玻璃幕墻漫談之二 玻璃幕墻的光污染問題及對策

【摘要】對于建筑物玻璃幕墻光污染這一都市新污染源，社會各方應同心協(xié)力，強調綜合整治，不斷推陳出新，使玻璃幕墻建筑得以持續(xù)健康地發(fā)展，以營造出優(yōu)美的城市建筑環(huán)境。

玻璃幕墻是一種美觀新穎的建筑墻體裝飾方法，是現(xiàn)代主義高層建筑時代的顯著特征。

玻璃幕墻大約于上世紀80年代傳入我國，深圳、廣州、北京、上海等大中城市，大面積采用玻璃幕墻的建筑隨處可見，然而由此造成的光污染卻是人們始料不及的。玻璃幕墻的光污染，是指高層建筑的幕墻上采用了涂膜玻璃或鍍膜玻璃，當直射日光和天空光照射到玻璃表面時由于玻璃的鏡面反射（即正反射）而產生的反射炫光。

光污染的危害性

同任何技術的發(fā)展和使用都會帶來正反兩方面的影響一樣，玻璃幕墻在帶給人們高科技、高品位享受的同時，也帶來一些新的問題，其中最引人關注的是光污染問題和其它負面效應。許多地方人們隨心所欲地選用，不顧場合地濫用，對人、城市環(huán)境和天文觀察造成了嚴重的危害，成為建筑光學界亟待研究解決的重要課題。

1、光污染是制造意外交通事故的兇手。矗立在交通繁忙道路旁或十字路口上的一幢幢玻璃幕墻大廈，就像一大塊幾十米寬、近百米高的巨大鏡子，在太陽光下熠熠閃光，并對地面車輛和紅綠燈進行反射（甚至是多次反射）。反射光進入高速行駛的汽車內，會造成人的突發(fā)性暫時失明和視力錯覺，在瞬間會刺激司機的視線，或使他感到頭暈目眩，給行人和司機造成嚴重危害。據(jù)北京的一些司機反映，下午4點左右從西往東開車時，強烈的反光刺得眼睛都睜不開了，若不警惕，這種光污染可能造成交通事故，威脅人們的生命安全。

2、光污染也給附近的居民生活帶來了麻煩，尤其是那些建在居民小區(qū)附近的玻璃幕墻，會對周圍的建筑形成反光。據(jù)光學專家研究，鏡面建筑物玻璃的反射光比陽光照射更強烈，其反射率高達82％～90％。夏日陽光被反射到居室中，使室溫平均升高4～6℃，空調開支大幅增長，影響人們的正常居住使用。更有甚者，長時間在白色光亮污染環(huán)境下工作和生活的人，容易導致視力下降，產生頭暈目眩、失眠、心悸、食欲下降及情緒低落等類似神經衰弱的癥狀，使人的正常生理及心理發(fā)生變化，長期下去會誘發(fā)某些疾病。國家環(huán)保局每年都接到全國各地對光污染的多起投訴，并對此予以高度重視。

3、玻璃幕墻很容易被污染，尤其在大氣含塵量較多、空氣污染嚴重、干旱少雨的北方地區(qū)，玻璃幕墻更易蒙塵納垢，這對城市景觀而言，非但不能增“光”，反而丟“臉”。又由于一些玻璃幕墻所用材質低劣，施工質量不高，出現(xiàn)色澤不均勻，波紋各異，導致玻璃幕墻如同哈哈鏡一般。在陽光下，每塊玻璃不是顯現(xiàn)均衡一致的光影，而是四處漫射。顯然，這樣的建筑物，難以使人聯(lián)想到明快、豪華，只能使人感到光怪陸離和滑稽可笑，城市形象也因此大打折扣。

光污染的預防

光污染雖然危害很大，但只要采取適當措施還是可以預防的。我們要從城市規(guī)劃、環(huán)境設計、建筑材料等方面綜合解決這個問題。

1、加強規(guī)劃控制管理

城市建筑群的布局欠妥，特別是玻璃幕墻過于集中，反映了城市規(guī)劃缺乏管理。城市規(guī)劃管理部門要從宏觀上對使用玻璃幕墻進行控制，要從環(huán)境、氣候、功能和規(guī)劃要求出發(fā)，實施總量控制和管理。

