摘 要：文章根據(jù)超白玻璃在立達大廈中的實際應用，闡述了超白玻璃應用于幕墻玻璃的優(yōu)越性。

關鍵詞：超白玻璃；自爆；節(jié)能

中圖分類號：TU767+.6

文獻標識碼：B

文章編號：1008-0422（2012）07-0145-03

1 引言

建筑幕墻特別是玻璃幕墻作為建筑物的圍護結(jié)構(gòu)，在公共建筑中應用廣泛。但玻璃幕墻應用存在安全和能耗兩個瓶頸。

“立達大廈”項目位于長沙市天心區(qū)生態(tài)新城“三館一中心”中心地帶，距離湖南省政府南大門僅300 m；東接廣場西路，南臨桂花坪街道辦事處，西接新姚路，北臨湖南省群眾藝術(shù)館。項目占地11629m2，總建筑面積56843.78m2，地下兩層，地上九層。地上由精品商場、5A寫字樓和高檔商務酒店組成 。其中：酒店區(qū)域面積為16220m2，功能構(gòu)成主要有商務辦公、酒店及餐飲、會議、高級會所等部分組成；寫字樓區(qū)域面積為28003m2，功能構(gòu)成主要由精品店和寫字樓組成。

立達大廈特殊的地理位置和功能定位決定了在幕墻玻璃選用上必須重點考慮節(jié)能和安全兩要素。為此，立達大廈順應此幕墻發(fā)展趨勢，在設計之初就前瞻性的采用了新型的雙銀Low-E超白中空玻璃。

2 幕墻上玻璃使用安全現(xiàn)狀

國家發(fā)改委、建設部、質(zhì)檢總局、工商管理總局等四部委在2002年就頒發(fā)文件，建筑幕墻必須采用安全玻璃，并界定安全玻璃的定義：鋼化玻璃、夾膠玻璃及其制成品。但玻璃作為一種脆性材料，目前尚沒有絕對可靠的玻璃。一旦玻璃破裂，不僅更換困難，更是產(chǎn)生人身傷害。

幕墻玻璃選擇中，普通鋼化玻璃及其制成品幾乎一統(tǒng)天下，雖然強度較普通玻璃高，但存在自爆問題?，F(xiàn)階段的技術(shù)還無法判斷哪一塊玻璃、什么時候會發(fā)生自爆。大量鋼化玻璃自爆傷人的事實已經(jīng)表明鋼化玻璃作為“安全玻璃”用于人流密集的公共建筑中，存在很大的安全隱患。

鋼化夾膠玻璃雖然自爆后幾乎無碎小玻璃渣飛濺傷人，但自爆后容易發(fā)生撓曲，整體落下，仍存在隱患。工程實踐中有用半鋼化玻璃、普通玻璃制成夾膠片應用于幕墻中， 雖然一定程度上避免了自爆風險，但其強度遠不如鋼化玻璃，一方面限制了其使用尺寸的大小，另一方面增加了安裝及使用過程中意外碰損的風險。同時夾層玻璃不怕強力沖擊，碎而不破的優(yōu)點在碰到火災等意外需打開玻璃開辟緊急通道時反而變成了安全隱患。

3 幕墻上玻璃使用節(jié)能現(xiàn)狀

據(jù)了解，我國目前每年建成的房屋面積近20億m2，不可忽視的是97%以上是高耗能建筑，而建筑節(jié)能65%主要由建筑圍護系統(tǒng)承擔。隨著我國建筑節(jié)能標準相繼出臺，節(jié)能幕墻越來越受到市場的青睞。在《公共建筑節(jié)能設計標準》（GB50189-2005）的基礎上，湖南也公布了地方節(jié)能標準《湖南省公共建筑節(jié)能設計標準》（DBJ-43-003-2010）。采用新型節(jié)能門窗幕墻，已是我國能源形勢的客觀要求，也將成為市場發(fā)展的必然趨勢。

現(xiàn)階段提高玻璃幕墻節(jié)能保溫性能的措施主要措施有：

3.1減少開啟窗扇面積、提高密封膠性能、改進節(jié)點密封性能等降低空氣滲透熱損失技術(shù)；

3.2采用百頁、格柵等遮陽設施，以減少太陽輻射得熱等。

3.3采用“斷橋隔熱”技術(shù)。原理是利用塑料型材將室內(nèi)外兩層鋁合金既隔開又緊密地連接成一個整體，即在內(nèi)外兩層鋁合金型材間填入保溫復合材料，構(gòu)成一種新的隔熱型鋁型材。用這種型材做幕墻，其保溫性好，且隔聲性、氣密性好，解決了鋁合金傳導散熱快、不符合節(jié)能要求等問題

