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合理设计玻璃穹顶 防止建筑高热难退

2023-09-14 08:28:42 来源:科技日报 点击 评论

  ◎本报记者 都 芃

  最近,我国华北、华南部分地区迎来降雨天气,北方地区秋意渐浓。然而,重庆、武汉等地“秋老虎”持续发威,烈日炎炎之下,气温超过35摄氏度。一些地区甚至发布了高温黄色预警信号,许多网友直呼“一夜回到三伏天”。

  今年,我国多地数次迎来极端高温天气。酷暑之下,北京某火车站站房由于采用玻璃穹顶设计,阳光直射候车大厅,导致内部环境闷热,中央空调难以发挥作用,旅客体验不佳。

  不仅是该火车站,近年来全国多地的火车站候车大厅、大型商场、酒店大堂等公共建筑均大面积采用玻璃穹顶设计,由此导致高温天气下建筑内部增温明显,相关问题引发社会广泛讨论。

  那么,什么是玻璃穹顶设计?它为何会让建筑物“发烧”?如何给建筑物合理降温?科技日报记者就此采访了相关专家。

  难以平衡的室内照明和增温

  近年来,随着建筑材料、技术不断进步,越来越多的公共建筑用上了大面积玻璃穹顶。

  北京建筑大学建筑与城市规划学院教授、绿色建筑与节能技术北京市重点实验室主任董宏介绍,玻璃穹顶近年来受到追捧主要由于其良好的采光效果,满足了大型公共建筑的采光需求。

  在建筑设计中,玻璃穹顶也被称作采光天棚,采光效果好是其最突出的优点。玻璃穹顶通常为水平安装,其采光效率极佳,是垂直安装的侧窗玻璃的2.5倍。

  公共建筑通常进深较大,中心部分采光困难,过去几乎难以实现自然采光,需要依靠大量照明设备来满足基本的照明需求,而玻璃穹顶则有效解决了这一问题。它将自然光引入大型公共建筑内部,让身处其中的人也能感受到室外的明媚阳光。同时,采用玻璃穹顶可减少白天室内环境的照明需求,进而节约了能源。

  科技日报记者最近在采用玻璃穹顶设计的北京南站看到,天气晴朗时,整个候车大厅光线明亮,不需要打开照明设备。

  不过,近年来随着极端高温天气出现次数逐渐增多,玻璃穹顶设计导致建筑内部增温明显的问题变得无法回避。

  加涂层或遮阳板可补短板

  虽然大面积采用玻璃穹顶设计会使建筑物在高温天气格外容易“中暑”,但其采光好、材质轻、造价低、冬季采暖好等优势依旧使其无法被替代。事实上,随着建筑科技的不断进步,玻璃穹顶的短板正在被慢慢补齐。

  合理控制采光玻璃面积以及透光率是给玻璃穹顶降温的关键。多位业内专家提出,设计人员应合理控制玻璃穹顶面积,并对采光位置进行精细设计。除此之外,相关人员还应合理控制玻璃本身的透光率,透明玻璃的透光率通常可以达到80%至90%,但玻璃穹顶往往并不需要如此高的透光率。

  针对已经安装完成的玻璃穹顶,增加涂层或加装活动遮阳板可能是更好的选择。

  例如,2019年夏天,北京南站便给候车大厅的玻璃穹顶涂上了一层蓝色涂层。这种新型纳米材料能够隔绝紫外线、红外线、部分可见光,起到隔热作用,使内部地面温度最高降低8摄氏度左右。除此之外,相关人员还可以在玻璃穹顶外部加装活动遮阳板,在日照特别强烈时关闭遮阳板,采用内部照明;在日照较弱时则打开遮阳板,进行自然采光。

  围绕“双碳”目标,建筑节能降耗成为近年来的热门话题。着眼未来,如何平衡采光与隔热需求,尽可能降低建筑物的能耗呢?

  董宏认为,首先要对建筑物各项功能需求进行科学合理分析,综合考虑采光、照明、通风等因素,并在此基础上广泛采用先进技术。例如,可以采用可智能调节透光率的玻璃、透光不透热玻璃等,以最终实现健康舒适与节能降碳双赢。


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