玻璃幕墙系统玻璃的多元选择与考量

玻璃幕墙，这一美观且新颖的建筑墙体装饰方式，凭借其轻巧的设计和晶莹的透射与反射性质，不仅为建筑带来了明亮舒适的室内环境，更实现了建筑内外空间的和谐交融。因此，它迅速成为各类建筑外立面设计的优选，展现出强烈的视觉冲击力，深受业主与建筑师的喜爱，已然成为现代城市建筑不可或缺的标志性元素。然而，随着玻璃幕墙在国内的广泛应用，其负面影响也逐渐显现，如光污染问题、建筑能耗的增加以及温室效应的加剧等，这些问题的根源都与玻璃的选择密切相关。

玻璃幕墙的诸多优势

首先，玻璃幕墙以其轻巧美观的特性脱颖而出。它不仅为建筑增添了光泽与美感，还常采用铝合金或其他金属制成骨架，结合玻璃与封闭金属空腹型杆件，打造出轻巧的围护墙。这种墙面自重极轻，每平方米仅重约50公斤，极大地减轻了建筑物的负担。

其次，玻璃幕墙在节能方面也表现出色。现代高层建筑多采用镀膜玻璃或Low-E镀膜玻璃与钢化玻璃结合的中空玻璃，其隔层充入干燥空气，对0.3-2.5um的太阳能辐射具有高达60％以上的透过率。这意味着在白天，大部分室外辐射能量都能透过玻璃幕墙，为室内提供充足的自然光。而到了夜晚或阴雨天，室内物体的热辐射又有超过50％被反射回室内，仅有少部分被吸收后通过再辐射和对流交换散失，从而有效阻止了室内热量向室外的泄露。这一设计不仅克服了传统玻璃换热性强、热透射率高的不足，更实现了出色的遮阳节能效果。

下文将从玻璃幕墙的节能性能、安全性能、光污染性能以及外观效果四个方面，深入探讨玻璃幕墙的选择要点。首先，在建筑节能方面，玻璃幕墙虽然能够减少传统混凝土外墙对钢筋和混凝土的大量使用，从而节约能源和资源，但其保温和隔热性能相较于传统墙体仍存在明显差距，热损失率高达5至6倍。因此，在公共建筑设计节能中，幕墙节能显得尤为重要，其能耗约占整个建筑能耗的40%左右。

从控制得热与传热的角度来看，玻璃幕墙的节能关键在于玻璃的选择。节能玻璃需具备保温和隔热两大特性，这两大特性与可见光透射比和反射比紧密相关。目前，同时满足“保温”和“隔热”要求的玻璃类型包括低辐射（Low-E）中空玻璃、多中空玻璃，以及Low-E真空玻璃和组合真空玻璃。太阳光的热能主要由可见光能（短波热）和不可见光能（长波热，即红外线）组成，其中可见光能占46%，红外线占52%，另有2%为紫外线。Low-E镀膜玻璃的独特之处在于它能让可见光透过，同时将不可见光反射回去，从而有效阻隔热辐射透过。在夏季，这种玻璃能允许可见光（阳光）进入，同时阻挡柏油马路、建筑物等放出的强烈不可见光能（红外辐射热），帮助业主节省空调投资和室内空调费用。冬季时，它则允许可见光能进入，同时将室内的不可见光能（红外辐射热）反射回室内，减少能量通过玻璃散失，有效保持室内温度，降低冬季取暖费用，实现节能效果。此外，中空玻璃的隔热性能得益于其密封的空气层。由于空气的热阻性极好，中空玻璃的传热系数K值与其空气层厚度密切相关。在空气层厚度小于13mm时，K值随厚度增加而减小；当厚度接近13mm时，达到最低极限；此后，K值则随厚度增加而增大，这主要是由于空气层内形成闭环对流导致热量传递增加所致。因此，中空玻璃的空气层厚度一般宜选择12mm。若需进一步降低K值，可在中空玻璃中充入氩气等惰性气体以抑制空气的闭环对流；或者采用增加空气层层数的方法，如双层或多层中空玻璃，或在空气层中夹入透明薄膜并通过装饰隔条将其分隔成几个独立区域，以减少对流传热对玻璃隔热性的影响。

幕墙玻璃的选用需考虑防止光污染

光污染，指过量光辐射对人类生活和生产环境造成的不良影响，涵盖可见光、红外线和紫外线等污染源。玻璃幕墙的广泛使用，虽赋予了现代建筑以独特魅力，但其反射光却给周边居民带来了诸多困扰。豪华写字楼、大型商厦以及星级酒店的玻璃幕墙，其大面积反射和聚集的光线，对人体健康构成潜在威胁。在炎炎夏日，这些反射光导致室内温度急剧上升，甚至引发火灾。同时，临街玻璃幕墙的反射光还干扰了车辆行驶和行人通行，模糊了路面和交通信号，增加了交通事故的风险。