3.4采用新型幕墻結(jié)構(gòu)——雙層幕墻體系，這種幕墻又稱為熱通道幕墻、呼吸式幕墻、通風式幕墻等。

3.5采用隔熱玻璃，如惰性氣體隔熱玻璃、氣凝膠隔熱玻璃、真空隔熱玻璃等。

3.6采用鍍膜玻璃玻璃技術(shù)。鍍膜玻璃是在玻璃表面涂鍍1 層或多層金屬、合金或金屬化合物薄膜，以改變玻璃的光學性能，減少熱交換，從而起到隔熱作用。鍍膜玻璃按產(chǎn)品特性的不同，可分為熱反射玻璃、Low-E玻璃、導電膜玻璃等。

熱反射玻璃一般是在玻璃表面鍍1 層或多層如鉻、鈦或不銹鋼等金屬或其化合物組成的薄膜，使產(chǎn)品呈豐富的色彩，對可見光有適當?shù)耐干渎?，對紅外線有較高的反射率，對紫外線有較高的吸收率，因而也稱為陽光控制玻璃。

導電膜玻璃是在玻璃表面涂敷氧化銦錫等導電薄膜。

Low-E是在玻璃表面鍍由多層銀、銅或錫等金屬或其化合物組成的薄膜系，產(chǎn)品對可見光有較高的透射率，對紅外線有很高的反射率，具有良好的隔熱性能。由于膜層強度較差，一般制成中空玻璃使用。在實際幕墻工程中，運用Low-E玻璃在冬季可以保持相對高的室內(nèi)溫度，而不結(jié)霜，也能夠阻擋大量的紫外線透射，防止室內(nèi)的物品退色。Low-E 玻璃是我國大力推廣并應用的鍍膜玻璃，應用較廣的為雙銀Low-E玻璃，其技術(shù)已發(fā)展到第三代“三銀玻璃”（見圖1）。

4 鋼化玻璃自爆機理及均質(zhì)處理

鋼化玻璃自爆一般定義為鋼化玻璃在無直接外力作用下發(fā)生自動炸裂的現(xiàn)象。實際上，鋼化加工過程中的自動爆裂與貯存、運輸、使用過程中的自爆是二個完全不同的概念，二者不可混淆。前者一般由玻璃中的砂粒、氣泡等夾雜物及人為造成的缺口、刮傷、爆邊等工藝缺陷引起的。后者則主要由玻璃中硫化鎳(NiS)相變引起的體積膨脹所導致。

NiS是一種晶體，存在二種晶相: 高溫相α-NiS和低溫相β-NiS，相變溫度為379℃。玻璃在鋼化爐內(nèi)加熱時，因加熱溫度遠高于相變溫度，NiS全部轉(zhuǎn)變?yōu)棣料?。然而在隨后的淬冷過程中， α-NiS來不及轉(zhuǎn)變?yōu)棣?NiS，從而被凍結(jié)在鋼化玻璃中。在室溫環(huán)境下，α-NiS是不穩(wěn)定的，有逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)棣?NiS的趨勢。這種轉(zhuǎn)變伴隨著約2-4%的體積膨脹，使玻璃承受巨大的相變張應力，從而導致自爆。

目前還不能確切地知道玻璃中含微量qth鎳元素的來源，最大可能的來源是設備上使用的各種含鎳合金部件及窯爐上使用的各種耐熱合金。國內(nèi)各主要玻璃生產(chǎn)廠家鋼化玻璃自爆率并不一致，從3%~0.3%不等。一般自爆率是按片數(shù)為單位計算的，沒有考慮單片玻璃的面積大小和玻璃厚度，所以不夠準確，也無法進行更科學的相互比較。為統(tǒng)一測算自爆率，必須確定統(tǒng)一的假設。定出統(tǒng)一的條件：每5~8t玻璃含有一個足以引發(fā)自爆的硫化鎳；每片鋼化玻璃的面積平均為1.8m2；硫化鎳均勻分布。則計算出6mm厚的鋼化玻璃計算自爆率為0.64%~0.54%，即6mm鋼化玻璃的自爆率約為3‰~5‰。這與國內(nèi)高水平加工企業(yè)的實際值基本吻合。

均質(zhì)處理是目前解決自爆問題的比較有效方法。將鋼化玻璃再次加熱到290℃左右并保溫2-4h，使有條件發(fā)生自爆的鋼化玻璃在此過程中爆裂，使硫化鎳在玻璃出廠前完成晶相轉(zhuǎn)變，讓今后可能自爆的玻璃在工廠內(nèi)提前破碎。這種鋼化后再次熱處理的方法，國外稱作 “Heat Soak Test”，簡稱 HST。我國通常將其譯成“均質(zhì)處理”，也俗稱 “引爆處理”。

