珠寶城玻璃幕墻環保與節能設計

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摘要:玻璃幕墻作為建筑的外圍護結構，雖造型美觀、簡潔，但大面積的應用對環境造成了光污染，且在節能方面與其他材料相比略顯不足。結合合肥市的華璽珠寶城工程設計，對玻璃幕墻進行了分析研究，采取了一系列環保、節能措施，力爭創建出高效、環保、節能的綠色低碳建筑。

關鍵詞:幕墻;光污染;節能

什么樣的綠色建筑才能使用戶滿意，已成為設計人員不斷探索研究的新課題。為此，結合合肥市華璽珠寶城B-1樓設計，嘗試采用新技術、新方法應用于本項目公共建筑幕墻設計之中，以期達到節能減排的目的。

1華璽珠寶城概況

項目位于合肥市包河區，金寨路以東、龍川路以北，用地性質為商業服務業設施。總建筑面積158000m2，建筑密度32%。項目由31層珠寶交易中心B-1樓（見圖1）、17層商辦綜合樓+3~5層精品商業街（B-2樓）、地下2層機動車庫（地下1層含部分商業，地下2層含人防）組成。合肥市氣候：四季變化明顯，氣候溫和怡人，春天氣溫多變、夏季雨量集中、十月秋高氣爽，這一氣候特征對節能降耗十分有益。

2B-1樓的綠色設計

2.1環保方面

（1）能源節約。根據風壓及溫差的原理設置風冷熱泵，充分利用夏季的主導風向。利用排風熱回收系統，降低空調能耗。合理地規劃布局，最大限度地保護和利用自然資源，降低能耗。

（2）資源節約。在建筑設計中，采用高強度結構材料，加大可循環材料的使用，節約水資源，合理使用非傳統水源。

（3）自然回歸。建筑融于周邊環境，不破壞地形地貌，場地內無超標污染物排放。

（4）健康環境。土建與裝飾工程一體化設計，采用可再利用材料。室內溫、濕度適當，空氣宜人，使人感覺舒適，有益身心健康。根據保護和開發相結合的原則，盡量減少項目開發對現有綠化的破壞，按照環境控制要求和實際地形條件布置建筑，充分注意了與現有綠化間的避讓和協調。為了將30m城市綠化景觀帶的美景盡收眼底，全玻璃幕墻就成了必然選擇。從外觀上看B-1樓整體外墻猶如一面鏡子，將天空和周圍環境的景色映入其中，光線變化時，影像色彩斑斕、變化無窮。幕墻既能像鏡子一樣反射光線，又能像玻璃一樣透過光線，使建筑物自然而然地融入于室外環境中，成為其組成部分，取得美化環境的效果。

2.1.1幕墻的應用

20世紀初，隨著建筑技術的進步和玻璃制造工藝的提高，玻璃幕墻開始應用于建筑。目前已有玻璃幕墻、鋁板幕墻、石材幕墻等幾十個品種。玻璃幕墻以其輕質高強、造型美觀、可通透性強等特點，成為高層建筑外立面的首選材料之一。然而受前期思維的局限，一些弧形幕墻或高反射率幕墻建筑落成后，在陽光的照射下會產生強烈的反射光，嚴重影響了附近區域內人們的正常生活。為此，2004年上海出臺了全國首部限定光污染的地方標準，限定鏡面玻璃的大量應用，同時鼓勵使用反射率低的鍍膜玻璃，或采用鋁板等材料，以此邁出治理光污染的第一步。B-1樓31層，總高138m，玻璃幕墻的整體性和輕盈性成就了其簡約的造型。立面采用銀灰色的豎向金屬桿件、玻璃幕墻以及鋁板幕墻，通過合適的比例創造出經典的立體效果。輕盈通透的塔樓向天空伸展，與藍天白云交融，弱化了高層對城市空間的壓迫感，成為城市靚麗的一道風景（見圖1）。大面積的玻璃幕墻雖能夠反映周圍景觀，如建筑物、綠化以及天空云彩的變換等，但與此同時，一個不容忽視的現象接踵而來，即每逢晴日，陽光照射到高層建筑的玻璃幕墻表面時，玻璃鏡面產生的反射光和反射熱使行人及周邊建筑內的人們炫目，造成了光污染。

2.1.2幕墻的環保

（1）光污染的形成是在一定條件下產生的：一是用大量高反射率玻璃；二是在特定方向和特定時間的陽光照射下，與建筑物所處的天氣、地理位置和太陽的輻射角有密切關系。應禁止使用凹形弧面玻璃，嚴防聚焦光的產生。

