綠色建筑玻璃類型及特性研究

徐 浩1和 茜1劉家琦2

應(yīng)用于綠色建筑中的玻璃除了具有普通的功能外，還需要滿足保溫、隔熱、隔聲、安全等新的功能和要求。綠色建筑玻璃的主要類型有夾層玻璃、中空玻璃、鍍膜玻璃和鋼化玻璃四類。本文詳細(xì)分析了各種綠色建筑玻璃的特點及應(yīng)用范圍，以期對綠色建筑的玻璃選材有所助益。

綠色建筑；夾層玻璃；中空玻璃；鍍膜玻璃；鋼化玻璃

隨著我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出以及人們對人居環(huán)境質(zhì)量要求的日益提高，建材與建筑的“綠色化”被提到了議事日程。建筑業(yè)中可持續(xù)發(fā)展觀念是以資源有效利用、健康環(huán)境和生產(chǎn)效率為基本原則，符合這些原則的建筑被稱為綠色建筑。當(dāng)今， “綠色”已成為人類環(huán)保愿望實現(xiàn)的標(biāo)志，以綠色度表明其對環(huán)境的貢獻程度。而建筑玻璃是體現(xiàn)建筑綠色度的重要內(nèi)容。綠色環(huán)保玻璃將注定成為人們的新寵和今后綠色建筑玻璃發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)。

一、夾層玻璃

夾層玻璃 （見圖1）是將兩片或多片玻璃用一種透明黏結(jié)材料或膠片黏結(jié)在一起的復(fù)合玻璃。由于這種黏結(jié)材料具有良好的抗沖擊性能和黏結(jié)性能，當(dāng)玻璃受到?jīng)_擊破裂時，外來撞擊物既不會穿透玻璃，玻璃碎片也不會飛散出去傷人，從而起到了安全作用。

夾層玻璃按其性能可分為防彈玻璃、防盜夾層玻璃、防火夾層玻璃、電加溫夾層玻璃、裝飾性夾層玻璃和光致變夾層玻璃等。一般來說，夾層玻璃具有如下一些特性。

1.安全性

夾層玻璃破碎時會產(chǎn)生細(xì)小裂紋，類似 “蜘蛛網(wǎng)”狀，且破碎的玻璃片牢牢地粘在其PVB膠片上不脫落四散，減少了傷人的機會；而且當(dāng)夾層玻璃受沖擊物撞擊時，彈性的PVB膠片可吸收沖擊能量，阻止撞擊物穿透夾層玻璃，降低了人身撞擊玻璃時穿透玻璃沖出窗外和外來物穿透玻璃進入窗內(nèi)的危險。

圖1 夾層展示

2.隔聲

厚度相近的夾層玻璃與單片玻璃相比具有較高的隔聲能力。這是因為，夾層玻璃內(nèi)的 “黏彈性”PVB膠片具有高阻尼，可以減輕聲音傳播時的振動，因此比起相同厚度的單片玻璃，能大幅度降低玻璃諧振頻率引起的重合效應(yīng)。在人們講話的聲波頻率范圍內(nèi)，夾層玻璃減輕聲音傳播的效力強，用于作為室內(nèi)隔板，隔聲效果尤佳。

3.隔熱

夾層玻璃的隔熱性可以通過使用不同的PVB膠片和具有一定功能的玻璃得以提高。

4.抗紫外線

夾層玻璃的PVB膠片中含有吸收紫外線添加劑，能濾除99%以上的紫外線，不僅能保護人的皮膚不受紫外線傷害，也能防止室內(nèi)的窗簾、地毯、相片、家具、室內(nèi)裝飾及文件資料的免受褪色或損壞。

在夾層玻璃的制造過程中，選擇低吸收系數(shù)的原材料，合理控制玻璃結(jié)構(gòu)，保證良好的生產(chǎn)環(huán)境，可以使夾層玻璃的透光性能在一定范圍內(nèi)獲得提高。

現(xiàn)代居室，隔聲效果是否良好，已成為人們衡量住房質(zhì)量的重要因素之一。使用了PVB中間膜的夾層玻璃能阻隔聲波，維持安靜、舒適的辦公環(huán)境。其特有的過濾紫外線功能，既保護了人們的皮膚健康，又可使家中的貴重家具、陳列品等擺脫褪色的厄運。它還可減弱太陽光的透射，降低制冷能耗。夾層玻璃的諸多優(yōu)點，用在家居裝飾方面也會有意想不到的好效果。如許多家庭的門，包括廚房的門，都是用磨砂玻璃做材料。煮飯時廚房的油煙容易積在上面，如果用夾層玻璃取而代之，就不會有這個煩惱。同樣，家中大面積的玻璃間隔，對天生好動的小孩來說是個安全隱患，若用上夾層玻璃，家長就可以大大放心了。夾層玻璃安全破裂，在重球撞擊下可能碎裂，但整塊玻璃仍保持一體性，碎塊和鋒利的小碎片仍與中間膜粘在一起。