具體來說，在制訂城市主要干道規(guī)劃時，首先應當制訂臨街的光環(huán)境規(guī)劃，限制玻璃幕墻的廣泛分布和過于集中，尤其注意避免在并列和相對的建筑物上全部采用玻璃幕墻。在周圍環(huán)境開闊而且景觀優(yōu)美的地段，對于商業(yè)、貿易、旅游、娛樂建筑可以全部建造玻璃幕墻，但也要考慮適當?shù)慕ㄖg距，并且要控制這一地段玻璃幕墻分布的總量。絕大多數(shù)的大型建筑物包括賓館、酒店、餐廳、文娛場所等可以采用局部玻璃幕墻。例如在建筑底層采用不反射光的石材墻或鋁塑墻。上海市建設委員會關于建設工程中使用玻璃幕墻有如下規(guī)定：建筑物使用玻璃幕墻面積不得超過外墻建筑面積的40％（其中包括窗玻璃）。這一規(guī)定不僅考慮了城市功能、環(huán)境和經濟效益等因素，而且還可相應地減少光污染。對于住宅、公寓、宿舍、醫(yī)院等建筑，根據(jù)它們的功能要求和節(jié)能政策，不宜采用玻璃幕墻。至于辦公建筑，由于采用了大面積玻璃窗，已經能夠滿足室內光環(huán)境的要求，建議不再采用玻璃幕墻。

“光污染”是在以下特定條件下產生的：

（1）使用了大面積高反射率鍍膜玻璃；

（2）在特定方向和特定時間下產生，如玻璃幕墻朝向太陽照射的方向，或與人的位置構成特定的角度。由于太陽與地球相對位置總在不斷變化，因此，產生特定角度也是有特定時限的；

（3）光污染的程度與玻璃幕墻的方向、位置及高度有密切關系。因為人的視角在2m高左右±15°夾角之內影響最大，光反射的強度隨反射物到人眼距離的平方成反比。所以，日光反射光的產生方向取決于玻璃面對太陽位置的幾何位置，因此要調整玻璃位置，使光反射向天空，而不射到街道上和人行道上。即使使用玻璃幕墻，也應該注意幕墻的朝向和方位，根據(jù)太陽光線的照射，可以推算出：在南偏東35度、西偏北20度的區(qū)間范圍內為不宜使用玻璃幕墻的方位。否則，炫光反射焦點區(qū)域對其它建筑物和行人造成不利的影響。

例如，北京在建造京廣中心時，除選用反射率低的鍍膜玻璃外，還調整原設計方案，將圓弧轉向三環(huán)路，從而最大限度地減少了光反射，取得了很好的效果。說明全面規(guī)劃和精心設計，是可以防止玻璃幕墻產生光污染后遺癥的。

2、加強環(huán)境設計

在設計玻璃幕墻時，旁邊應盡可能安排林陰道和綠地，使反射光被樹木吸收，以改善和調節(jié)光照環(huán)境。

近年來，各國政府和有關學術團體對光污染問題十分重視，先后公布了一系列技術文件、標準和法令，控制光污染。我國對幕墻建筑的問題也給予了高度重視，建設部于1996年頒布了幕墻工程技術規(guī)范，1997年又頒布了《加強建筑幕墻工程管理的暫行規(guī)定》，使控制幕墻工程質量有了法規(guī)依據(jù)。各地根據(jù)自己的實際情況，也采取了一些相應的可行措施，如廣州市的幕墻玻璃安裝將執(zhí)行新的標準，優(yōu)化幕墻構造技術。

盡管玻璃幕墻建筑可能會帶來光污染等危害，但并不是說玻璃幕墻就不要做了，而是該怎樣做好的問題。許多產生光污染的玻璃幕墻是由不科學的設計施工造成的。目前，有關幕墻的工程技術規(guī)范已經發(fā)行，設計、施工皆有法可依。鑒于光污染主要集中在一些高樓林立、經濟發(fā)達的繁華都市，所以，可由這些光污染矛盾較為突出的大城市先行開展這方面的研究工作，要研究攻克幕墻的有關技術難題。

自玻璃幕墻誕生之后，高科技的發(fā)展已經將幕墻的材質從單一的玻璃發(fā)展到鋼板、鋁板、合金板、大理石板、搪瓷燒結板等等，通過合理設計，將玻璃幕墻和鋼、鋁、合金等材質的幕墻組合在一起，不但可使高層建筑物更加美觀，而且可更有效地減少幕墻反光而導致的光污染，還能進一步減輕高層建筑物的自重，充分發(fā)揮幕墻建材的優(yōu)點。

玻璃幕墻反射光的影響程度，取決于定向反射光的強度。我們可以采用全透明或半透明的玻璃來減弱反射光的強度，但是這樣一來，大部分光線的熱量都直接射入室內，勢必造成室內溫度升高，因此，必須采用適當?shù)臉嬙齑胧﹣斫鉀Q這一問題。

