法灵顿街 20 号 - 案例研究



当今建筑对透明度的需求已经发展到达到最大日光饱和度,旨在改善用户的福祉并最大限度地与外界互动。然而,透明度还需要与缓和热增益(实现低 g 值)的要求相结合。这成为当前可用的被动玻璃涂层解决方案以及旨在限制窗口尺寸的日益严格的监管限制的挑战。

在本文中,位于伦敦的法灵顿街 20 号项目是一个案例研究,它展示了如何通过利用阳光控制和热控制玻璃涂层以及优化的玻璃料作为单个绝缘玻璃单元的一部分来实现高透明度的外墙。这旨在提高建筑物周边区域的居住者舒适度。

玻璃解决方案的另一个好处是满足项目要求,以减少建筑物的整体能源使用。对该立面的进一步规定也是对爆炸弹性的要求,这增加了立面设计的复杂性,并对设计过程产生了额外的限制。本文将展示如何将复杂的涂层与玻璃料和密封层压板相结合,以达到满足当今建筑需求的全玻璃建筑围护结构。

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图 1.1。法灵顿街大致沿南北轴线排列,两旁是高大的混合用途建筑(伦敦丹顿科克马歇尔)。

一、简介:

法灵顿街 20 号是一座新的 11 层钢结构建筑,其中包括上层 11 层的办公住宿和底层的公共房屋。该建筑位于伦敦市法灵顿街东侧,泰晤士河以北约 500m(图 1.1)。该项目的首席建筑师是 Denton Corker Marshall (DCM),与 Mott MacDonald 合作担任幕墙顾问和 Waterman Building Services (WBS)。该项目的玻璃供应商是 Guardian Glass 和 Interpane。

拟建的立面主要是从地板到天花板的幕墙玻璃,环绕着建筑的三个侧面,创造了一个轻盈、明亮、理想的现代办公环境和方案的外观(图 1.2 和 1.3)。地面和上层 3 层从主立面线向后退,并受益于向东和西添加梯田(图 1.4)。9-11 层的建筑意图与主层 2-8 具有不同的视觉外观,因此深灰色的上层看起来是从一个整体块中凿出来的。

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图 1.2 和 1.3。3 侧的轻质覆层包装在视觉上将建筑物从法灵顿街周围连接到舰队广场(伦敦丹顿科克马歇尔)。

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图 1.4。上层从主立面线向后退,以创建适合场地位置的露台和建筑模型(伦敦丹顿科克马歇尔)。

二. 玻璃层压

用于案例研究的建议系统都在至少一片叶子上采用层压玻璃窗(图 2.1)。此选项提供比防碎膜 (ASF) 和防爆网帘 (BBNC)1 更好的防爆性,但需将合适的框架固定到相邻结构中(图 2.2)。

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图 2.1:夹层玻璃堆积的图像。左:第 02 – 08 层。右:第 1、09-11 层(莫特麦克唐纳)

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图 2.2:DGU 竖框连接(莫特麦克唐纳)。

三. 太阳能性能要求

现代办公场所需要高质量的日光水平,以创造令人愉悦的视觉环境,从而带来幸福感。然而,可见光传输必须与太阳热量增加相平衡。

具有高比例玻璃的外墙需要仔细考虑,以实现玻璃性能的正确平衡。

需要强烈考虑控制太阳能得热和日光眩光控制。该项目所需的外墙 g 值由建筑服务工程师确定,这符合英国办公室 (BCO) 2014 年规范。BCO 对采光的要求规定了 2% 到 5% 之间的日光系数 (DF)。

规定的立面 g 值(表 3.1)为 0.15。对于没有拱肩的全玻璃级别 02-08,玻璃的合成 g 值也是 0.15。09-11 层包括绝缘拱肩面板;因此,玻璃的合成 g 值为 0.20。

需要选择达到所需 g 值并仍能提供足够水平的光通过外墙的玻璃(透光率 - VLT)。这被称为“高选择性玻璃(VLT/g 值)”。下图(图 3.1)显示了目前市场上可用的玻璃类型(色点)的 g 值与透光率之间的关系。当玻璃 g 值降低时,透射的可见光量也降低。可以看出,对于某个 g 值,可能有几种具有不同透光率的玻璃可用,反之亦然。

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图 3.1:可见光透射率与太阳能透射率和反射率 (Mott MacDonald)。

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表 3.1。最大 g 值要求

高选择性玻璃(VLT/g 值)。

为了实现如此低的 g 值,同时仍然允许相对较大比例的 VLT,考虑了高选择性玻璃。很明显,仅使用玻璃涂层/色调实现 0.15 的 g 值将导致大约 25% 或更低的透光率(图 3.1)。

这对于办公环境来说被认为太暗了,并且会大大减少居住者与外界的联系。

一种方法是选择允许大约 50% VLT 的高选择性玻璃。如果选择性至少为 2,这将导致 g 值接近 0.25。将研究在玻璃中添加陶瓷玻璃料以将 g 值降低至 0.15,并且,虽然预期玻璃料密度会很高,但可以控制其在玻璃上的位置,以允许玻璃的视觉区域保持玻璃料免费,因此仍然可以实现清晰的视图和相对较高的 VLT。

