摘要：随着我国建筑行业的蓬勃发展，玻璃幕墙在当今现代化城市得到了普遍的应用，它不但轻巧，同时又非常的耐用，优秀的节能性能也得到了使用者的普遍青睐。不过玻璃幕墙在提升城市形象的同时，也暴露出了一些相关弊病，特别是玻璃幕墙对周围环境构成的光污染现象，这些弊病均有待解决，相关从业者一定要根据建筑设计的实际情况来合理的利用玻璃幕墙。那么我下面我们就来具体的讨论一下相关的话题。
关键词：玻璃幕墙；建筑设计；节能性；光污染
当前我国正处于社会主义初级阶段，人口比重和资源分配处于较严重的失衡状况，随着能源危机的频发，生存环境的恶化已经使人类深刻认识到了节约能源、保护环境的重要性。玻璃幕墙是建筑的外皮，它的节能是建筑节能关键。
一、玻璃幕墙能耗主要有三点：空气渗透传热、温差传热、太阳辐射得热。
1、由于玻璃幕墙密封性差使们幕墙内外冷热空气在压差和温差作用下通过缝隙交换造成的能耗相当大，我国许多建筑物此项能耗可占到幕墙整体能耗的1/3甚至更高，因此从节能考虑应尽可能提高幕墙的气密性。但从健康的角度来考虑，玻璃幕墙应具备一定的通风能力，确保室内空气清新。没有特殊设计通风换气设施的建筑物，一般通过开关开启扇来人工换气，这是很不节能的，在现代化的建筑设计中，必须设计节能环保的空气调节系统，既保持空气清新，又减少开关开启扇带来的能耗。相关从业者们在对玻璃幕墙节点设计时应更深度的考虑密封性能设计，以尽可能的降低空气渗透造成的能量损耗。
2、由室内外温差引起的传热和太阳辐射引入的传热，二者之和称之为相对增热，由此引入了玻璃幕墙的一个节能参数:传热系数。传热系数在中国和欧洲也称为K值，美国称为U值，是建筑物围护结构（墙体、窗户、地面、屋顶）热工性能的重要指标。其含义是当室内外空气温差为1度时，单位时间内通过单位面积的玻璃窗室内外空气间传递的热量，我国法定单位为Wm-2K-1。除此之外玻璃幕墙还有另外两个节能参数：遮阳系数Se和太阳辐射得热系数SHGF。遮阳系数其含义是透过玻璃的太阳辐射总透射比与3mm厚普通平板玻璃的太阳辐射总透射比的比值，Se越高说明透过的太阳辐射比例越高；太阳辐射得热系数，其含义是当时当地、单位时间内透过3mm厚普通玻璃的太阳辐射能量，单位是Wm-2。Se和SHGF两者的乘积则代表单位时间太阳辐射透过单位面积玻璃的热量及被玻璃吸收后向室内二次辐射的热量的总和。
从节能的角度看，K值表示结构的“保温”性能，Se和SHGF则表示其“隔热”性能。因此在设计节能玻璃幕墙时应注意只要室内外存在比较大的温差且持续时间较长，比如需要长时间供暖或空调制冷时，为了降低能耗，玻璃幕墙的K值应该尽可能低；另外要根据建筑物所在地区，朝向等因素来选取玻璃的Se参数，例如在阳光充沛的热带地区，应选Se低的遮阳型玻璃，减少“得热”，以降低制冷能耗，在严寒地区，则应选Se高的高透性玻璃，增加“得热”以降低采暖能耗。
二、节能玻璃的选用
玻璃的选用对玻璃幕墙整体的K值和SE值影响非常大，选用正确的玻璃是节能设计的关键。
1、吸热玻璃、热反射玻璃及低辐射膜玻璃（LOW-E玻璃）
节能玻璃在节能参数方面，应满足两方面的要求：首先可见光透过率不能太低，使得在白天尽可能的得到自然采光从而降低照明能耗，其次遮阳系数Se可根据建筑物所在地区和朝向作不同选择。
吸热玻璃是在玻璃中加入金属离子等着色物质成为彩色玻璃，使Se降低，而热反射玻璃则是在玻璃表面镀一层薄金属膜，以提高对太阳辐射的反射，从而使Se降低。这两种玻璃都能使0.3～2.5μm范围的太阳辐射透过率整体降低从而使Se降低，但同时使可见光透过率也大大降低。同时吸热玻璃在阳光照射下吸收热量使本身温度升高后向室内辐射大量热能，降低了隔热效应。热反射玻璃除可见光透过率低外，对可见光也有较强的反射，容易造成“光污染”。因此，此两种玻璃都不是理想的节能玻璃。
