玻璃幕墙光污染问题研究及防治对策

高树鹏

(汕头大学医学院附属肿瘤医院，广东 汕头 515031)

玻璃幕墙是一种新型墙体，由支承结构体系与玻璃组成、可相对建筑主体结构有一定位移能力、不承担建筑主体结构所受作用的外围护或装饰结构，将美学、功能、结构等因素有机地统一起来，融艺术性与技术性于一体，使建筑物具有时代感。玻璃幕墙在给人们带来耳目一新的建筑形象的同时，由于城市规划、材料选择、立面设计等方面考虑欠周而带来的光污染问题，成为影响城市环境的一个重要方面［1］，给人们生活和自然环境带来了不良影响。伴随着城市现代化建设的发展，玻璃幕墙的广泛使用，光污染问题也越来越被人们所关注。本文着重探讨玻璃幕墙光污染产生的原因、危害，分析解决光污染的有效方法及相应措施。

1 玻璃幕墙光污染产生的原因

1.1 玻璃幕墙产生光污染的原理

光污染是泛指影响自然环境，对人类正常生活、工作、休息和娱乐带来不利影响，损害人们观察物体的能力，引起人体不舒适感和损害人体健康的各种光。玻璃幕墙的光污染是指建筑的外幕墙采用高反射率的玻璃，当直射太阳光照射到玻璃表面上时，由于玻璃镜面反射而产生的反射眩光。

玻璃幕墙的危害来源于其产生比较强烈的眩光，眩光是指视野中由于不适宜亮度分布，或在空间或时间上存在极端的亮度对比，引起视觉不舒适和降低物体可见度的视觉条件。眩光是一种严重的光污染，根据眩光对人的影响，大体有两种类型:1)损害视力的眩光(称为“失能眩光”);2)引起人体不舒服感觉的眩光(称为“不舒适眩光”)，玻璃幕墙产生的眩光涵盖失能眩光与不舒适眩光两种类型。

太阳光可以近似看作是平行光，当一束平行光入射到光滑、高反射率的玻璃幕墙平面上产生镜面反射，反射光也是平行光，并沿一个方向传播，在该方向上光强较强，形成反射眩光，看起来更耀眼。玻璃幕墙对太阳光进行镜面反射而形成的眩光射入人眼就会使人看不清东西，产生不舒服感觉。

1.2 玻璃幕墙产生光污染的条件

玻璃幕墙产生光污染有着特定的条件。1)玻璃幕墙大面积使用了高可见光反射率的材料;2)玻璃幕墙朝向太阳且与人眼形成了特定的角度;3)光污染程度与玻璃幕墙的方向、形状、位置、高度以及表面的构造做法有关。人的视角在2 m 高左右且±15°夹角之内影响最大，光的反射强度与反射物到人眼距离的平方成反比。

2 玻璃幕墙光污染的危害

2.1 影响人的生理、心理健康

城市高大建筑物的玻璃幕墙在太阳光下产生的反射光反射系数较强，属于一种含有较强可见光成分的眩光光污染。人们在这种环境中，眼睛所受到的视觉刺激难以缓解，视觉功能受到很大抑制，对人们的眼睛造成较大的伤害。在这种环境下长时间工作和生活的人们，视网膜和虹膜都会受到不同程度的损害，导致视力急剧下降，白内障的发病率增高，并且容易产生头昏目眩、失眠、心悸、食欲下降及情绪低落等类似神经衰弱的症状，使人们正常的生理和心理发生变化，长期下去容易诱发某些疾病。

2.2 影响道路交通安全

玻璃幕墙通常在城市中心一些繁华的路段被广泛的应用，城市中心无论是车流量还是人流量都特别的大，玻璃幕墙的反射光使本来光洁的路面、清晰的交通信号灯变得斑斑驳驳、光怪陆离，令人眼花缭乱，分不清哪里是真实的交通信号，严重影响行人与车辆驾驶员视线，成为事故隐患，甚至酿成交通事故。特别是在一些玻璃幕墙使用相对集中的路段，太阳光经过多次反射射到人眼，由于强度特别大，可能会造成人们暂时的失明或者是视力错觉。反射光进入高速行驶的汽车内，可能造成驾驶人的突发性暂时失明和视力错觉，在瞬间会遮住驾驶人的视野，或感到头昏目眩，严重地危害驾驶人的视觉功能和行人的安全。

2.3 影响居住环境

随着城市规模的不断扩大，城市中心区的气温比周围区域相对要高，其中玻璃幕墙从中发挥着非常大的作用。炎热的夏季，在玻璃幕墙分布密集的区域，如果玻璃幕墙隔热性能差，太阳光被反射率大的玻璃幕墙反射到室内，可以使室内的温度升高;玻璃幕墙的镜面玻璃反射光比太阳光照射更为强烈，超过了人们所能承受的正常范围，如果反射到居室中，强烈的刺目光线可能破坏室内原有的良好气氛，使人们感觉更加不舒适。

2.4 带来消防隐患

炎热的夏季，玻璃幕墙反射的强光可能使室内温度急剧升高，焦点温度甚至可达70 ℃以上，可引燃易燃物品，甚至酿成火灾［2］。凹形设计的玻璃幕墙，更像是一块大的聚光镜，如果太阳光强烈，凹形设计的玻璃幕墙被照射后更容易引起火灾。