目前，可以采用的構造形式有兩種：

（1）雙層玻璃通風構造。這種構造在不同的季節(jié)有不同的作用。夏季，放下半透明卷簾，開啟排風管道和通風口，通過卷簾反射后能除去大部分輻射熱；冬季，封閉通風口，關掉排風機，雙層玻璃又可起到保溫的作用，防止室內熱量散失，這種構造的缺點是投資費用較大。

（2）紅外吸熱構造。這種構造通過介質膜鍍層的透紅外線特性，利用吸熱水管能夠將陽光中的熱能用來將水燒熱，無論夏季和冬季都能有效地使用。

3、開發(fā)新型玻璃材料

玻璃幕墻作為建筑圍護結構是由金屬框和玻璃組成的。因此，要根據(jù)玻璃的一些參數(shù)慎重地選擇玻璃幕墻所使用的玻璃類型，選用具有減少炫光性能的玻璃。這些參數(shù)包括建造地點的光氣候參數(shù)，對可見光的透射數(shù)、反射系數(shù)，對日光的透射系數(shù)、反射系數(shù)和吸收系數(shù)、熱透射系數(shù)、熱膨脹系數(shù)，以及厚度、最大尺寸、重量、抗風力等。眾所周知，玻璃對于光具有透射、吸收和反射特性。玻璃幕墻就根據(jù)這些特性采用了不同類型的玻璃。用于玻璃幕墻的玻璃一般有透明玻璃、著色玻璃、吸熱玻璃、涂膜玻璃、鍍膜玻璃、夾層玻璃和光化學玻璃等。

通過新型玻璃材料的研究、開發(fā)和使用，或對現(xiàn)有玻璃加以處理能夠減少定向反射光，同時又不增加室內的熱效應，這是一種最為簡捷有效的解決光反射問題的方法。

這類材料有：

（1）吸熱玻璃是已開發(fā)使用的一種玻璃材料，它的定向反射光較弱。

（2）回反射玻璃是新型玻璃材料，它將太陽光順著原來的方向反射回去，從而消除射向四周的反射光，避免了室內熱效應，因此，在未來的幕墻之中將會得到廣泛的應用。

（3）貼漫反射膜玻璃是對現(xiàn)有無色透明玻璃加白色的膜處理后采用的最佳幕墻玻璃，可以保證室內采光不受影響，最多可以反射80％以上的太陽光，其中定向反射部分不到1％，因而令人覺察不到。有時，為了增加室內的天然采光，可以采用部分貼膜。

研究如何合理、科學地利用玻璃幕墻和開發(fā)低反射率的玻璃幕墻以改善光污染，成為當前國內外關心的熱門話題。近年來各地興建了不少玻璃幕墻建筑，其中不乏優(yōu)秀實例，其光學性能也符合設計要求，如選用LOW－E型低輻射玻璃、微晶玻璃、茶色玻璃（反射率11％）、寶石藍色玻璃（反射率12％）等反射率低的鍍膜玻璃安裝幕墻，值得推廣。上海大劇院選用了一種新穎的白色毛玻璃，玻璃上面有細密的白色圓點，形成一種朦隴的半透明質感，非常吻合大劇院的文化品位和高雅格調。國外流行一種全封閉帷幕墻。這種幕墻主要由金、銀色復合鋁板和雙層夾膠鍍膜玻璃組成。安裝到高樓外墻上以后，金、銀色復合鋁板和雙層夾膠鍍膜玻璃的面積各占1/2，其窗洞透明部分為雙層夾膠鍍膜玻璃，實心墻壁部分為金銀色復合鋁板。通常，雙層夾膠鍍膜玻璃由兩塊玻璃夾著特殊膠，內側涂以高反射膜，不僅隔熱、保溫性好，膜層不易劃破、脫落，而且受撞擊也不會破碎，從高空墜落傷人。由于這種全封閉帷幕墻具有許多優(yōu)點（特別是有效地控制了光污染），所以在豪華高層建筑中已逐步推廣應用。

結束語

近些年來，人們不斷加強環(huán)境意識。我們要用可持續(xù)發(fā)展的觀念去研究玻璃幕墻的未來，決不能因以前個別建筑幕墻設計、施工中曾存在著不安全因素或光污染而因噎廢食。鑒于幕墻玻璃選材不當和建筑設計規(guī)劃的滯后是造成光污染和熱反射的主要原因，要從整體環(huán)境進行科學合理的規(guī)劃、設計和施工，針對具體的建筑功能等因素，揚長避短，努力克服玻璃幕墻帶來的弊病。社會各方應同心協(xié)力，綜合整治，使玻璃幕墻建筑得以持續(xù)健康地發(fā)展，以營造出優(yōu)美的城市建筑環(huán)境。

（作者單位：安徽省佳業(yè)天窗幕墻工程有限責任公司）