建筑玻璃幕墻光反射影響分析標準探討

徐 杰

上海市環(huán)境保護事業(yè)發(fā)展有限公司

0 引言

近年來，建筑玻璃幕墻光反射對環(huán)境的影響受到日益關(guān)注，上海、杭州、深圳等地相繼出臺了管理規(guī)定，以控制這一問題。2015年，《玻璃幕墻光熱性能》（GB/T18091-2015）發(fā)布，標志著國家層面開始關(guān)注玻璃幕墻光反射問題。要對建筑玻璃幕墻反射光的環(huán)境影響進行控制，就需對其進行定量分析，而定量分析的前提，則是需要有相應(yīng)的分析標準。

目前，相關(guān)的分析標準主要有兩個：《建筑玻璃幕墻光反射影響分析報告編制要求》（滬環(huán)保評〔2015〕522號文附件1）（以下簡稱“上海市標準”）和《玻璃幕墻光熱性能》（GB/T18091-2015）（以下簡稱“國家標準”）。

1 兩個標準的比較

1)分析范圍

分析范圍的合理確定對光反射影響分析工作的開展非常重要。范圍大，則對周邊受體的分析更全面，但工作量也相應(yīng)增加；反之，則可能遺漏部分可能受影響的受體，導(dǎo)致分析不全面。

上海市標準分析范圍的規(guī)定是：當幕墻玻璃全部為豎直時，為建筑外墻向外至建筑物高度5倍距離的范圍，其他情況為不小于建筑物高度的5倍。

國家標準則未有明確規(guī)定。

2)分析對象

分析對象即為反射光的影響受體，上海市標準與國家標準對分析對象的規(guī)定見表1。

表1 分析對象對比

由表1可知，兩個標準對分析對象的規(guī)定基本一致，但上海市標準范圍略廣，包括養(yǎng)老院、除幼兒園及中小學(xué)外的大專院校。

3)對建筑造成影響的判定參數(shù)

對建筑造成影響的判定參數(shù)包括：反射光與視線的夾角；反射光亮度；影響時長。

(1)反射光與視線的夾角

由于反射光在空氣中為直線傳播，具有唯一的方向性，因此，反射光與視線的夾角是受體是否受到影響的首要條件。參考相關(guān)資料，人對眩光的感覺和反射光與視線的夾角成反比，見表2。

表2 反射光與視線的夾角和眩光感覺的關(guān)系

上海市標準將反射光與視線的夾角分為三個區(qū)間：15°以下、15°～30°和30°以上。前兩個區(qū)間根據(jù)反射光的強度再劃分為強影響、輕微影響和可接受三種程度，最后一個區(qū)間則直接將影響程度判定為可接受，這與造成中等以上眩光的角度范圍是較為吻合的。

國家標準重點關(guān)注45°以下夾角可能造成的影響，是與人感覺微弱眩光的范圍一致的。

因此，在反射光與視線夾角這一因素上，國家標準要嚴格于上海市標準。

(2)反射光亮度

反射光亮度也是判定對受體影響程度的關(guān)鍵因素。根據(jù)資料，當反射光亮度達到8 000 cd/m2時，人將有受到明顯影響的感覺；當亮度為6 000 cd/m2時，人有受到影響的感覺；當亮度為4 000 cd/m2時，人有受到輕微影響的感覺；當亮度為2 000 cd/m2時，則基本沒有感覺。

上海市標準：當反射光與視線夾角小于15°、亮度小于1 500 cd/m2時，影響程度為可接受；亮度為1 500～2 000 cd/m2時，為輕微影響；亮度大于等于2 000 cd/m2時，為強影響。當反射光與視線夾角為15°～30°、亮度小于2 000 cd/m2時，影響程度為可接受；亮度為2 000～4 000 cd/m2時，為輕微影響；亮度大于等于4 000 cd/m2時，為強影響。由此可見，上海市標準對反射光亮度的規(guī)定與造成輕微影響感覺的亮度是一致的，且對反射光與視線夾角較小的情況，對亮度作了更為嚴格的要求。

國家標準未對反射光亮度作具體規(guī)定，僅對玻璃的可見光反射比作了規(guī)定，以達到間接控制亮度的目的。

(3)影響時長

一般而言，環(huán)境影響存在時間積累問題，即當影響持續(xù)一段時間后，才會顯現(xiàn)真正的影響。

上海市標準未設(shè)置影響時長這一參數(shù)，即未考慮時間累積因素。但根據(jù)其對計算精度應(yīng)精確至1 min的要求，可理解為影響程度只要達1 min，即判定為出現(xiàn)了影響程度。

國家標準則規(guī)定反射光在建筑窗臺面上連續(xù)滯留時間不應(yīng)超過30 min，相較于上海市標準則寬泛很多。

4)對道路造成影響的判定參數(shù)

上海市標準對道路造成影響的判定參數(shù)為反射光與視線的夾角和反射光亮度兩個參數(shù)，國家標準為反射光與視線的夾角和連續(xù)受影響的行車距離（可間接反映為連續(xù)受影響的時長）。因此，兩個標準對道路造成影響的判定參數(shù)和對建筑的判定參數(shù)相同。

