玻璃幕墙采光顶建筑“局部空间过热”？10招轻松缓解

背景

玻璃幕墙采光顶建筑“局部空间过热”，成为近年来频上热搜的话题，也经常会接到相关咨询。典型情景如下：

情景1：今年夏天，北京地区持续40℃高温天气，为缓解乘客在阳光照射下的不舒适感，北京南站候车大厅撑起了数十把“遮阳伞”，引起了央视的关注。

情景2：某写字楼，在下午西晒时，西向办公室温度过高，虽然空调温度开到最低，仍然难以较长时间办公。

情景3：XX广场，中间大面积采用玻璃采光顶，在太阳直接照射时，采光顶内表面温度过高，导致顶层商户或顾客出现热不舒适感。

有人说，今年将会是未来几十年最凉快的一年，姑且不论对错，但玻璃幕墙、采光顶建筑“局部空间过热”已成为大家关注的焦点。

2、为什么会出现这种情况？

为什么会出现“局部空间过热”问题呢？这与玻璃幕墙采光顶建筑热量传递、人体热舒适度有关。

夏季室外持续高温，热量通过玻璃幕墙采光顶向室内传递，途径主要有：(1)太阳辐射透射，和太阳得热系数SHGC值有关；(2)温差传递，和传热系数K值有关；(3)空气对流传热，和气密性有关。其中太阳直接辐射透射是夏季热量进入室内的最主要方式。

很多的写字楼因为装修风格原因，南向西向不可避免地有一些小空间办公室，夏季阳光直接照射，导致房间温度过高；甚至在冬季，写字楼南向部分房间也存在温度过高问题。

住宅也有类似问题，某住宅南向次卧仅有约10m2，冬季供暖叠加中午太阳直接照射，出现房间过热情况，需要时不时开窗通风降低室内温度，改善热舒适度。说起热舒适度，国内外研究权威资料主要为ISO7730《热环境的人类工效学通过计算PMV和PPD指数与局部热舒适准则对热舒适进行分析测定与解释》。

标准中用PMV和PPD来表示人体整体的热或冷的不舒适，但是热不满意也可由人体特定部位受到非意愿的冷却或加热所引起，这就是局部不适，标准给出了局部热不舒适参数范围。

标准中给出局部不适最普遍的原因是吹风感、头和脚踝之间垂直温差过高、地板太热或太冷、非对称辐射温度太高等。

而夏季玻璃幕墙采光顶建筑“局部空间过热”，主要与室内气温过高、非对称辐射温度太高有关。室内气温过高不用多解释了。

关于不对称辐射对人体热舒适的影响已有许多人进行了实验研究，如尼尔森(Nielsen)、盖吉、麦克纳尔(Mcnair)和彼得森(Biddison)、霍尔(Hall)和克莱姆(Klemm)等。

结果表明，在普通热环境可能涉及的不对称辐射范围内，不会对人体的舒适感造成不利影响；当在壁面温度超出气温30℃时，会产生明显的由不对称辐射造成的不适。

3、这种情况如何缓解？

玻璃幕墙采光顶建筑“局部空间过热”问题，主要和温差传递、气密性、太阳直接照射有关，且以太阳辐照为主，所以我们考虑尽可能降低进入室内的太阳辐射。

那么都有哪些招数应对呢？

招数1：外遮阳(百叶、硬卷帘、遮阳篷)

建筑外遮阳形式也多种多样，如遮阳百叶、硬质遮阳卷帘、遮阳篷等，由于外遮阳将热量阻挡在室外侧，并通过气流带走，因此遮阳效果最好。

外遮阳的缺点是需要设置专门的遮阳，造价较高；考虑外遮阳的安全性，一般需要和结构可靠连接，因此大多需要在建造时一体设计。

招数2：Low-E玻璃

Low-E玻璃具有一定的遮阳效果，尤其是双银和三银Low-E玻璃，特别适合于新建建筑。

今年7月中旬，北京空气温度高达40℃，而笔者在北京朝阳站看到很多乘客在阳光下悠闲地玩着手机，过去体验了一下，进来的阳光仅有温温的感觉，并无灼热感，而这要归功于Low-E玻璃的隔热功能。

