前言
隨著低碳生活的要求,建筑安全與節能被擺在建筑設計與材料選取的首要地位。外圍護結構中玻璃幕墻的采用,即給建筑帶來豐富多彩的外觀美學形象,又大大提高了建筑內的自然采光。然而不可避免的帶來了建筑安全與太陽熱增或建筑保溫的問題。尤其是公共建筑玻璃材料的大量采用,這些問題也越來越多地給建筑設計與選材帶來新課題。大量不符合今日新要求的既有建筑如何改造,按什麼標準改造,不久前建設部新公布的“公共建筑節能改造技術規范”JGJ176-2009 給出了答案,其中指出建筑窗膜是改造不合格玻璃幕墻以提高其安全性和熱工性能的標準方法之一。本文就是針對當前建筑玻璃幕墻安全與節能改造時的內貼與外貼選取試圖給出有益的答案。
1 內貼膜與外貼膜的結構
建筑玻璃貼膜一般采取內貼方式。這是出于窗膜耐久耐候長期使用的考慮。當前市場上經長期使用考驗,有標準測試結果可依的質保期為十年。最高使用期為18-25年。這也就是說當前窗膜技術可以在建筑外窗玻璃的內側貼膜時,在一般使用情況下十年內不會產生影響視覺效果的起泡、開邊、裂紋、褪色以及熱工性能的降低。那些銷售或施工單位承諾的商業性非技術質保不在本文討論之內。這是由窗膜采用的聚酯材料,粘合劑,功能層組成及防紫外抗老化結構決定的。當前市場上多數窗膜屬于內貼膜。
由于內貼窗膜面向太陽的第一層為壓敏膠層,也是整個窗膜防止陽光紫外照射引起聚酯材料老化的重要保護層,所以抗紫外材料均置于膠層中。正規窗膜紫外穿透(ISO9050)不大于1%,也就是窗膜市場上常常宣稱的抗紫外達到99%。
但在許多情況下,由于施工位置或場地限制無法在玻璃內面貼膜,或雙層中空玻璃需要外層玻璃提高安全性及獲得更好的熱工特性,這時必須采用外貼模式。這就必須在提高玻璃性能和犧牲部分耐久性要求中取得平衡。當窗膜裝貼于外窗外側面時,它們與建筑外環境直接接觸,陽光直射,雨水浸泡使窗膜片基聚酯老化和功能層氧化失效,從而降低了窗膜的使用年限。為了延長窗膜使用年限,目前技術上采取了改換防紫外層位置,防紫外材料從膠層中置換到接觸陽光的第一層。
2 內貼與外貼膜的正確使用
同時提高壓敏膠的結合力。采用耐候性更強的聚酯片基技術也在研究中。將內貼膜直接施工到玻璃外側,由于完全沒有紫外防護層阻擋太陽紫外射入聚酯片基中,片基將會迅速老化分解,一般在不到一年時間內就會變成鱗硝灰狀 ;膠層失效,膜層也會翹起,翻邊。
就目前技術采用了優質聚酯片基,粘結力更強的壓敏膠層,最外抗刮花層含有防紫外添加劑的外貼窗膜,五年之內是不會產生上圖案例中的嚴重損傷。但由于外貼膜壽命與使用環境密切相關,生產廠家均不對水平天頂玻璃外貼膜給予質保承諾;對鉛直立面玻璃外貼膜可能給予2年品質保證。經銷商或工程承包商一般會給予五年質保,其含義為在給定期限內不會發生像內貼膜外貼那樣的大面積破壞,即使有局部損傷,可以免費修復。由于外貼技術仍在發展中,制造更多品種,耐候性更好的外貼窗膜是所有窗膜廠家面臨的新挑戰,新機遇。
3 內貼膜與外貼膜的判別
目前辨別內貼與外貼窗膜的簡單方法是考察紫外阻擋層的位置。測量窗膜在用除膠劑去除壓敏膠層前后的紫外透射比(280-380nm)按照ISO9050標準計算結果進行比對,就可知道紫外阻擋層是在壓敏膠層(內貼膜)還是在其他更外層中(外貼膜)。我們測量了幾個品牌的內貼安全防爆膜,表1顯示除去膠層后紫外阻隔作用幾乎完全消失。隔熱膜由于功能層仍具有一定紫外阻隔作用,不會像高度透明的安全防爆膜那樣除去壓敏膠后紫外透射達到80%以上,但也可看出內貼膜從原有的0.5%提高到了20%(對03膜),從1.5%提高到27%(對05膜);而同樣功能的外貼膜仍然保持在1.0%(對5膜),2.5%(對07膜)和3.5%(對02膜)的低水平。
