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減少玻璃幕墻“光污染”,玻璃“防眩”技術分析

來源:北京建筑大學建筑與城市規劃學院  作者:劉曉暉 惠珂璟  日期:2018-1-8
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  2015年,住建部和國家安全監管總局日前聯合下發通知,要求加強玻璃幕墻的安全防護工作,其中更是要求七種建筑:新建住宅、黨政機關辦公樓、醫院門診急診樓和病房樓、中小學校、托兒所、幼兒園、老年人建筑,不得在二層及以上采用玻璃幕墻。

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  2015年,住建部和國家安全監管總局日前聯合下發通知,要求加強玻璃幕墻的安全防護工作,其中更是要求七種建筑:新建住宅、黨政機關辦公樓、醫院診急診樓和病房樓、中小學校、托兒所、幼兒園、老年人建筑,不得在二層及以上采用玻璃幕墻。

幕墻玻璃除了有高空墜落的危害,

還能產生“光污染”!

  光的本質是一種電磁輻射能,直射到玻璃幕墻表面上,產生反射現象,而過量的光輻射會對人體健康和人類生存環境造成的負面影響,稱為“光污染”。裙房(詞條“裙房”由行業大百科提供)玻璃幕墻所產生的反射光,是一種反射系數較強的單一視覺環境組成,包含較強可見光成分的眩光。

  對道路行駛車輛的危害

  由裙房玻璃幕墻導致的“光污染”對道路行駛車輛的不良影響主要表現在對駕駛員的正常視野范圍產生消極影響,以及由眩光導致的對前方車輛的距離、動向,交通信號燈、燈塔和燈光等標志判斷錯誤,降低了駕駛員的工作效率。

  對道路行人的危害

  由裙房玻璃幕墻導致的“光污染”會直接影響到附近來往行人對于交通信號燈及過往車輛的判斷,過于強烈的反射光所造成的短暫失明,會危害到人身安全。

  目前,針對裙房玻璃幕墻所產生的光污染,我國現行處理方式大多治標不治本。

  如目前我國普遍采用的減反射玻璃,在一定程度上可以降低玻璃的放射率,但只能滿足如商店的玻璃櫥、廣告牌等對透過率要求不高的玻璃空間。如果大面積使用在裙房的玻璃幕墻中,不僅會破壞建筑美觀度,還會因其較低的透光率,不能達到應有的使用效果。

  另外一種材質為防眩玻璃(詞條“防眩玻璃”由行業大百科提供),又稱無反射玻璃或減反射玻璃,其原理是將玻璃原片的單面或者雙面進行有針對性的處理,在不影響透光效果前提下,光的反射率(詞條“反射率”由行業大百科提供)由8%降低到4%以下。

  防眩玻璃的核心原理是減反射,通過優化改進玻璃的制作工藝實現,其方法有二,分別為防眩減反射和增透減反射。

  防眩減反射是通過降低玻璃表面的鏡面效果,將直射來的太陽光變為漫反射,增透減反射是通過減少入射光的全頻譜反射,提高玻璃的透射性(透明度),降低反射率。

防眩玻璃與原片玻璃反射率對比圖

  為了實現減反射效果,在玻璃制作工藝上可運用化學蝕刻制備技術。該技術是建立在磨砂玻璃制備技術的基礎上發展,其制作原理與工藝流程都同磨砂玻璃的制備相當,而且具有方法便捷、便于控制、適合大面積制備特點,而經過處理后的玻璃還具有長效耐磨的優點。

經過處理后的玻璃其透過率的變化圖

  另外,根據玻璃表面含有SiO₂網狀結構和金屬堿性氧化物的特點,化學蝕刻制備技術利用酸蝕(詞條“酸蝕”由行業大百科提供)液溶解玻璃表面的金屬元素,以破壞硅氧網狀結構,改變表面的平整度、光滑度,使玻璃表面產生漫反射的效果。

玻璃表面的蜂窩狀結模型及其捕光效果圖

  經過化學蝕刻的玻璃,會在表面形成蜂窩狀結構,將入射光線分割成無數個虛像點的同時,提高了玻璃捕捉光線的能力,從而提高了透過率。

  因此,防眩玻璃完全可以達到降低反射和提高透射率的要求。

防眩玻璃漫反射原理圖

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