采用Low-E进行保温隔热是最常见的一种形式。常见普通玻璃、单银Low-E中空玻璃、双银Low-E中空玻璃、三银Low-E中空玻璃典型光谱曲线见下图。

太阳光谱波段为300-2500nm，其中380-780nm为可见光波段，而780-2500nm为近红外波段，是我们在阳光直射下灼热感的主要来源。

从上图可以看出，与白玻相比，Low-E玻璃可以大大降低780-2500nm波段的太阳透过，从而将太阳光的热光变为“冷光”。

当然，不同Low-E玻璃遮阳效果不同，三银Low-E玻璃效果最好，然而成本也高。目前市场上主流的Low-E玻璃为双银Low-E玻璃，遮阳效果也算很优秀的了。

Low-E玻璃除了有较好的隔热效果外，还有很好的保温效果，就是阻挡室内热量向室外传递，尤其在北方大面积集中供暖的区域。

由于玻璃更换改造成本较高，Low-E玻璃特别适用于新建建筑，当然旧建筑外立面拆旧换新时当然也适用。

招数3：内置遮阳中空玻璃

内置遮阳中空玻璃也是一类新型建筑节能玻璃，是将遮阳内置于中空玻璃内部，属于玻璃本体遮阳形式。

按内置遮阳帘的构造可分为百叶帘、百折帘、蜂巢帘、卷轴帘、组合帘等，目前幕墙门窗以内置百叶中空玻璃为主；控制方式有手动和电动两种。

和Low-E玻璃一样，内置遮阳中空玻璃也主要应用于新建建筑，在既有建筑节能改造时可考虑使用。

招数4：电致/热致变色玻璃

电致/热致变色玻璃也是近年来兴起的一种新型的节能玻璃。

电致变色玻璃特别适用于有主动控制需求部位，比如住宅、写字楼，人有主动调节的需求，主要有PDLC(聚合物分散液晶)、SPD(悬浮粒子)、EC(无机全固态)和DLC(染料液晶)四种技术路线。

热致变色玻璃适用于大型机场航站楼、高铁站候车厅等公共空间，在阳光照射表面温度升高时，变为不透明态起到遮阳作用，阳光过去后温度降低恢复到透明态，起到采光作用。

招数5：隔热夹胶玻璃

隔热夹胶玻璃是在普通PVB中间膜基础上，采用纳米功能性材料均匀分散、融合，保留普通PVB中间膜光学、力学、粘结性能同时，增加了防晒隔热功能。

纳米隔热PVB中间膜多用于阳光房、采光顶等新建建筑和既有建筑改造。

招数6：玻璃贴膜

玻璃隔热贴膜是一类建筑节能贴膜，一方面可以将太阳热能反射回去，另一方面可吸收部分太阳热能，再通过隔热膜传递到室外。

玻璃隔热膜一般可以阻隔40%-80%的热量，有效过滤室外强光与辐射，进入室内的光线不会让皮肤有灼烧感，从而改善室内热环境。

招数7：玻璃涂膜

玻璃隔热涂膜也是一种新型的玻璃节能改造技术。基本原理是部分太阳热能被玻璃隔热涂料吸收，再通过二次辐射传递给周围环境。

和贴膜类似，玻璃隔热涂膜一般可以阻隔40%-80%的热量，通过过滤室外强光与辐射，使进入室内的光线不会让皮肤有灼烧感。

玻璃隔热涂膜特别适合于玻璃采光顶，尤其是异形玻璃采光顶的隔热节能改造。

招数8：遮阳卷膜(窗幕)

遮阳卷膜是近年来国内出现的一类新型的遮阳隔热产品，采用高分子聚酯膜作为基材，结合边框、连接装置与幕墙门窗结合为一个整体。

遮阳卷膜可将太阳辐射热量高效反射到室外；通过边框、幕帘及传动装置组成密闭机构，来消除窗幕与墙体之间的缝隙，阻隔窗幕与室内的空气热对流。

招数9：室内遮阳帘

室内遮阳帘是最常见的一种遮阳方式，通常材质有织物帘布、金属百叶帘等。

采用室内遮阳帘时，太阳光已然进入到室内，遮阳帘虽然可起到改善室内热环境的作用，但由于热量已经在室内了，因此从节能角度来讲效果较差，因此，部分标准中明确不考虑内遮阳的节能效果。

招数10：室内“遮阳伞”

客观地说，北京南站设计总体上是人性化的，玻璃穹顶采光较好，冬天保温效果也好。而且北京南站已经做过空调和采光顶隔热改造，只是遇到了2023年夏天极端高温天气，才影响了室内热舒适度，但这个是暂时的，全年四季是节能的，不能以偏概全。

所以，在遭遇极端高温天气时，采用室内“遮阳伞”也不失为一种短时的处理手段，虽然有点影响形象。

以上是笔者根据自己了解提出的10个缓解室内“局部空间过热”的措施，然而室内热环境营造是一个复杂的系统工程，这些方法仅能部分缓解；要想系统解决室内“局部空间”过热问题，除透光围护结构外，还应考虑空调等综合手段。

4、小结

玻璃幕墙采光顶建筑室内“局部过热”，成为近年来频上热搜的话题。为什么会出现“局部空间过热”问题呢？这与太阳短时强烈直射、人体体感热舒适度密切相关。

夏季热量进入室内的途径有：太阳辐射透射，和太阳得热系数SHGC值有关；温差传递，和传热系数K值有关；空气对流传热，和气密性有关；其中太阳直接辐射透射是热量进入室内的最主要方式。

从透光围护结构角度来讲，如何缓解室