換一種說法,因為內貼膜防紫外層在壓敏膠,當膠層被去除后,紫外透射比恢復到聚脂膜及功能層自身的透射。表1中可看出01,03安全膜除膠后紫外透射恢復到聚脂膜自身的80%。說明01,03膜紫外阻擋能力主要來自于壓敏膠層(紫外阻隔率約為98%)。04,06內貼膜也可看出除膠后紫外透射比與其金屬鍍膜功能層性能接近,紫外透射比分別提高了40和18倍。而相應外貼膜02,05,07只提高了1-2倍,仍能保持良好的抗紫外性(95%以上)。
從以上有限的數據,可以看出外貼膜除去壓敏膠層仍能保持足夠好的紫外阻隔性能(紫外阻隔大于95%)。而內貼膜除膠后,紫外阻隔接近其片基和功能層特性。
當然若能分離防刮花層和功能層從而區分出紫外阻隔作用來自最外層還是較里面的功能層更好,但這樣處理是很困難的。一般判斷采用簡單的去除壓敏膠層就可清楚地看出是內貼用膜還是外貼用了。
4 外貼膜的應用
什麼情況下需要采用外貼窗膜呢?
4.1 內貼施工難度太高的天頂玻璃。這是最常見的要求外貼處理的情況。大型建筑中廳,購物中心采光頂等一般距地面10米以上,這時不可能從地面搭建腳手架直達天頂;或因跨度太大,搭建成本過高;或因玻璃頂下部支撐結構及裝飾結構復雜。。。無法采用內貼膜從內部施工。這時采用外貼膜,從建筑外部,天頂平臺施工簡單易行。這時就需要采用外貼膜。
4.2 玻璃熱炸裂危險高的玻璃幕墻。例如嚴寒地區內外溫差很大,中空玻璃結構熱炸裂危險很高,采用內貼窗膜可能加劇內外玻璃溫差,提高了玻璃炸裂的可能性;部分陰影下的玻璃吸收太陽熱不均勻,內貼吸熱窗膜會大大提高玻璃的熱炸裂;15mm以上厚度過大的玻璃也屬于熱炸裂幾率高的情形,內貼膜的采用需要很謹慎。這時采用外貼膜,太陽熱量從窗膜表面就被反射出去,降低了玻璃受熱不均引起熱炸裂的可能。
4.3 改造多層玻璃外層安全性。高層建筑中空玻璃若沒有按照標準采用夾膠玻璃,在進行安全性改造時就要求將安全防爆膜貼于玻璃外表面。這時必須采用專供外貼用的安全膜。
4.4 建筑外立面玻璃可見光反射超標。國標(GB/T18091-2000)規定,玻璃幕墻反射比不得大于30%;城市主干道兩側20m以下,其余路段10m以下玻璃幕墻不大于16%。此外12%以上反光比在住宅小區也足以引起影響居住舒適度的光污染。對于超標的建筑更換玻璃品種常常無法實現,外貼低反光窗膜。是一可行的辦法。
4.5 要求更高節能效果的中空玻璃結構。由于窗膜都有一定的熱反射或熱吸收,在主要考慮夏季遮陽效果時,隔熱膜貼在外面宜于散熱,傳入室內熱能更少,從而得到更低的遮陽系數。表2是同種窗膜內外貼所得熱工參數比對(玻璃采用6/12/6透明玻璃)。
當然目前多數高品質隔熱膜都還沒有供外貼使用的產品,因此為了達到更好節能效果可以考慮將窗膜貼于中空玻璃第二表面,這樣既可以達到更高熱工性能,又避開了外貼膜耐候性不夠的困境。一些玻璃制造廠已在試制貼膜中空玻璃。一些窗膜廠商也正在研究開發供外貼使用的高品質外貼隔熱膜。
4結語
外貼窗膜要求具有更高的抗紫外性,更好的耐候性。目前技術還不夠成熟,可選的產品不多。但隨著其應用的廣泛,市場的擴大,必將有更多的廠家投入研究與開發。