3 玻璃幕墙光污染防治技术

玻璃幕墙产生的光污染危害大，也是一个技术性难题，但通过采取适当措施还是可以预防和减少的。由于玻璃幕墙产生光污染有着特定的条件，因而解决城市玻璃幕墙的光污染问题，可通过对玻璃幕墙的安装位置、面材的性能以及立面细部构造等方面进行研究，从城市规划、玻璃幕墙的选材、立面设计等多方面进行防控，提出改善城市光环境的技术策略。

3.1 加强城市规划，合理限制玻璃幕墙使用

玻璃幕墙的面积越大，光污染的强度越大，受到光污染影响的范围也越大。城市的规划部门要从城市的环境、气候、功能、规划要求出发，做好玻璃幕墙的使用规划，对玻璃幕墙实施总量控制和管理。首先，控制应用玻璃幕墙的地区和区域，使玻璃幕墙建筑不过于集中，分布尽量合理，特别是城市比较繁华、交通比较拥挤的路段更应注意，避免在并列和相对的建筑物上全部采用玻璃幕墙;其次，限制玻璃幕墙的安装面积，使靠近城市主干道的玻璃幕墙反射光散向空中，不射入街道和人行道，或可以通过明框形式将玻璃幕墙进行水平或者垂直分隔;再次，对向阳面不适合应用凹面、凸面等所有曲面幕墙，避免玻璃幕墙对临街的光反射现象和内凹式玻璃幕墙由于反射光聚焦引起的火灾。

3.2 选择可见光透射比高的玻璃

玻璃幕墙存在光污染最根本的问题是采用反射率太高的玻璃。玻璃幕墙光污染的防治可以从玻璃本身入手，通过选用光透射比高的低辐射玻璃，减少玻璃幕墙的定向反射光。低辐射玻璃是在玻璃的表面镀上一层或多层的金属或者是化学物组成的膜系产品，镀上金属或者这种膜系产品后，会使玻璃的光反射比大大降低，同时增强可见光的透视比，是一种能达到阳光控制，节约能源、热量控制调节和改善环境的新一代镀膜玻璃。低辐射玻璃的使用不但降低了玻璃幕墙的光污染，还能使建筑物的采光得到改善，而且节能，具有良好的经济和环保效应。目前，广泛推广应用的双银低辐射镀膜玻璃具有很低的遮阳系数和很高的可见光透过率，能更大限度地将太阳光过滤成冷光源［3］，它把可见光反射率降至7%左右。如果应用双银低辐射镀膜玻璃，当太阳光照射过来，大部分光源被过滤成冷光源透射到房间里面，只有少量的光线被反射回去，7%的反射率可以算是已消除了光污染。此外，还可以通过将临街面设计成光电玻璃幕墙，使玻璃幕墙集发电、隔音、隔热、安全和装饰功能于一身，在满足外观和功能的前提下，也克服了传统玻璃幕墙耗能大、光污染严重的缺点［4］。

3.3 进行合理、多样化的立面设计

通过对建筑物的建筑立面合理设计，对大面积玻璃幕墙进行划分，将玻璃幕墙和钢、铝、合金等材质进行有机组合，或选用铝板、石材、陶土板等装饰材料代替玻璃或与玻璃相组合应用，不仅可使高层建筑物更加美观，并能有效地减少玻璃幕墙反射光带来的光污染问题。此外，可通过水平或垂直遮阳与玻璃幕墙进行一体化设计，把建筑物的遮阳构件作为建筑系统中的一部分，在丰富建筑立面［5］的基础上，避免太阳光直接照射到玻璃幕墙上，在夏季减少能耗的同时也防止或减少光污染。

3.4 加强城市绿化

城市绿化近年来已经得到了全社会的高度关注，人们越来越感受到城市绿化带来的好处，在玻璃幕墙设计时，城市的绿化部门应尽可能在旁边安排林荫道和绿地，使玻璃幕墙的反射光被树木吸收，减少玻璃幕墙造成的有害反射，以改善和调节光照环境［6］，使采光环境得到了真正的改善和调节。

4 结语

随着人民生活水平的提高，以人为本的理念深入人心，玻璃幕墙光污染问题日益受到社会关注，避免或尽量减少玻璃幕墙光污染成为整个社会共同关注的课题。玻璃幕墙光污染危害大，产生有着特定的条件，可以通过对玻璃幕墙建筑进行合理规划，在建筑设计上对玻璃幕墙进行合理布局，选用光透射比高的低辐射玻璃等手段来预防和减少光污染。随着科学技术的发展，解决玻璃幕墙的光污染问题新的措施将不断涌现，玻璃幕墙将进一步达到艺术性和技术性的完美统一，既能发挥出自己的特长美化建筑，又不会给自然环境带来破坏，给人们生活带来影响。

［1］李爱梅.建筑玻璃幕墙光反射影响评价探讨及防治对策研究［J］.环境科学与管理，2014，39(5) :188-190.

［2］杜 峰，刘 辉，林从华.玻璃幕墙的室外光污染和热环境研究［J］.低温建筑技术，2010(11) :106-107.

［3］高树鹏.天津泰达广场A、B 区及中央广场绿色建筑幕墙的设计［J］.广东土木与建筑，2013，20(4) :12-14.

［4］高树鹏.光伏建筑一体化技术与工程应用［J］.中国建材科技，2014，23(1) :24-26，88.

［5］高树鹏.可持续发展背景下夏热冬暖地区建筑外门窗的设计［J］.山西建筑，2013，39(17) :194-195.

［6］林君丽.玻璃幕墙的构建与光污染的关系研究［J］.中华名居，2014(4) :110.