璃幕墻和鋼、鋁、合金等材質(zhì)進(jìn)行有機(jī)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(yīng)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(yáng)與玻璃幕墻進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，把建筑物的遮陽(yáng)構(gòu)件作為建筑系統(tǒng)中的一部分，在豐富建筑立面［5］的基礎(chǔ)上，避免太陽(yáng)光直接照射到玻璃幕墻上，在夏季減少能耗的同時(shí)也防止或減少光污染。

3.4 加強(qiáng)城市綠化

城市綠化近年來已經(jīng)得到了全社會(huì)的高度關(guān)注，人們?cè)絹碓礁惺艿匠鞘芯G化帶來的好處，在玻璃幕墻設(shè)計(jì)時(shí)，城市的綠化部門應(yīng)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(diào)節(jié)光照環(huán)境［6］，使采光環(huán)境得到了真正的改善和調(diào)節(jié)。

4 結(jié)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(huì)關(guān)注，避免或盡量減少玻璃幕墻光污染成為整個(gè)社會(huì)共同關(guān)注的課題。玻璃幕墻光污染危害大，產(chǎn)生有著特定的條件，可以通過對(duì)玻璃幕墻建筑進(jìn)行合理規(guī)劃，在建筑設(shè)計(jì)上對(duì)玻璃幕墻進(jìn)行合理布局，選用光透射比高的低輻射玻璃等手段來預(yù)防和減少光污染。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，解決玻璃幕墻的光污染問題新的措施將不斷涌現(xiàn)，玻璃幕墻將進(jìn)一步達(dá)到藝術(shù)性和技術(shù)性的完美統(tǒng)一，既能發(fā)揮出自己的特長(zhǎng)美化建筑，又不會(huì)給自然環(huán)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(píng)價(jià)探討及防治對(duì)策研究［J］.環(huán)境科學(xué)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(huán)境研究［J］.低溫建筑技術(shù)，2010(11) :106-107.

［3］高樹鵬.天津泰達(dá)廣場(chǎng)A、B 區(qū)及中央廣場(chǎng)綠色建筑幕墻的設(shè)計(jì)［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(shù)與工程應(yīng)用［J］.中國(guó)建材科技，2014，23(1) :24-26，88.

［5］高樹鵬.可持續(xù)發(fā)展背景下夏熱冬暖地區(qū)建筑外門窗的設(shè)計(jì)［J］.山西建筑，2013，39(17) :194-195.

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