序言
由于玻璃是透明材料,太阳光中的可见光透射入内,如光线辐射强度高,可能造成室内人员仰视时直射光对人眼形成较大的刺激反应,俗称“炫光”现象。另外,在允许大面积采光的条件下,阳光中大量的太阳辐射热能也会进入室内,被建筑材料吸收释放,使得环境温度升高以及活动人员的热不适。
因此,当选用大面积的采光顶设计时,玻璃的光透射值以及玻璃的遮阳系数值就显得十分重要。本文旨在浅显的分析太阳能对建筑活动的影响,从而为建筑采光顶的玻璃选择提供参考和帮助。
2 太阳辐射对大气作用的解析
相关的研究资料表明,大气中的主要成分为氧气、二氧化碳和水汽,由于各组分成分的差异,对到达地面的太阳辐射吸收情况并不相同。收集到的资料显示了各气体成分吸收情况。
图1.各气体成分对太阳辐射的吸收情况
首先, 对于6000K温度的太阳辐射能量中,大气对可见光波段大部分穿透,其中水汽、二氧化碳等主要吸收了近红外、中红外辐射。
其次,对于255K的低温热源辐射则大部分吸收。因此,对于建筑采光顶来说,此处我们描述的遮阳作用,主要考虑的是对太阳中近红外、中红外、远红外辐射的隔绝。
3 不同玻璃对红外辐射的隔绝情况
在现在选用的节能玻璃中,我们以典型的离线镀膜有银Low-E玻璃予以分析,在遮阳系数Sc值相同情况下,单银Low-E的可见光透射比最低,双银Low-E中等,三银Low-E最高。
但是,在近红外、中红外波段,三银Low-E具有极低的透过比率。图谱表明,虽然在总太阳能透过相等情况下,三银Low-E的光热比LSG最高,热透率最低,对空气的加热效率也最低。
图2.遮阳系数相同的单银、双银、三银玻璃的太阳光谱透过曲线
JCT 2304-2015《建筑用保温隔热玻璃技术条件》标准对这种现象进行了规范,对太阳能总透射比中红外热能总透射比(790-2500nm)用gIR予以表征。
表1.单银、双银、三银玻璃性能参数表
经上述分析得出,为了隔绝采光顶太阳辐射中的热辐射,在不改变其他条件的情况下,采用三银Low-E,对红外热能的屏蔽作用最为明显和有效。
4 彩釉玻璃对可见光直射的减弱作用
由于彩釉玻璃对太阳能量中热量吸收较大,在玻璃上涂布陶瓷彩釉,可以对遮阳系数有一定的贡献,但是由于二次辐射较大,且如采光顶采用了三银Low-E的话。此处作用主要是遮挡可见光辐射能量,降低对人眼的刺激作用。
实验分别选取如下的彩釉玻璃:
1)对比漫反射彩釉和点状图案彩釉,半透明玻璃由于无法透射天空,在采光顶使用并不合适。因此,对于采光顶来说,建议使用均布图案。
2)对比白色彩釉和浅灰色彩釉,透射天空颜色加深有利于图案和视觉的清晰度提升。
3)当彩釉颜色加深,覆盖率进一步加深时,视觉的图案清晰度加深,但是由于彩釉覆盖率超过55%时,图案明显存在干扰,远观无法形成天空整体的透视效果。
采光顶玻璃彩釉的设置以天空背景的灰色亮度,随彩釉图案的疏密,同时结合采光顶距离地面的高度来设定彩釉的颜色,图案的大小和疏密对炫光的影响十分重要。
图3.不同彩釉图案呈现的视觉效果
5 应用案列
太原华润万象城工程存在三个大型采光顶工程,原始设计为了遮阳和防止眩光,在玻璃下部,及室内向设置翻板遮阳。但是由于挡光和维护不便,同时也影响到室内视觉效果。经分析,调整为三银Low-E夹层彩釉玻璃。
图4.太原华润万象城工程
玻璃配置如下:
8超白钢化三银彩釉+12A+6超白半钢/1.52PVB/6超白半钢
其中彩釉图案:
8mm圆点,40%覆盖率,60°排列,中灰色RAL7040
表2.相关玻璃配置性能参数表
彩釉遮阳系数为估算值,可能存在偏差,由于三银Low-E存在,此处Sc值实际已经失去意义。
作者:崔玉明 天津南玻节能玻璃有限公司