珠宝城玻璃幕墙环保与节能设计

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摘要:玻璃幕墙作为建筑的外围护结构，虽造型美观、简洁，但大面积的应用对环境造成了光污染，且在节能方面与其他材料相比略显不足。结合合肥市的华玺珠宝城工程设计，对玻璃幕墙进行了分析研究，采取了一系列环保、节能措施，力争创建出高效、环保、节能的绿色低碳建筑。

关键词:幕墙;光污染;节能

什么样的绿色建筑才能使用户满意，已成为设计人员不断探索研究的新课题。为此，结合合肥市华玺珠宝城B-1楼设计，尝试采用新技术、新方法应用于本项目公共建筑幕墙设计之中，以期达到节能减排的目的。

1华玺珠宝城概况

项目位于合肥市包河区，金寨路以东、龙川路以北，用地性质为商业服务业设施。总建筑面积158000m2，建筑密度32%。项目由31层珠宝交易中心B-1楼（见图1）、17层商办综合楼+3~5层精品商业街（B-2楼）、地下2层机动车库（地下1层含部分商业，地下2层含人防）组成。合肥市气候：四季变化明显，气候温和怡人，春天气温多变、夏季雨量集中、十月秋高气爽，这一气候特征对节能降耗十分有益。

2B-1楼的绿色设计

2.1环保方面

（1）能源节约。根据风压及温差的原理设置风冷热泵，充分利用夏季的主导风向。利用排风热回收系统，降低空调能耗。合理地规划布局，最大限度地保护和利用自然资源，降低能耗。

（2）资源节约。在建筑设计中，采用高强度结构材料，加大可循环材料的使用，节约水资源，合理使用非传统水源。

（3）自然回归。建筑融于周边环境，不破坏地形地貌，场地内无超标污染物排放。

（4）健康环境。土建与装饰工程一体化设计，采用可再利用材料。室内温、湿度适当，空气宜人，使人感觉舒适，有益身心健康。根据保护和开发相结合的原则，尽量减少项目开发对现有绿化的破坏，按照环境控制要求和实际地形条件布置建筑，充分注意了与现有绿化间的避让和协调。为了将30m城市绿化景观带的美景尽收眼底，全玻璃幕墙就成了必然选择。从外观上看B-1楼整体外墙犹如一面镜子，将天空和周围环境的景色映入其中，光线变化时，影像色彩斑斓、变化无穷。幕墙既能像镜子一样反射光线，又能像玻璃一样透过光线，使建筑物自然而然地融入于室外环境中，成为其组成部分，取得美化环境的效果。

2.1.1幕墙的应用

20世纪初，随着建筑技术的进步和玻璃制造工艺的提高，玻璃幕墙开始应用于建筑。目前已有玻璃幕墙、铝板幕墙、石材幕墙等几十个品种。玻璃幕墙以其轻质高强、造型美观、可通透性强等特点，成为高层建筑外立面的首选材料之一。然而受前期思维的局限，一些弧形幕墙或高反射率幕墙建筑落成后，在阳光的照射下会产生强烈的反射光，严重影响了附近区域内人们的正常生活。为此，2004年上海出台了全国首部限定光污染的地方标准，限定镜面玻璃的大量应用，同时鼓励使用反射率低的镀膜玻璃，或采用铝板等材料，以此迈出治理光污染的第一步。B-1楼31层，总高138m，玻璃幕墙的整体性和轻盈性成就了其简约的造型。立面采用银灰色的竖向金属杆件、玻璃幕墙以及铝板幕墙，通过合适的比例创造出经典的立体效果。轻盈通透的塔楼向天空伸展，与蓝天白云交融，弱化了高层对城市空间的压迫感，成为城市靓丽的一道风景（见图1）。大面积的玻璃幕墙虽能够反映周围景观，如建筑物、绿化以及天空云彩的变换等，但与此同时，一个不容忽视的现象接踵而来，即每逢晴日，阳光照射到高层建筑的玻璃幕墙表面时，玻璃镜面产生的反射光和反射热使行人及周边建筑内的人们炫目，造成了光污染。

2.1.2幕墙的环保

（1）光污染的形成是在一定条件下产生的：一是用大量高反射率玻璃；二是在特定方向和特定时间的阳光照射下，与建筑物所处的天气、地理位置和太阳的辐射角有密切关系。应禁止使用凹形弧面玻璃，严防聚焦光的产生。