道岔鋪設(shè)階段的工程質(zhì)量與技術(shù)方法，是影響鐵路道岔質(zhì)量與道岔設(shè)備后續(xù)維修保養(yǎng)工作的重要因素。在道岔鋪設(shè)階段，道岔現(xiàn)場組裝的尺寸以毫米為精度單位，其對技術(shù)與工程質(zhì)量的要求極高。同時，道岔功能的實現(xiàn)要求其結(jié)構(gòu)設(shè)計中包含了轍叉、轉(zhuǎn)轍等較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，對這些部分進行鋪設(shè)時若不能采取科學(xué)有效的固定和鋪設(shè)技術(shù)手段，將會使道岔結(jié)構(gòu)整體的高度和方向受到不良影響，進而導(dǎo)致列車運行的安全性和穩(wěn)定性無法得到有力保障。

2 兩個標準中存在的問題及建議

1)分析范圍確定不合理

上海市標準以建筑物高度作為基數(shù)進行計算存在不合理之處，即當建筑物高度與玻璃幕墻高度不一致時，會造成分析范圍與實際可能影響范圍存在偏差。如在對一幢超高層建筑改造項目中，僅對裙房外立面進行改造，卻仍以整幢建筑的高度計算分析范圍，則比實際的影響范圍大百倍，徒增了大量工作量。

國家標準未明確分析范圍，使分析缺乏依據(jù)，無法有效指導(dǎo)實際工作。

其實，分析范圍即為可能產(chǎn)生影響的最大范圍，可在最不利的情況下，即不考慮對太陽光和反射光的任何遮擋，通過初步建模得出一個最大的可能影響范圍，即為分析范圍。如此，對后續(xù)工作具有較好的指導(dǎo)意義，使分析更具有針對性。

2)影響受體的特點未考慮

反射光的直接影響受體為建筑和道路，但真正受影響的是建筑內(nèi)的人和道路上行駛的駕駛員，而非建筑或道路本身。因此，僅考慮反射光與窗戶法線的夾角會存在一些問題。如在學(xué)校、醫(yī)院住院樓等，學(xué)生上課、住院床位的視線方向一般與窗戶的法線方向垂直，此時如再考慮反射光與窗戶法線方向的夾角，則會出現(xiàn)夾角越大，則與視線夾角越小，影響越大的情況，反之亦然。因此，應(yīng)根據(jù)不同受體的特點來具體分析影響情況。

3)反射光的衰減未考慮

反射光在空氣中傳播時，其亮度會發(fā)生衰減，但兩個標準均未考慮這一因素。反射光在空氣中的衰減主要包括距離衰減和散射衰減兩種。

距離衰減主要與反射面的形狀及受體與反射面的距離有關(guān)。由于太陽光為平行光，因此，當反射面為平面時，不會發(fā)生距離衰減；當反射面為圓弧面時，反射光的強度與到圓心的距離成反比，見式1；當反射面為球面時，反射光的強度與到球心的距離的平方成反比，見式2。

其中：B-影響受體處的反射光強度

B0-玻璃幕墻處的反射光強度

R-玻璃幕墻半徑

L-影響受體與玻璃幕墻的距離

散射衰減是由于空氣中存在的水汽、空氣分子和微粒使反射光發(fā)生散射而形成的。但一般而言，受反射光影響的范圍較近，散射衰減較少，可忽略。

4)反射光的疊加未考慮

由于同一受體可能會受到不同建筑、同一建筑不同單體或某些特殊形狀的玻璃幕墻反射光的影響，因此，在分析其受到的影響時有必要考慮反射光的疊加影響，但兩個標準中均未考慮這一因素。

由于反射光具有明確的方向，因此，無法將來自不同方向的反射光亮度、影響時長直接進行加和計算，但應(yīng)在疊加時充分考慮這一關(guān)鍵因素。由于受體的視線在同一時間只能朝一個方向，因此，可只考慮夾角在一定范圍內(nèi)的疊加影響。根據(jù)反射光與視線的夾角和眩光感覺的關(guān)系，可重點考慮夾角在15°以內(nèi)的疊加影響，但如何計算，仍需進一步研究。

5)影響時長設(shè)定不合理

由于真正受影響的是敏感目標中的人，因此，影響時長實際上反映的是人受影響的概率，即影響時間越長，受影響的概率越高，反之概率越低。

上海市標準將影響時長達1 min即判定為產(chǎn)生影響過于嚴格，而國家標準影響時長不應(yīng)超過30 min則相對寬松。在定義影響時長時，應(yīng)考慮單次連續(xù)影響時長、日累計影響時長及年累計影響時長，以充分反映反射光對人造成影響的概率。

3 結(jié)語

建筑玻璃幕墻光反射影響分析工作是一個受到越來越多關(guān)注的領(lǐng)域，分析標準的建立對其至關(guān)重要。目前的上海市標準和國家標準為此作出了積極的嘗試，為大力推進這項工作的開展作出了努力。但不可否認的是，這些標準還存在如分析范圍確定不合理，影響受體的特點、反射光的衰減、反射光的疊加未考慮，影響時長設(shè)定不合理等問題，需進一步完善和提升，使標準更為科學(xué)、更好地發(fā)揮作用。