从玻璃幕墙构建角度浅谈光污染防治措施

李元菁 贾楚楚

（上海师范大学 上海 200234）

从玻璃幕墙构建角度浅谈光污染防治措施

李元菁 贾楚楚

（上海师范大学 上海 200234）

近年来，玻璃幕墙造成的光污染问题越来越多的受到国际社会的广泛关注。本文旨在从玻璃幕墙构建角度为建设单位提供有效途径，最大限度地减少使用玻璃幕墙对周围环境的光污染影响，使建筑美学、结构、环保高度有机地统一。

玻璃幕墙；光污染；防治措施

引言

20世纪80年代中期，玻璃幕墙作为新型墙体传入中国，最早应用于北京长城饭店，自此之后，这种集建筑美学、建筑功能、节能优势以及结构特色于一身的新型墙体材料迅速在中国流传开来。90年代之后，大面积采用玻璃幕墙的建筑随处可见。

到如今，玻璃幕墙俨然从当年的“新型墙体”过渡为“传统幕墙材料”。它外形极具现代感，具有良好的采光性能和极高的节能性，且重量较轻，易于维修更换，这些都是人们爱它的原因。但是，在享受玻璃幕墙带来的现代优势的同时，由于大面积的滥用，镀膜玻璃在太阳的照射下反射强烈的眩光，对来往的司机、行人造成影响。由此酿成的事故时有发生。以上种种使人们不得不思考，如何在不影响外形和使用功能的基础上最大限度的减轻玻璃幕墙光污染造成的危害。

1 玻璃幕墙光污染

1.1 玻璃幕墙光污染成因

目前国际上将光污染分为天空辉光、光入侵、眩光、过度照明和混光等。玻璃幕墙产生的光污染主要属于眩光污染。

眩光，被定义为一种视觉条件，由于眩光视野里产生的不适宜的亮度分布，或在空间或时间上存在极端的亮度对比，眩光会引起视觉不舒适、降低物体可见度。不同程度的眩光会使人体产生不同的感受。它主要与光源面积、亮度、光线与视线的夹角（仰角）、距离及周围背景的亮度等一系列复杂因素有关。

眩光的产生主要是由于玻璃表面使用了高反射率的镀膜所引起的。当太阳光入射在这种镀膜玻璃表面时，会产生镜面反射，近似平行的反射光线会对周围环境产生照射。当反射光线亮度大、且入射方向与人眼所成角度低于一定限值时，会产生眩光。

1.2 玻璃幕墙眩光污染危害

玻璃幕墙反射光产生的眩光主要对距离较近的建筑、临近道路上的行人和车辆驾驶员产生不同程度的影响。

当玻璃幕墙产生的眩光通过窗户射入周围住宅、学校、写字楼等人员密集的建筑，会扰乱人体生理规律，容易出现头晕恶心、心烦气躁、抑郁失眠、食欲及体能下降、精神萎靡等症状。若在这种环境下长期的工作和学习，视网膜和虹膜会产生不同程度的损害，导致视力急剧下降。研究表明，眩光是白内障的重要诱因，长期受到眩光影响会导致白内障发病率比常人高出40～48％。

如果说眩光对周围建筑的影响是“慢性”的，那它对临近道路行人、驾驶员的影响就可谓是“急性”的，甚至是“恶性”的。当高亮度的失能眩光直射入人眼，会使人视力瞬间下降或产生短暂失明。由于失能眩光对人眼的影响需要一定时间恢复，因此极容易导致交通事故的发生。

1.3 眩光污染评价方法

目前国际上用来定量眩光污染的评价指标有很多，例如GI眩光指数系统、VCP视觉不舒适概率系统、亮度限制曲线系统以及GR眩光值系统等。这些评价方法计算复杂，与眩光源产生的光幕亮度、光源的面积、光线与视线的夹角（仰角）、距离及周围背景的亮度等因素相关。由于计算和测量技术上的限制，因此本文选择目标亮度和入射角度作为眩光评价指标。根据上海市环境保护局文件“建筑玻璃幕墙光反射影响分析报告编制要求”，眩光影响程度与目标亮度和入射角度有表1关系。

2 玻璃幕墙光污染防治措施

2.1 降低玻璃光反射率

表1 不同入射角、亮度的眩光影响程度

光反射率，是指反射光亮度与入射光亮度之比。一般镜面的反射率接近100％，白卡纸的反射率约为90％。光反射率的数值越大，表明玻璃对光线的反射能力越强，同等情况下反射光越多，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。普通的热反射镀膜玻璃易产生镜面反射，且光反射率较高，一般在40％左右。目前应用广泛的低辐射镀膜（Low-E）玻璃可将反射率降至20％以下。表2列出了春分日当天不同时刻、不同反射率Low-E玻璃的反射光亮度，单位cm/d2。