《建筑用安全玻璃·第4部分：均質(zhì)鋼化玻璃（GB15763.4—2009）》對均質(zhì)玻璃生產(chǎn)、檢測做出規(guī)范要求，《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范（JGJ102—2003）》第3.4.5條也有幕墻玻璃采用均質(zhì)玻璃也有推薦性要求“鋼化玻璃宜經(jīng)過二次熱處理”。

據(jù)統(tǒng)計表明，經(jīng)嚴格的均質(zhì)處理后，鋼化玻璃的自爆率大大降低，每1萬m2玻璃在1年內(nèi)發(fā)生1片自爆的概率僅在1%以下。

5 超白玻璃的優(yōu)勢

5.1什么是超白玻璃

超白玻璃又稱低鐵玻璃，在制造時選用高純硅砂，并經(jīng)磁選工藝去除其中的鐵、鎳等雜質(zhì)，再經(jīng)先進的浮法工藝生產(chǎn)制成，具有無色、晶瑩剔透的外觀特征，是一種高品質(zhì)的新型高檔玻璃（見圖2）。

5.2極低的自爆率

玻璃自爆的主要原因是玻璃中混入Nis，目前世界上最先進的玻璃缺陷自動檢測儀也只能檢測大于0.2mm的點缺陷。我們還不能徹底消除鋼化玻璃的自爆，也沒有辦法預報，哪一塊鋼化玻璃在什么時間什么地點會自爆。因此最有效的辦法就是盡可能減少玻璃生產(chǎn)原料中混入的Nis含量。

由于超白玻璃原材料中一般含有的NiS等雜質(zhì)較少，在原料熔化過程中控制的精細，使得超白玻璃相對普通玻璃具有更加均一的成分，其內(nèi)部雜質(zhì)更少，從而大大降低了鋼化后可能自爆的幾率。

鋼化玻璃的自爆率為千分之三左右，均質(zhì)處理后自爆率為千分之一，而超白鋼化玻璃自爆率僅為萬分之一，低了一個數(shù)量級。

立達大廈運用10+12A+10超白玻璃近7000m2，普遍規(guī)格在3650×2150，平均面積7.5m2，按前述6mm厚面積1.8m2鋼化玻璃3‰自爆率估算，立達大廈玻璃自爆率將達到令人難以接受的4%。而事實上立達大廈自2010年中玻璃安裝完成至今已兩年時間，未發(fā)生一起玻璃自爆。

5.3更高的生產(chǎn)效率

好一點的連續(xù)型水平鋼化爐每小時可以生產(chǎn)6mm鋼化玻璃800m2以上，約10t，而大點的均質(zhì)爐一爐耗時4h以上，只能生產(chǎn)不到 8t玻璃，平均每小時不到2t。即使不考慮成品率，兩者生產(chǎn)效率也完全不在一個層次?，F(xiàn)在規(guī)模稍大的幕墻工程，玻璃用量都達數(shù)萬平方米。例如北京南站玻璃用量3.6萬m2，長安凱晨廣場玻璃用量5萬m2。均質(zhì)爐生產(chǎn)效率低下將成為制約玻璃供應的瓶頸。而超白玻璃可以在減免均質(zhì)處理環(huán)節(jié)保證更低質(zhì)保率，這極大的提高了玻璃供應效率，更能滿足工程進度需要。

5.4更佳的外觀效果

由于原料中的含鐵量僅為普通玻璃的1/10甚至更低，超白玻璃相對普通玻璃對可見光中的綠色波段吸收較少，確保了玻璃顏色的一致性。而大于91.5%的可見光透過率（見圖3），具有晶瑩剔透的水晶般品質(zhì)，讓展示品更顯清晰，更能突顯展品的真實原貌。同時，相對于普通玻璃，超白玻璃對紫外波段的吸收更低，應用于防紫外線的場所，如商品展示櫥窗等，可有效降低紫外線的通過，減緩展柜內(nèi)的各種展品的褪色和老化。

因此，立達大廈一樓櫥窗玻璃全部采用了超白玻璃，這也成為立達大廈招商的一個亮點。

5.5更低的維護成本

玻璃幕墻一旦破損，必須及時更換。而一塊玻璃從發(fā)現(xiàn)自爆，重新生產(chǎn)，運輸，更換需耗時20d以上，特殊玻璃耗時更長，而更換這么一塊玻璃的直接成本，在上海估計在10萬元左右，間接損失難以估算。若因此產(chǎn)生意外傷亡事故，更是多少金錢也無法挽回的。

