玻璃幕墻采光頂建筑“局部空間過熱”？10招輕松緩解

背景

玻璃幕墻采光頂建筑“局部空間過熱”，成為近年來頻上熱搜的話題，也經(jīng)常會(huì)接到相關(guān)咨詢。典型情景如下：

情景1：今年夏天，北京地區(qū)持續(xù)40℃高溫天氣，為緩解乘客在陽光照射下的不舒適感，北京南站候車大廳撐起了數(shù)十把“遮陽傘”，引起了央視的關(guān)注。

情景2：某寫字樓，在下午西曬時(shí)，西向辦公室溫度過高，雖然空調(diào)溫度開到最低，仍然難以較長(zhǎng)時(shí)間辦公。

情景3：XX廣場(chǎng)，中間大面積采用玻璃采光頂，在太陽直接照射時(shí)，采光頂內(nèi)表面溫度過高，導(dǎo)致頂層商戶或顧客出現(xiàn)熱不舒適感。

有人說，今年將會(huì)是未來幾十年最涼快的一年，姑且不論對(duì)錯(cuò)，但玻璃幕墻、采光頂建筑“局部空間過熱”已成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)。

2、為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況？

為什么會(huì)出現(xiàn)“局部空間過熱”問題呢？這與玻璃幕墻采光頂建筑熱量傳遞、人體熱舒適度有關(guān)。

夏季室外持續(xù)高溫，熱量通過玻璃幕墻采光頂向室內(nèi)傳遞，途徑主要有：(1)太陽輻射透射，和太陽得熱系數(shù)SHGC值有關(guān)；(2)溫差傳遞，和傳熱系數(shù)K值有關(guān)；(3)空氣對(duì)流傳熱，和氣密性有關(guān)。其中太陽直接輻射透射是夏季熱量進(jìn)入室內(nèi)的最主要方式。

很多的寫字樓因?yàn)檠b修風(fēng)格原因，南向西向不可避免地有一些小空間辦公室，夏季陽光直接照射，導(dǎo)致房間溫度過高；甚至在冬季，寫字樓南向部分房間也存在溫度過高問題。

住宅也有類似問題，某住宅南向次臥僅有約10m2，冬季供暖疊加中午太陽直接照射，出現(xiàn)房間過熱情況，需要時(shí)不時(shí)開窗通風(fēng)降低室內(nèi)溫度，改善熱舒適度。說起熱舒適度，國內(nèi)外研究權(quán)威資料主要為ISO7730《熱環(huán)境的人類工效學(xué)通過計(jì)算PMV和PPD指數(shù)與局部熱舒適準(zhǔn)則對(duì)熱舒適進(jìn)行分析測(cè)定與解釋》。

標(biāo)準(zhǔn)中用PMV和PPD來表示人體整體的熱或冷的不舒適，但是熱不滿意也可由人體特定部位受到非意愿的冷卻或加熱所引起，這就是局部不適，標(biāo)準(zhǔn)給出了局部熱不舒適參數(shù)范圍。

標(biāo)準(zhǔn)中給出局部不適最普遍的原因是吹風(fēng)感、頭和腳踝之間垂直溫差過高、地板太熱或太冷、非對(duì)稱輻射溫度太高等。

而夏季玻璃幕墻采光頂建筑“局部空間過熱”，主要與室內(nèi)氣溫過高、非對(duì)稱輻射溫度太高有關(guān)。室內(nèi)氣溫過高不用多解釋了。

關(guān)于不對(duì)稱輻射對(duì)人體熱舒適的影響已有許多人進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，如尼爾森(Nielsen)、蓋吉、麥克納爾(Mcnair)和彼得森(Biddison)、霍爾(Hall)和克萊姆(Klemm)等。

結(jié)果表明，在普通熱環(huán)境可能涉及的不對(duì)稱輻射范圍內(nèi)，不會(huì)對(duì)人體的舒適感造成不利影響；當(dāng)在壁面溫度超出氣溫30℃時(shí)，會(huì)產(chǎn)生明顯的由不對(duì)稱輻射造成的不適。

3、這種情況如何緩解？

玻璃幕墻采光頂建筑“局部空間過熱”問題，主要和溫差傳遞、氣密性、太陽直接照射有關(guān)，且以太陽輻照為主，所以我們考慮盡可能降低進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射。