表2 不同反射率玻璃春分日整点反射光亮度

由于太阳高度角在正午时接近90°，故越靠近正午的反射光线越短，一般不会照射到附近的建筑和道路。在8点以前和16点以后反射光线较长，且这两个时段恰逢上下班高峰期，道路车辆极多，反射光线极容易对周围环境产生照射，是一天中反射光对周围影响最大的时段。反射率大于15％的玻璃会产生较大的反射光亮度，增加了眩光产生的可能性。而小于等于10％的玻璃可以将亮度降低至2000左右、将影响程度降低为“可接受”或者“轻微影响”，从而最大限度避免眩光污染。因此，在居民住宅建筑密集，周围车流量大的区域使用反射率低于10％的玻璃可以有效的减小光反射亮度，避免产生眩光，使得光污染在一个可控的范围内。

但是，相较于常用的反射率25～30％的玻璃，低反射率的玻璃工艺复杂，造价成本高，较难取得。对于建设方来讲，大大增高了建筑成本。据调查，反射率低于10％的玻璃造价约为反射率25％玻璃的一倍。因此，如何在经济与环保之间找到平衡点，还需要建设单位的仔细考量。

2.2 设置遮阳条结构

遮阳条是指建筑表面连贯的、比玻璃幕墙凸出的建筑形式，材料多用石材或铝板。根据遮阳条方向的不同，又可分为竖向遮阳条和横向遮阳条。相比全玻璃幕墙的建筑立面，遮阳条可以有效的减少入射光线、打断玻璃反射光。从而减少反射光的累积照射时间。

遮阳条对于反射光的遮挡作用，主要与其突出建筑表面的长度和遮阳条之间的宽度有关。一般来说，突出建筑表面越多、遮阳条越密集，对光线的遮挡作用越强。

下面以上海市具体建筑为例，阐述遮阳条对于反射光线的阻挡作用：

×建筑是一座位于上海市陆家嘴地区的高层商办建筑，其建筑外立面设置竖向石材遮阳条。建筑总高度130m，遮阳条间距3.5m，突出玻璃幕墙1.1m。以3月21日春分日为例，探讨该石材遮阳条的遮光作用。

表3为×建筑南立面不同季节的遮阳效果分析。

表3 南立面遮阳条遮阳效果分析

从遮阳效果分析可以看出，本建筑所采用的遮阳条对于10点以前，14点以后的光线有着明显的遮挡作用，可以阻挡100％的反射光线。对于建筑光污染控制，起到了巨大的贡献作用。

2.3 降低玻璃幕墙使用面积和高度

建筑表面玻璃幕墙使用面积和高度是决定反射光照射范围的重要因素。同等情况下，玻璃幕墙使用面积和高度越大，反射光照射范围就越大，受到反射光影响的居民、行人就越多。所以在建筑设计时要尽量做到：

（1）适当改变建筑结构，建筑高层部分可用窗结构代替玻璃幕墙结构，以降低玻璃幕墙在建筑外立面所占的比例。

（2）根据太阳光直射规律合理设计各立面的幕墙高度和面积。北回归线以北的地区，建筑北立面不受太阳光线直射，所以可在北立面适当增加玻璃幕墙使用高度和面积。而对于容易受到太阳直射的东、西立面，则尽量限制玻璃幕墙的使用。

（3）使用其他建筑材料对大面积的玻璃幕墙进行分割，例如明框玻璃幕墙系统里的框架、建筑表面突出的石材遮阳条等。或者使用其他材料的幕墙系统，如铝板幕墙、石材幕墙等，作为组合的形式与玻璃幕墙共同使用。

2.4 尽量避免特殊设计

建筑转角处弧形玻璃的设计极大的突出了建筑流畅的线条和时尚现代感。但根据光反射原理，弧形玻璃的凸面会显著增大反射光影响范围，凹面对光线可以形成聚焦作用从而引发火灾。在建筑设计时，可以使用平面玻璃拼接的形式代替弧形玻璃。

3 结语

玻璃幕墙光污染带来的危害无需再次赘述，光污染防治刻不容缓。这不仅仅要靠环保部门大力度的监管，更要从根源上将其影响最小化。本文从玻璃幕墙构建角度，对建设单位提出了具体化的措施和建议。但如何在实用性、美观性以及环保角度做到最好的统一，还需要建设单位更全面的考量。

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1004-7344（2016）02-0318-02

2015-12-22