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而在当今快速发展起来的低辐射膜玻璃（LOW-E玻璃），是目前从物理角度看更科学合理的节能玻璃。LOW-E玻璃是利用在线高温热解沉积法（简称在线膜）或离线真空溅射法（简称离线膜）在玻璃表面镀上金属或金属氧化物等多种成分的多层膜，通过精确调整膜系结构和工艺，得到热辐射率低同时对太阳光谱的透射具有选择性的光谱结构。LOW-E玻璃的膜表面辐射率可做到低于0.1，大大低于普通玻璃的表面辐射率0.84。同时，高透光型的LOW-E玻璃具有较高的可见光透射比和遮阳系数，可见光透过率可达到60%至78%之间，适用于气候冷，冬季采暖能耗大的地区，以增加阳光“得热”，而遮阳型LOW-E玻璃遮阳系数较低，适用于气候热、阳光强而空调制冷能耗大的地区，减少阳光“得热”。
2、中空玻璃和真空玻璃
中空玻璃是目前节能玻璃的主流产品，其原理是两片玻璃中间间距6-24mm，周边用结构胶密封，间隔内是空气或其它气，分子筛吸潮剂置于边框中或置于密封胶条中（称为暖边胶条），用以吸收气体中的水汽以防止内结露。
真空玻璃是节能玻璃中的新产品，其原理是两片玻璃中间间距0.1-0.2mm，夹层内为气压低于10-1Pa的真空，因需抵抗气压，必须在两层玻璃之间设置“支撑物”方阵来承受每平方米约10吨的大气压力，使玻璃之间保持间隔，形成真空层。为了减小支撑物“热桥”形成的传热并使人眼难以分辨，支撑物直径很小，目前产品中的支撑物直径在0.3mm-0.5mm之间，高度在0.1-0.2mm之间，为保持真空度长期稳定，真空层内置有吸气剂。
由于结构不同，真空玻璃与中空玻璃的传热机理也有所不同。真空玻璃中心部位传热由辐射传热和支撑物传热及残余气体传热三部分构成，合格产品中残余气体传热可忽略不计，而中空玻璃则由气体传热和辐射传热构成。由上述可见，要减小因温差引起的传热，真空玻璃和中空玻璃都要减小辐射传热，有效的方法是采用上述低辐射膜玻璃（LOW-E玻璃），在兼顾其它光学性能要求的条件下，膜的辐射率越低越好。
从业者们在选择玻璃时应综合考虑项目所在地的自然环境、项目的定位和成本，选择最佳的玻璃以达到最佳的节能效果。
三、对建筑幕墙的缺点所采用的预防方案
1、玻璃幕墙光污染
因为玻璃幕墙经久耐用，且外观精致，所以在很多的建筑设计当中都得了普遍的应用，但这种外墙形式还是存在的诸多弊病，尤其是我们通常所说的光污染。玻璃幕墙的光污染是指高层建筑的幕墙上采用了高反射率的玻璃，当直射太阳光照射到表面上时，由于玻璃的镜面反射，产生反射眩光，对周围环境造成不良影响。
临街而建的玻璃幕墙大厦，就像一块巨大的镜面，对街道交通进行反射干扰，反射光会造成司机的突发性暂时失明和视力错觉，严重地影响司机的视觉判断，易引发交通事故。在居民小区附近建造的高层玻璃幕墙建筑，会对周围的环境构成反光侵害。来自我国某些大中城市的信息，因为“光污染”引发的道路交通事故呈上升趋势，各地涉及“光污染”的投诉事件也在不断增多。
2、光污染的解决方法分析
玻璃对于光具有透射、吸收和反射特性，玻璃幕墙可根据这些特性采用特殊的玻璃，以降低光污染。在做玻璃幕墙设计时应尽量避免采用曲面镜面玻璃幕墙，这样可以减少外凸式幕墙对临街道路的光反射现象；对于内凹式曲面幕墙，应尽量避免使用，因为内凹式曲面幕墙由反射光聚焦容易引起火灾等危害。在玻璃幕墙上尽可能的选用低反射率的玻璃或玻璃贴膜，可有效降低玻璃的反光，避免光反射污染。
结束语：
经过几十年的发展，玻璃幕墙在全世界都得到了广泛的应用，也已和人们的生活息息相关。相关从业者在进行玻璃幕墙设计时要在节能方面多下功夫，选用玻璃时尽量选低反射率的LOW-e中空玻璃，以达到节能和降低光污染的双重功效，让玻璃幕墙能更好的为人们服务。
参考文献：
[1]张玉明,江佼,刘广征.《玻璃幕墙在现代建筑中的应用》.艺术教育,2016,03:181.
[2]殷陈锋.《玻璃幕墙在建筑设计中的应用研究》.建材与装饰,2016,31:82-83.
[3] 杨善勤、郎四维、涂逢祥.《建筑节能》P39 .中国建筑工业出版社1999版
论文作者:陈凯
论文发表刊物:《防护工程》2017年第10期
论文发表时间:2017/9/12
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