那么都有哪些招數(shù)應(yīng)對(duì)呢？

招數(shù)1：外遮陽(百葉、硬卷簾、遮陽篷)

建筑外遮陽形式也多種多樣，如遮陽百葉、硬質(zhì)遮陽卷簾、遮陽篷等，由于外遮陽將熱量阻擋在室外側(cè)，并通過氣流帶走，因此遮陽效果最好。

外遮陽的缺點(diǎn)是需要設(shè)置專門的遮陽，造價(jià)較高；考慮外遮陽的安全性，一般需要和結(jié)構(gòu)可靠連接，因此大多需要在建造時(shí)一體設(shè)計(jì)。

招數(shù)2：Low-E玻璃

Low-E玻璃具有一定的遮陽效果，尤其是雙銀和三銀Low-E玻璃，特別適合于新建建筑。

今年7月中旬，北京空氣溫度高達(dá)40℃，而筆者在北京朝陽站看到很多乘客在陽光下悠閑地玩著手機(jī)，過去體驗(yàn)了一下，進(jìn)來的陽光僅有溫溫的感覺，并無灼熱感，而這要?dú)w功于Low-E玻璃的隔熱功能。

采用Low-E進(jìn)行保溫隔熱是最常見的一種形式。常見普通玻璃、單銀Low-E中空玻璃、雙銀Low-E中空玻璃、三銀Low-E中空玻璃典型光譜曲線見下圖。

太陽光譜波段為300-2500nm，其中380-780nm為可見光波段，而780-2500nm為近紅外波段，是我們?cè)陉柟庵鄙湎伦茻岣械闹饕獊碓础?/p>

從上圖可以看出，與白玻相比，Low-E玻璃可以大大降低780-2500nm波段的太陽透過，從而將太陽光的熱光變?yōu)椤袄涔狻薄?/p>

當(dāng)然，不同Low-E玻璃遮陽效果不同，三銀Low-E玻璃效果最好，然而成本也高。目前市場(chǎng)上主流的Low-E玻璃為雙銀Low-E玻璃，遮陽效果也算很優(yōu)秀的了。

Low-E玻璃除了有較好的隔熱效果外，還有很好的保溫效果，就是阻擋室內(nèi)熱量向室外傳遞，尤其在北方大面積集中供暖的區(qū)域。

由于玻璃更換改造成本較高，Low-E玻璃特別適用于新建建筑，當(dāng)然舊建筑外立面拆舊換新時(shí)當(dāng)然也適用。

招數(shù)3：內(nèi)置遮陽中空玻璃

內(nèi)置遮陽中空玻璃也是一類新型建筑節(jié)能玻璃，是將遮陽內(nèi)置于中空玻璃內(nèi)部，屬于玻璃本體遮陽形式。

按內(nèi)置遮陽簾的構(gòu)造可分為百葉簾、百折簾、蜂巢簾、卷軸簾、組合簾等，目前幕墻門窗以內(nèi)置百葉中空玻璃為主；控制方式有手動(dòng)和電動(dòng)兩種。

和Low-E玻璃一樣，內(nèi)置遮陽中空玻璃也主要應(yīng)用于新建建筑，在既有建筑節(jié)能改造時(shí)可考慮使用。

招數(shù)4：電致/熱致變色玻璃

電致/熱致變色玻璃也是近年來興起的一種新型的節(jié)能玻璃。

電致變色玻璃特別適用于有主動(dòng)控制需求部位，比如住宅、寫字樓，人有主動(dòng)調(diào)節(jié)的需求，主要有PDLC(聚合物分散液晶)、SPD(懸浮粒子)、EC(無機(jī)全固態(tài))和DLC(染料液晶)四種技術(shù)路線。

熱致變色玻璃適用于大型機(jī)場(chǎng)航站樓、高鐵站候車廳等公共空間，在陽光照射表面溫度升高時(shí)，變?yōu)椴煌该鲬B(tài)起到遮陽作用，陽光過去后溫度降低恢復(fù)到透明態(tài)，起到采光作用。

招數(shù)5：隔熱夾膠玻璃

隔熱夾膠玻璃是在普通PVB中間膜基礎(chǔ)上，采用納米功能性材料均勻分散、融合，保留普通PVB中間膜光學(xué)、力學(xué)、粘結(jié)性能同時(shí)，增加了防曬隔熱功能。