（2）抑制由玻璃幕墻引發的光污染的方法，一是控制玻璃幕墻的有害反射，降低幕墻玻璃產品的反射率；二是選用反射率低，且減少眩光性能的玻璃。

（3）光污染以夏至日和冬至日為評價日，評價的重點是受影響范圍內敏感的人群和周邊環境等。整個小區在茂密的樹林中，其反射光被周圍的樹木、花草等吸收，光強度可大大減弱。

（4）采用Low-E玻璃幕墻，其玻璃的反射率低。建筑上部采用反射率≤1%的材料，而下部則采用反射率≤15%的低反射玻璃。Low-E玻璃熱輻射很低，即使玻璃幕墻靠近地面，其表面溫度也不高。綜上所述，玻璃幕墻的光污染主要是太陽光照射下的鏡面反應，本工程由于使用Low-E玻璃幕墻材料，反射率低，且四周又有高大樹木遮擋，其反射光不會對周圍居民產生較大的影響，是可以被接受的。

2.2節能方面

2.2.1玻璃幕墻節能要求

節能降耗是全社會面臨的一項重要任務，目前我國建筑能耗占總能耗的27.5%。為了改善建筑室內熱環境效應，提高采暖、空調的能源利用率，有關部門提出了實現建筑節能50%的目標。在夏熱冬冷地區，建筑圍護結構熱工設計，既要滿足冬季保溫，又要滿足夏季隔熱要求。

（1）受技術水平的制約，玻璃幕墻確是一種熱工性能較差的建筑外圍護結構材料。研究表明，窗和透明幕墻的能耗約為墻體的3倍，屋面的4倍，約占建筑圍護部件總能耗的40%~50%。因此幕墻節能效果的優劣也是評價其是否是綠色建筑的重要方面。

（2）玻璃幕墻由幕墻骨架、玻璃和密封材料組成，只有選傳熱系數小的材料，同時采用必要的遮陽措施，才能降低陽光輻射的透過率，從而達到保溫節能的要求。

（3）節能計算的模式按現行國標中的規定性指標要求進行；當規定性指標無法滿足要求時，須進行圍護結構節能動態計算。

2.2.2節能措施

項目采取了以下措施滿足夏熱冬冷地區公共建筑節能設計標準。

（1）本工程公共建筑的朝向控制在南偏東35°至南偏西35°之內；基地內的綠化設計也有助于建筑形成冬暖夏涼的小氣候。

（2）屋面采用210mm厚泡沫混凝土做保溫材料隔熱層處理，屋頂的傳熱系數≤0.48W/（m2•k），滿足建筑熱工要求；非透明幕墻采用60mm厚巖棉板，接觸室外空氣的樓板下做60mm厚巖棉板。

（3）玻璃幕墻的熱工性能不僅與玻璃的材質有關，還與玻璃的空氣層厚度、所填充的惰性氣體種類有關。一般來說，中空玻璃由2層玻璃加密封框架，形成1個夾層空間，空氣層越厚，保溫效果越好。本工程透明玻璃幕墻和外窗采用Low-E+12+6透光鋼化玻璃夾層，內沖氬氣。干燥的空氣被密封在2層玻璃之間，有效地阻斷了熱量傳導的流失，從而達到隔聲、隔熱、防結霜、防潮等效果。Low-E膜層可以十分有效地阻隔輻射熱，Low-E玻璃的可見光反射率在11%以下。不可視玻璃幕墻可在陰影盒與結構構件之間或在不透明的彩釉玻璃與結構構件之間襯60mm厚保溫巖棉，達到保溫、隔熱的節能要求。

（4）在建筑單體設計中應注意遮陽和自然通風，降低夏天空調的能耗，提高建筑的保溫隔熱性能。自然通風不僅可節約能源，更有利于人們的健康，所以說充分利用自然資源是基本的策略。

（5）由于工程部分規定性指標未滿足要求，必須進行全年的動態能耗計算。經計算其采暖和空調年耗電量之和為49.70kWh/m2，小于夏熱冬冷地區的限值指標50.09kWh/m2，符合節能要求。

3結語

本項目在設計之初就結合自然采光通風、屋頂綠化、地源熱泵等綠色建筑技術，以減少能源消耗，并預留了利用風能、太陽能等的設施空間，力爭創建一個高效節能的綠色低碳型建筑典范。

參考文獻：

［1］劉建春，黃海燕.公共建筑玻璃窗及玻璃幕墻節能改造[J].科技資訊，2007，5（20）：98-99.

作者:倪韜 單位:同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司