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技術專題

U型玻璃設計師手冊

2018-04-13

來自美國的“30X40工作室”的Eric從設計師的角度看U型玻璃,詳述U型玻璃的特點以及設計中的常見問題。


引言

商業和工業項目通常都能夠為家裝設計提供很多素材,尤其是材料方面的素材。U型玻璃就是一種很好的材料。這種材料很堅固,并且能夠為家裝設計帶來柔和的光線和舒適的感覺。與傳統的平板比較起來,U型玻璃外觀簡潔美觀。然而它潛在的復雜性可以在設計上帶來各種變化。
 

U型玻璃介紹

U型玻璃源于歐洲,在過去的30年已廣泛的應用于商業建筑。總的來說,這種一種立體的、熔鑄成型、透明的條狀材料,因為截面類似英文字母“U”而得名。在建筑術語上,稱之為槽型。在同時需要自然的散射光和保證室內隱私的場合,是U型玻璃最典型的應用。
 

U型玻璃尺寸規格與安裝結構

 玻璃的槽寬一般在22-50cm,6cm深,高度可達到7m。玻璃不需要額外的水平支撐,就可以承受自身的重量。U型玻璃一般是水平安裝。條狀的玻璃會給外立面一種燈芯絨布料或者細條紋布料的效果。與傳統的浮法玻璃不一樣,U型玻璃在外立面內部構建了一個隔層,這是加入隔熱材料的理想結構。
U型玻璃尺寸,U型玻璃規格
 

U型玻璃成分

基本成分是石灰石、純堿和石英砂,但是跟其他大部分玻璃不一樣,U型玻璃的成分中還含有回收的玻璃。實際上,60%的原材料來自回收料。有一些來自終端用戶的廢品回收,有一些來自U型玻璃的生產廠家。U型玻璃是原材料經過一個特殊的玻璃窯爐熔化后,抽拉出一條7mm厚的帶狀熔化玻璃而生產出來的,然后再經過冷卻,并小心的切割成客戶所需要的長度。
 U型玻璃成分

U型玻璃應用

在U型玻璃的眾多應用中,最典型的應用就是同時需要自然光照和隱私的場合。例如:需要隱私又想得到自然光照的沐浴空間、工作區域、書房或者工作室,等等這些需要散射光的空間。
  1. 藝術展示和畫館:U型玻璃的UV紫外線鍍膜,可以讓自然光和藝術品共處。
  2. 地標性建筑同時需要大量光照和美觀
  3. 需要太陽光加熱的裝飾墻
  4. 欄桿、隔斷和屏風
  5. 以及任何需要散射的、無眩光的空間
 

博物館級的日光

基于它的制造工藝,半透明的U型玻璃為室內空間提供了均勻分布的散射光,而不會帶來陰影區或者亮區。實際上,Steven Hall之所以在堪薩斯市的尼爾森阿特金斯藝術博物館選擇使用U型玻璃,主要的原因就是因為U型玻璃的光照特性。博物館的外立面幾乎全部選用U型玻璃。Hal他創構建一些列的透鏡,從而讓日光可以進入一些陰暗的角落。在外墻的U型玻璃上經過特殊處理,可以防止有害的UV紫外線進入室內,并且保證了均勻的散射光可以自然的照亮藝術品。這種無眩光的自然光線還特別適合應用在家庭住所
 

U型玻璃外部安裝

因為這是一種靈活的材料,U型玻璃室內室外均可使用。對于外部使用,典型的安裝是一面朝內一面朝外雙層對扣安裝。一般的平板玻璃安裝的瓶頸是玻璃尺寸和跨度,而U型玻璃由于自身結構的特點,不受這些因素限制。U型玻璃在垂直安裝的場合可以高達7m,這比一般的2層樓還要高。水平安裝可以無間斷的寬達500英尺。U型玻璃甚至可以讓整座建筑物的外墻都由玻璃構建。對于外部安裝,U型玻璃的邊緣通過鋁合金或者鋼鐵邊框嵌入到建筑上。
建筑行業一般稱之為鋪面系統或者幕墻系統??蚣苡糜詮潭úA媳咴?、下邊緣以及兩側??蚣艿淖饔檬欠樂褂晁肭?,并且將之引導到外墻。

U型玻璃安裝圖

 
對于水平安裝來說,只要玻璃選型適當。則可以以獨特的方式捕獲陽光。其中一家U型玻璃供應商開發了一種叫做“棱鏡太陽”的產品,上面有很深的V型棱鏡凹槽,凹槽的角度設計的剛好可以讓冬天的低角度太陽輻射進入建筑。同時,可以阻隔夏天高角度太陽光線。
U型玻璃水平安裝

 
一般的標準玻璃的隔熱系數比較低,一般R值在2左右。因此對于所有外墻玻璃來說提升熱力學特性是很有必要的。有幾種方法可以實現,在玻璃表層鍍膜是一種很好的方法。選用鍍膜玻璃,可以達到不同的效果。既可以把熱量反射回建筑物內,也可以減少建筑物因為吸收太陽光而產生的熱量。半透明的玻璃本身就具有遮擋的效果。它可以減少午后太陽進入建筑物的強度。
 
提升熱力學特性的另外一個更有效的方法是在U型玻璃之間加裝一種半透明的散射光隔熱材料。通過這種方式,R值可以達到5。這種材料還能輔助光線散射、限制熱傳導、限制聲音傳導并且減緩水汽傳導。
 U型玻璃隔熱系數