納米隔熱PVB中間膜多用于陽光房、采光頂?shù)刃陆ńㄖ图扔薪ㄖ脑臁?/p>

招數(shù)6：玻璃貼膜

玻璃隔熱貼膜是一類建筑節(jié)能貼膜，一方面可以將太陽熱能反射回去，另一方面可吸收部分太陽熱能，再通過隔熱膜傳遞到室外。

玻璃隔熱膜一般可以阻隔40%-80%的熱量，有效過濾室外強(qiáng)光與輻射，進(jìn)入室內(nèi)的光線不會(huì)讓皮膚有灼燒感，從而改善室內(nèi)熱環(huán)境。

招數(shù)7：玻璃涂膜

玻璃隔熱涂膜也是一種新型的玻璃節(jié)能改造技術(shù)。基本原理是部分太陽熱能被玻璃隔熱涂料吸收，再通過二次輻射傳遞給周圍環(huán)境。

和貼膜類似，玻璃隔熱涂膜一般可以阻隔40%-80%的熱量，通過過濾室外強(qiáng)光與輻射，使進(jìn)入室內(nèi)的光線不會(huì)讓皮膚有灼燒感。

玻璃隔熱涂膜特別適合于玻璃采光頂，尤其是異形玻璃采光頂?shù)母魺峁?jié)能改造。

招數(shù)8：遮陽卷膜(窗幕)

遮陽卷膜是近年來國內(nèi)出現(xiàn)的一類新型的遮陽隔熱產(chǎn)品，采用高分子聚酯膜作為基材，結(jié)合邊框、連接裝置與幕墻門窗結(jié)合為一個(gè)整體。

遮陽卷膜可將太陽輻射熱量高效反射到室外；通過邊框、幕簾及傳動(dòng)裝置組成密閉機(jī)構(gòu)，來消除窗幕與墻體之間的縫隙，阻隔窗幕與室內(nèi)的空氣熱對(duì)流。

招數(shù)9：室內(nèi)遮陽簾

室內(nèi)遮陽簾是最常見的一種遮陽方式，通常材質(zhì)有織物簾布、金屬百葉簾等。

采用室內(nèi)遮陽簾時(shí)，太陽光已然進(jìn)入到室內(nèi)，遮陽簾雖然可起到改善室內(nèi)熱環(huán)境的作用，但由于熱量已經(jīng)在室內(nèi)了，因此從節(jié)能角度來講效果較差，因此，部分標(biāo)準(zhǔn)中明確不考慮內(nèi)遮陽的節(jié)能效果。

招數(shù)10：室內(nèi)“遮陽傘”

客觀地說，北京南站設(shè)計(jì)總體上是人性化的，玻璃穹頂采光較好，冬天保溫效果也好。而且北京南站已經(jīng)做過空調(diào)和采光頂隔熱改造，只是遇到了2023年夏天極端高溫天氣，才影響了室內(nèi)熱舒適度，但這個(gè)是暫時(shí)的，全年四季是節(jié)能的，不能以偏概全。

所以，在遭遇極端高溫天氣時(shí)，采用室內(nèi)“遮陽傘”也不失為一種短時(shí)的處理手段，雖然有點(diǎn)影響形象。

以上是筆者根據(jù)自己了解提出的10個(gè)緩解室內(nèi)“局部空間過熱”的措施，然而室內(nèi)熱環(huán)境營造是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，這些方法僅能部分緩解；要想系統(tǒng)解決室內(nèi)“局部空間”過熱問題，除透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)外，還應(yīng)考慮空調(diào)等綜合手段。

4、小結(jié)

玻璃幕墻采光頂建筑室內(nèi)“局部過熱”，成為近年來頻上熱搜的話題。為什么會(huì)出現(xiàn)“局部空間過熱”問題呢？這與太陽短時(shí)強(qiáng)烈直射、人體體感熱舒適度密切相關(guān)。

夏季熱量進(jìn)入室內(nèi)的途徑有：太陽輻射透射，和太陽得熱系數(shù)SHGC值有關(guān)；溫差傳遞，和傳熱系數(shù)K值有關(guān)；空氣對(duì)流傳熱，和氣密性有關(guān)；其中太陽直接輻射透射是熱量進(jìn)入室內(nèi)的最主要方式。

從透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)角度來講，如何緩解室