二、中空玻璃

中空玻璃是由兩片或多片玻璃在其周邊用間隔框分開，并用密封膠密封，使玻璃層間形成有干燥氣體空間的產(chǎn)品。中空玻璃優(yōu)良的性能即為保溫隔熱能力。中空玻璃的隔熱能力主要來自于密封的空氣層，因為空氣的熱導(dǎo)率為0.03W/(m2·K)，而普通平板玻璃的熱導(dǎo)率為6.8W/(m2·K)。密封著的空氣層基本依靠傳導(dǎo)傳熱，因此能較大程度地提高中空玻璃的隔熱效果 （但不是唯一提高中空玻璃隔熱性能的途徑）。這種玻璃在大幅度提高保溫性能的同時，還具有較好的防結(jié)露特性。中空玻璃比普通單層玻璃的熱阻大，所以能降低結(jié)露的溫度，而且中空玻璃內(nèi)部密封，空間的水分被干燥劑吸收，也不會在隔層出現(xiàn)露水。中空玻璃是典型的綠色建筑材料產(chǎn)品，其生命全過程具有較高的綠色化程度。

1.普通中空玻璃

普通中空玻璃是由兩層或多層平板玻璃構(gòu)成。四周用高強高氣密性復(fù)合粘結(jié)劑，將兩片或多片玻璃與密封條、玻璃條粘接、密封。中間充入干燥氣體，框內(nèi)充以干燥劑，以保證玻璃片間空氣的干燥度?？梢愿鶕?jù)要求選用各種不同性能的玻璃原片，如無色透明浮法玻璃壓花玻璃、吸熱玻璃、熱反射玻璃、夾絲玻璃、鋼化玻璃等與邊框（鋁框架或玻璃條等），經(jīng)膠結(jié)、焊接或熔接而制成。其結(jié)構(gòu)如圖2。中空玻璃可采用3、4、5、6、8、10、12mm厚片度原片玻璃，空氣層厚度可采用6、9、12mm間隔。

圖2 雙層中空玻璃剖面圖

2.高性能中空玻璃

高性能中空玻璃與一般普通中空玻璃不同，除在兩層玻璃中間封入干燥空氣之外，還要在外側(cè)玻璃中間空氣層側(cè)，涂上一層熱性能好的特殊金屬膜。它可以截止由太陽射到室內(nèi)的相當(dāng)?shù)哪芰?，起到更大的隔熱效果?/p>

中空玻璃中間封入干燥空氣，因此根據(jù)溫度、氣壓的變化，內(nèi)部空氣壓力也隨之變化，但玻璃面上只產(chǎn)生很小的變形。另外，制造時可能產(chǎn)生微小翹曲，施工過程中也可能形成畸變。所以包括這樣一些因素在內(nèi)，有時對反射也相應(yīng)地有些變化，應(yīng)予以重視。選用顏色不同，反射也不盡相同。

（1）較大的節(jié)能效果

高性能中空玻璃，由于有一層特殊的金屬膜，可達到0.22-0.49遮蔽系數(shù)，使室內(nèi)空調(diào) （冷氣）負(fù)載減輕。傳熱系數(shù)1.4-2.8W/(m2·K)，比普通中空玻璃好。對減輕室內(nèi)暖氣負(fù)荷，同樣發(fā)揮很大效率。因此，窗戶開得越大，節(jié)能效果越明顯。

（2）改善室內(nèi)環(huán)境

高性能中空玻璃可以攔截由太陽射到室內(nèi)的相當(dāng)?shù)哪芰?，因而可以防止因輻射熱引起的不舒適感和減輕夕照陽光引起的目眩。

（3）豐富的色調(diào)和藝術(shù)性

高性能中空玻璃有多種色彩，可以根據(jù)需要選用色彩，以達到更理想的藝術(shù)效果。

（4）高性能中空玻璃用途

適用于辦公大樓、展覽室、圖書館等公共設(shè)施和像計算機房、精密儀器車間、化學(xué)工廠等要求恒溫洹濕的特殊建筑物。另外也可以用于防曬和防夕照目眩的地方。