四. 玻璃涂层

对英国几家主要玻璃供应商的高性能双/三银玻璃涂层进行了调查。进一步研究的三种玻璃涂层是:Guardian SNx 50/233、Interpane Ipasol 50/274 和 Pilkington Suncool 50/255(表 4.1)。

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表 4.1:来自三个玻璃供应商的高选择性玻璃(Mott Macdonald 研究)

陶瓷熔块

陶瓷熔块是降低 g 值的一种相对简单且经济的解决方案,它的优点是密度可以在整个面板上变化,因此视觉区域可以保持相对清晰。

熔块颜色涉及架构和性能。白色玻璃料成为外墙更引人注目的特征,可以定义建筑。而灰色玻璃料是一种更微妙的添加物,但也会使釉面外墙的外观变得暗淡。

从性能的角度来看,在减少太阳能热增益方面,灰色玻璃料比白色玻璃料具有更高的性能,因为深色玻璃料吸收更高比例的热量并将其向外辐射。

IGU 内玻璃料的表面位置也会影响美观和性能;为了使熔块最有效地减少太阳能增益,它应该位于双层玻璃单元的外叶上。

下表(表 4.2)显示了三个玻璃供应商为达到所需的 0.15 g 值所需的白色玻璃料和灰色玻璃料的密度。

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表 4.2:玻璃选项的比较研究(莫特麦克唐纳)

五. 制造商的限制

实现 U 值

通过在 Guardian 玻璃上应用 35% 的陶瓷熔块,可以达到 0.15 g 值的要求。Interpane 和 Pilkington 玻璃对达到 0.15 g 值的玻璃料要求要高得多,为 50%,但它们不满足最低 32% 的透光率要求。

涂装位置

熔结和阳光控制涂层在外叶上最有效。Pilkington 和 Interpane 可以生产在同一表面(表面#2)上同时具有熔块和阳光控制涂层的单片玻璃。然而,Guardian 不建议在其 SNx 50/23 涂层的同一表面上使用玻璃料;他们需要在外叶上采用层压结构,#2 表面有玻璃料,#4 表面有三重银太阳能涂层。

审美限制

建筑师需要在 02-08 级使用灰色硅胶,这会带来更整体的外观,但 Guardian Glass 由于制造限制无法制造灰色硅胶粘合剂。

六. 立面解决方案选项

由于在实现所需 g 值方面存在制造限制,因此探索了其他设计解决方案(图 6.1),通过在外部窗格配置中添加拱肩(选项 C 和 D,图 6.1)来降低外墙玻璃料的百分比。对附加拱肩的研究(图 6.2)表明,由于太阳辐射不再穿过拱肩区域,玻璃本身不必达到相同的水平。因此,立面的 g 值可以从 0.15 放宽到 0.20,因为建议的玻璃现在是 80% 而不是 100%。如图 6.2 所示,通过加入 20% 的拱肩,可以将白色玻璃料减少到更合理的水平,并且可以提高透光率。

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图 6.1:外墙研究选项(莫特麦克唐纳)。

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图 6.2:幕墙单元配置选项(莫特麦克唐纳)

如下图 6.3 所示,包括拱肩在内的窗格选项对 L 部分要求具有更好的热性能,有助于实现目标 BREEAM 优秀评级并改善基本声学性能方案。

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图 6.3:立面研究选项性能(莫特麦克唐纳)

七. 结论/玻璃性能总结

包括拱肩而不是 100% 玻璃的决定在各个方面提供了更好的性能。选择了两种玻璃类型(表 7.1),因为它们在制造限制方面具有最佳性能。如果不包含降低整体 g 值目标的拱肩,则不可能实现合理的熔块水平。Guardian 的玻璃被选择用于立面的黑色熔块区域,只是因为它的 g 值低。立面的白色熔块区域被指定给 Interpane。

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表 7.1:最终热性能(Mott MacDonald)

最终熔块模式选择

建筑师进行了各种研究,并对这些研究进行了测试,以了解哪些被认为是最容易出租的。级别 00、01、09-11 上熔块图案的最终选择是黑色、6mm 垂直条纹,在低级别具有 6mm 间距,覆盖率为 5%(图 7.1)。在 02-08 级上,选择覆盖率为 15% 的白色 2 毫米点熔块是最合适的(图 7.2)。

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图 7.1:5% 熔块的玻璃样品,5 毫米垂直黑色条纹。守护者 SNX 50/23。(丹顿·科克·马歇尔,伦敦)

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图 7.2:7.5% 熔块的玻璃样品,2 毫米白点 + 灰色边缘 Stopray Ultraselect 50. Interpane。(丹顿·科克·马歇尔,伦敦)

致谢:

特别感谢克莱夫·阿特金森 (Clive Atkinson) 对本文的撰写和支持,以及建筑师的合作。

参考:

[1] CPNI
[2] BCO Guide to Specification 2014
[3] Guardian Glass, Sunguard Extra Selective SNX 50/23 Datsheet
[4] Interpane, Ipasol 50/27 Datasheet
[5] Pilkington, Suncool 50/25 Datasheet

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