U型玻璃內部安裝

可以承受自重的槽型條狀特性意味著——這種玻璃在室內應用中可具有豐富的表達力。多種可選的表面花紋和顏色,使U玻成為體驗式室內設計的理想素材。

這個空間的U型玻璃透明垂直安裝,用于隔斷樓梯。無論換成其它任何玻璃安裝都需要中間有支撐結構從中間截斷,但是槽型的結構加之玻璃的厚度卻可以無邊框安裝。
 
隔熱材料可以用于室內的雙片安裝中,從而增加玻璃隔墻的隔音性和散射性。
 
這里自立的隔斷,把沐浴區域跟盥洗臺隔開。U型玻璃不需要特別的表面處理,只需要為浴室使用而鋼化就可以了。
U型玻璃浴室隔斷
 
內部的隔斷讓我們可以重新思考玻璃材質的隔斷、一直以來玻璃都被認為是一種平面材料,而曲面安裝都不會被考慮在內。U型玻璃單片寬度小,因此玻璃之間可以互扣并且順延這曲面排布。U型玻璃的上花紋隨視角的變化很細微,但是很微妙,因此玻璃如果用作樓梯扶手的場合。當行人經過時,玻璃紋理會發生變化。
 

U型玻璃顏色

為了幫助玻璃降低熔點,標準的玻璃含有鐵,這同時也給玻璃帶來了綠色。如果你再希望使用透明無色的玻璃,你可以要求使用低鐵玻璃。在需要顏色控制項目,你也可以考慮著色玻璃。
 

U型玻璃花紋

每個廠家都提供幾種花紋可供選擇,他們都有自己命名體系。標準的花紋一般都是凹凸或者橘子皮的表面。 
  1. 布紋:像網格的形狀。
  2. 細條紋:細條紋的形狀。
  3. 大條紋:具有圓角的大條形。
  4. 無花紋:因為玻璃是熔鑄而不是浮法玻璃,所以它不會完全透明。
  5. 噴砂:表面呈霧狀,散射性更高。玻璃的透明度可以通過噴砂來控制,酸蝕是一個比噴砂經濟的選擇,而效果類似。
U型玻璃花紋——標準花紋  U型玻璃花紋
U型玻璃花紋——無花紋  U型玻璃花紋——噴砂

 

U型玻璃可持續

生產標準的玻璃本身是一個高度耗能的工藝,但是如果使用碎玻璃作為原材料,跟使用原材料比,只會消耗一半的能源。U型玻璃含有60%回收料,其中20%來自工廠的廢料,40%來自消費端的回收。U型玻璃在幾個方面對環境有貢獻:因為它的高回收利用率和對日光的利用。需要提到的是,U型玻璃的工廠位于歐洲,這意味著,把玻璃運到歐洲之外(這里指美國)會增加對本身就很高的碳足跡。
U型玻璃碳足跡
 

U型玻璃太陽熱增益

除了玻璃自身,在設計時還需要為太陽熱增益計劃好。在北半球,朝南面和朝西面可能會過熱,內部和外部的遮陽設施以及適當的通風系統需要進行考慮。
U型玻璃太陽熱增益
 

風暴

對于風暴易發的區域,皮爾金頓提供了風暴等級的玻璃安裝系統。
皮爾金頓鋼化玻璃
 

U型玻璃風載

對于玻璃的跨度和相關的風載需要單獨考慮,需要最好找一個好的工程師來協助你的設計。
U型玻璃風載
 

U型玻璃價格

基于廣泛的可選性,和配置,造價很難量化。一個較好的估價是:比普通墻體高出20%造價。雙層的鋼化外墻系統材料造價在65-75美金/平方尺寸(5100元/平方米)。單層的U型玻璃幕墻造價是雙層的一半。當然,最終造價還是要看最后的配置。增加隔熱材料需要另外的14~20美金/平方(1300元/平方米)。
 
這當然不是裝飾家庭外墻的最便宜方案,但是這些前期的直出可以被其它因素抵消,比如說增加的光照可以減少人工光照的投入。更不用說自然光照在生活中帶來的無形的好處了。因為玻璃自身的散射特點,它還能減少窗簾、遮擋的需求。玻璃外墻意味著基本不需要維護花銷
 

美國U型玻璃廠家

在美國有兩家主要的分銷商。Bendheim墻體系統:分銷Lamberts公司的Linit玻璃。TGP:分銷皮爾金頓的Profilit玻璃。每個廠家都有自己一套玻璃安裝系統把玻璃固定在框架內,也擁有自己的表面處理、顏色和花紋。
 
就像我之前提及到的一樣,這種材料在歐洲有超過30年的生產史,這些廠家有專業的知識和經驗來幫助你作出最好的設計。
 
他們在美國有庫存,但是特殊的訂單需要一個更長的交期,一般來說12周或者更長。




 

U型玻璃優點

  1. 自然光:它減少了人工光照
  2. 隱私:讓光線透入隱私空間
  3. 結構:自立、無間斷的跨度,沒有支撐打斷
  4. R值:只要使用了正確的鍍膜和隔熱材料,R值比一般玻璃高得多
  5. 基本不需要維護
 

U型玻璃缺點

  1. 造價高,比一般墻體造價高出20%,
  2. 比一般墻體的隔熱性差
  3. 碳足跡比較大因為要從歐洲運輸到美國
  4. 制造過程中能耗高
  5. 太陽熱增益管理—對于大面積使用需要小心設計