超白玻璃雖然初期投入成本高，但極低的自爆率從源頭上控制住了后期維護成本，控制住了安全風險，從而降低了整體使用成本。上海中心（632m）20萬m2的幕墻全部采用超白玻璃，這就是一個極好的證明。

5.6加工應用無特殊要求

超白玻璃的加工、應用和普通玻璃一樣，無特殊要求，可以一樣的合成中空玻璃、夾膠玻璃，用同一生產(chǎn)線做成Low-E玻璃。

在工程應用上，現(xiàn)有幕墻規(guī)范、構(gòu)造做法也完全適用于超白玻璃，甚至不需做任何變動。圖4是立達大廈大單元幕墻上應用超白玻璃的橫向剖面節(jié)點。在構(gòu)造做法上，玻璃不與鋁型材直接接觸。與立梃、橫梁間用結(jié)構(gòu)膠粘接，玻璃周邊左右鋁護邊，鋁護邊與玻璃間填充密封膠，進一步保護了玻璃安裝與使用過程中的安全性。這與應用普通玻璃的大單元幕墻完全一樣。

5.7更高的節(jié)能標準

《公共建筑節(jié)能設計標準》（GB50189-2005）將建筑幕墻分為透明幕墻和非透明幕墻兩大類。玻璃幕墻無疑屬于透明幕墻大類。玻璃幕墻對建筑能耗高低的影響主要有兩個方面，一是玻璃等透明材料的傳熱系數(shù)大小影響到建筑物冬季采暖與夏季空調(diào)室內(nèi)外的溫差傳熱；另一方面是透過玻璃等透明材料的輻射得熱。

考慮到我國南北方、東西部地區(qū)氣候差異大的現(xiàn)實，標準對不同氣候區(qū)域、不同窗墻面積比的單一朝向的透明幕墻的傳熱系數(shù)與遮陽系數(shù)作了詳細的要求，長沙屬于夏熱冬冷地區(qū)，其單一朝向透明幕墻傳熱系數(shù)和遮陽系數(shù)限值如表1、表2。

立達大廈選用南玻雙銀超白玻璃10CED02-62+12A+10C，離線鍍膜工藝，現(xiàn)場取樣送檢，檢測結(jié)果如表3。

因此，立達大廈沒有采用輔助遮陽措施，在保證節(jié)能效果的同時保證了立面的整潔。

離線Low-E可反射更多的紅外線熱能，而在線Low-E相對差些，尤其對太陽光中熱輻射的反射，離線產(chǎn)品遠優(yōu)于在線產(chǎn)品（見圖6）。

6 超白玻璃應用前景

超白浮法目前的技術(shù)門檻并不算太高。超白浮法玻璃在生產(chǎn)過程中的技術(shù)難度主要包括：①玻璃中鐵離子的控制；②在原料熔化過程中，對產(chǎn)生的氣泡的消除。

在國際上，目前PPG、英國皮爾金頓、法國圣戈班等是規(guī)模居前的生產(chǎn)廠家，而國內(nèi)主要玻璃廠商也已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)批量生產(chǎn)。最早的金晶科技通過引入PPG技術(shù)在2005年實現(xiàn)超白浮法的批量生產(chǎn)；信義玻璃、南玻A也擁有自身的超白浮法線，見表4。

隨著國內(nèi)廠商超白玻璃生產(chǎn)線陸續(xù)投入生產(chǎn)，超白玻璃價格今年來下降幅度很大，但仍比普通玻璃高出一半以上。以常用6+12A+6結(jié)構(gòu)中空玻璃為例，選用超白基片比普通基片價格高100元左右，所以超白玻璃目前仍主要使用在高檔樓盤上。但考慮到超白玻璃的優(yōu)勢及隨著產(chǎn)能擴大、價格下降，超白玻璃的使用將越來越廣泛。新的《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》正在修訂中，有消息稱為保證幕墻玻璃安全性，新規(guī)范將要求使用均質(zhì)玻璃或超白玻璃。可以預期，超白玻璃的使用將迎來井噴。

7 結(jié)語

綜合考慮各項因素，在建筑上采用超白鋼化玻璃具有更高的性價比。此外，超白玻璃可視外觀色澤更加亮麗，室內(nèi)觀景更為真實自然，視覺效果更具魅力。立達大廈采用雙銀超白玻璃定位，很好的契合了其五星級酒店的定位

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