（2）抑制由玻璃幕墙引发的光污染的方法，一是控制玻璃幕墙的有害反射，降低幕墙玻璃产品的反射率；二是选用反射率低，且减少眩光性能的玻璃。

（3）光污染以夏至日和冬至日为评价日，评价的重点是受影响范围内敏感的人群和周边环境等。整个小区在茂密的树林中，其反射光被周围的树木、花草等吸收，光强度可大大减弱。

（4）采用Low-E玻璃幕墙，其玻璃的反射率低。建筑上部采用反射率≤1%的材料，而下部则采用反射率≤15%的低反射玻璃。Low-E玻璃热辐射很低，即使玻璃幕墙靠近地面，其表面温度也不高。综上所述，玻璃幕墙的光污染主要是太阳光照射下的镜面反应，本工程由于使用Low-E玻璃幕墙材料，反射率低，且四周又有高大树木遮挡，其反射光不会对周围居民产生较大的影响，是可以被接受的。

2.2节能方面

2.2.1玻璃幕墙节能要求

节能降耗是全社会面临的一项重要任务，目前我国建筑能耗占总能耗的27.5%。为了改善建筑室内热环境效应，提高采暖、空调的能源利用率，有关部门提出了实现建筑节能50%的目标。在夏热冬冷地区，建筑围护结构热工设计，既要满足冬季保温，又要满足夏季隔热要求。

（1）受技术水平的制约，玻璃幕墙确是一种热工性能较差的建筑外围护结构材料。研究表明，窗和透明幕墙的能耗约为墙体的3倍，屋面的4倍，约占建筑围护部件总能耗的40%~50%。因此幕墙节能效果的优劣也是评价其是否是绿色建筑的重要方面。

（2）玻璃幕墙由幕墙骨架、玻璃和密封材料组成，只有选传热系数小的材料，同时采用必要的遮阳措施，才能降低阳光辐射的透过率，从而达到保温节能的要求。

（3）节能计算的模式按现行国标中的规定性指标要求进行；当规定性指标无法满足要求时，须进行围护结构节能动态计算。

2.2.2节能措施

项目采取了以下措施满足夏热冬冷地区公共建筑节能设计标准。

（1）本工程公共建筑的朝向控制在南偏东35°至南偏西35°之内；基地内的绿化设计也有助于建筑形成冬暖夏凉的小气候。

（2）屋面采用210mm厚泡沫混凝土做保温材料隔热层处理，屋顶的传热系数≤0.48W/（m2•k），满足建筑热工要求；非透明幕墙采用60mm厚岩棉板，接触室外空气的楼板下做60mm厚岩棉板。

（3）玻璃幕墙的热工性能不仅与玻璃的材质有关，还与玻璃的空气层厚度、所填充的惰性气体种类有关。一般来说，中空玻璃由2层玻璃加密封框架，形成1个夹层空间，空气层越厚，保温效果越好。本工程透明玻璃幕墙和外窗采用Low-E+12+6透光钢化玻璃夹层，内冲氩气。干燥的空气被密封在2层玻璃之间，有效地阻断了热量传导的流失，从而达到隔声、隔热、防结霜、防潮等效果。Low-E膜层可以十分有效地阻隔辐射热，Low-E玻璃的可见光反射率在11%以下。不可视玻璃幕墙可在阴影盒与结构构件之间或在不透明的彩釉玻璃与结构构件之间衬60mm厚保温岩棉，达到保温、隔热的节能要求。

（4）在建筑单体设计中应注意遮阳和自然通风，降低夏天空调的能耗，提高建筑的保温隔热性能。自然通风不仅可节约能源，更有利于人们的健康，所以说充分利用自然资源是基本的策略。

（5）由于工程部分规定性指标未满足要求，必须进行全年的动态能耗计算。经计算其采暖和空调年耗电量之和为49.70kWh/m2，小于夏热冬冷地区的限值指标50.09kWh/m2，符合节能要求。

3结语

本项目在设计之初就结合自然采光通风、屋顶绿化、地源热泵等绿色建筑技术，以减少能源消耗，并预留了利用风能、太阳能等的设施空间，力争创建一个高效节能的绿色低碳型建筑典范。

参考文献：

［1］刘建春，黄海燕.公共建筑玻璃窗及玻璃幕墙节能改造[J].科技资讯，2007，5（20）：98-99.

作者:倪韬 单位:同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司