为了遏制玻璃幕墙反射光对周边环境的光污染，国家已对玻璃幕墙的面积占比及可见光反射率设立了相应标准。例如，上海规定玻璃幕墙面积不得超过墙面总面积的40%，同时，可见光线的反射率也需控制在15%以内；杭州则将玻璃幕墙面积限制在60%以内，且反射率不得高于16%。这些标准旨在限制玻璃幕墙因光线反射而对周边环境造成的影响。

解决玻璃幕墙光污染的关键在于控制玻璃的反射比。因为太阳光的直接反射比越高，室外所获得的太阳光就越多，进而对室外的光和热环境造成影响和污染。因此，在选用幕墙玻璃时，应优先考虑反射比小的玻璃品种。此外，对于室外的光和热环境而言，反射比越小越有益。根据测试结果，各种玻璃的反射比排序如下：涂膜玻璃、白玻、镀膜玻璃、Low―E玻璃和贴膜玻璃。其中，贴膜玻璃和镀膜玻璃的可见光反射比相对较高，分别达到48.68%和34.87%。然而，自玻璃在建筑中的应用相对较少，因此，在实际选用中，我们更倾向于采用Low-E玻璃和涂膜玻璃，或将其与普通白玻璃结合制成中空玻璃或真空玻璃。这样的选择能够有效地降低玻璃幕墙对周边环境的光反射污染，从而满足国家的相关标准。

从安全与防火方面考虑幕墙玻璃的选用

高层建筑为追求轻便与美观，多选用玻璃幕墙，但这也带来了诸多安全隐患，尤其是幕墙玻璃的破损与坠落。例如，2007年北京某广场发生玻璃自爆事件，飞溅的玻璃砸伤路人并损坏了城铁车站的玻璃顶盖。

为了确保玻璃幕墙的安全使用，在选材上应优先考虑安全玻璃。过去，钢化玻璃是常用的选择，但其存在自爆的风险，尤其是在高层幕墙上的钢化玻璃自爆，其危险性不言而喻。自爆原因多与玻璃中的硫化镍杂质有关，这种杂质又来源于矿物原料。相比之下，超白玻璃则具有显著的优势。它采用纯度较高的化工原料，如氢氧化铝、碳酸钙、碳酸镁等，从而彻底避免了硫化镍的存在，减少了自爆的可能性。此外，超白玻璃还被称为低铁玻璃，进一步降低了自爆率。实践证明，超白玻璃的自爆率仅为万分之三，远低于钢化玻璃的千分之三。

另外，根据建筑防火规范，玻璃幕墙需满足一定的防火要求。外墙的耐火极限应不小于1小时。为此，建议采用复合防火玻璃，它具有优异的耐火性能，耐火极限可达1.0至3.0小时，非常适合高层建筑的使用。

半钢化玻璃因其较低的表面应力而不会自爆，经过热增强处理后，其强度达到普通浮法玻璃的两倍。它具有卓越的耐温性能和抗冲击性，能够抵御温度突变和人为撞击，即使破碎也不易掉落，确保了安全。

幕墙玻璃的选用与建筑外观效果

若建筑外观效果至关重要，推荐采用超白中空夹胶玻璃。这种玻璃由三片玻璃组合而成，内侧为单片玻璃，中间是空气层，外侧则是双片夹胶玻璃，整体效果统一且美观。超白玻璃的透光率高达98%以上，含铁量低于100ppm，呈现出超透明效果，同时兼具优良的物理、机械及光学性能，可进行各种深加工。

立足于当前的时代背景，可持续发展已成为全球核心的发展理念，而建筑节能则是国家长远发展的必然趋势。绿色生态建筑因此受到了社会各界的广泛关注。尽管玻璃幕墙在初期因能耗问题而备受争议，但经过技术革新后的玻璃幕墙已逐渐在可持续发展领域占据一席之地，展现出生态智能化的新趋势，与可持续发展的理念高度契合。

在城市建设中，节能环保、安全高效且美观的大楼日益成为刚需，而玻璃材料的选择显得尤为关键。根据个人需求和成本控制，可以选择合适的建筑材料，但必须满足规范要求的节能和安全标准。同时，追求高品质、美观度和安全性也是可选的目标。在国家推动绿色建筑和节能环保的大背景下，这些努力显得尤为重要，符合时代发展的潮流。