三、鍍膜玻璃

鍍膜玻璃 （見圖3）是在平板玻璃表面鍍覆一層或者多層金屬或金屬氧化物薄膜，從而通過對玻璃的表面改性使其具有新的或更好的功能。按照制造工藝，將鍍膜玻璃劃分為在線鍍膜玻璃和離線鍍膜玻璃兩種。按照功能劃分，鍍膜玻璃包含熱反射玻璃、低輻射玻璃、減反射玻璃、導(dǎo)電玻璃、彩釉玻璃、鐳射玻璃、鏡面玻璃等。鍍膜玻璃的制備方法不同。功能多種多樣，應(yīng)該根據(jù)具體的應(yīng)用領(lǐng)域和地域進行選擇使用。例如，具有陽光控制能力的熱反射玻璃，應(yīng)該在熱帶、亞熱帶使用，反射陽光中的紅外線，降低室內(nèi)的空調(diào)能耗。低輻射玻璃既可以在寒帶地區(qū)使用，降低室內(nèi)采暖費用，也可以在炎熱地區(qū)使用，降低室內(nèi)能耗。鍍膜玻璃的主要功能表現(xiàn)在節(jié)能和裝飾方面，其對綠色建筑的積極作用已經(jīng)得到確認(rèn)。

圖3 鍍膜玻璃

四、鋼化玻璃

平板玻璃經(jīng)過兩次加工，經(jīng)過鋼化處理便稱為鋼化玻璃 （見圖4）。它具有很高的強度，彌補了普通玻璃質(zhì)脆易碎、使用安全性、可靠性極差的缺點，大多適合用于綠色建筑中的門、窗、幕墻等構(gòu)件。

鋼化玻璃按照生產(chǎn)方法可以分為物理鋼化玻璃和化學(xué)鋼化玻璃兩種。根據(jù)鋼化后的形狀可以分為平面鋼化玻璃和曲面鋼化玻璃，平面鋼化玻璃主要用于門窗、隔斷和幕墻，曲面鋼化玻璃主要用于汽車等交通工具的擋風(fēng)玻璃。根據(jù)鋼化時所用的玻璃原片分為普通鋼化玻璃、磨光鋼化玻璃和鋼化吸熱玻璃等。

由于鋼化玻璃破碎后，碎片會破成均勻的小顆粒并且沒有普遍玻璃刀狀的尖角，從而被稱為安全玻璃而廣泛用于汽車、室內(nèi)裝飾之中，以及高樓層對外開窗戶上。一般普通玻璃破碎后鋒利的刀狀尖角很容易割傷小孩或者撞擊者，造成對人身的傷害。玻璃破碎后是變成小顆粒還是刀狀這是鋼化玻璃與普通玻璃最主要區(qū)別方式。但在工程檢驗中，動不動采用這種破壞性的檢驗無疑是不現(xiàn)實的。

圖4 鋼化玻璃

五、結(jié)語

本文根據(jù)建筑玻璃是綠色建筑降低能耗的重要建筑部品之一，提出了全新的概念 “綠色建筑玻璃”。玻璃作為先進的建筑外圍護系統(tǒng)和高檔次的外裝修產(chǎn)品，不應(yīng)該僅是用來炫耀財富的豪華外殼，而應(yīng)該是以綠色建筑為宗旨、以可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)的生態(tài)建筑意識和先進建筑技術(shù)的集成。按照綠色建筑的原則，玻璃除了基本的防護功能外，還應(yīng)考慮室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)的調(diào)節(jié)、提高建筑節(jié)能效率以及環(huán)保建材。因此，綠色建筑玻璃的設(shè)計應(yīng)該是多功能的，如獲得自然采光、通風(fēng)，滿足景觀的要求，避免雨水的侵襲，屏蔽噪音，以及夏季遮陽和冬季御寒等。以可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，綠色建筑最主要的特征就是低能耗。所以為滿足這一要求，在建筑玻璃的建筑設(shè)計中，首先考慮建筑造形，其次通過幕墻構(gòu)造設(shè)計，使建筑能夠直接利用當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境資源，實現(xiàn)在不使用額外的 “主動式”機電設(shè)備的條件下，整個被建造系統(tǒng)及其各個部分能夠盡可能滿足各種使用功能，并以一種低能耗的方式運營。

[1]清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心.中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告.中國建筑工業(yè)出版社,2010.3

[2]中國城市科學(xué)研究會.綠色建筑2010.中國建筑工業(yè)出版社,2010.3

[3]邱永忠.中空玻璃在建筑節(jié)能中的應(yīng)用.上海建材, 2009.2

[4]韓永奇.建筑節(jié)能催生節(jié)能玻璃市場.建筑,2008.12

[5]楊昭，郁文紅.遮陽型節(jié)能玻璃的全年節(jié)能評價.太陽能學(xué)報,2005.2

[6]馬眷榮，羅憶，劉忠偉.建筑玻璃應(yīng)用技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社,2005

TU524

C

1671-3362（2011）03-0027-04

1.西安建筑科技大學(xué)建筑學(xué)院；2.青島理工大學(xué)建筑學(xué)院）