现状与解决方案：ETFE设计与施工——现代建筑的先进材料解决方案
ETFE（乙烯-四氟乙烯共聚物）材料最早于 20 世纪 70 年代由 杜邦 作为一种轻质耐热的航空航天材料。2001年，这种材料正式作为建筑材料亮相，应用于英国康沃尔郡的大型伊甸园项目。设计咨询单位 奥雅纳 ETFE 之所以被选中，是因为它能够抵御外部天气影响，并且具有透明透光的特性，尤其适合室内植被。尤其值得一提的是，ETFE 上的图案印刷技术可以根据项目需求控制光照区域，为不同气候条件下的透光应用带来巨大优势。
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技术需求分析和解决方案背景
在现代建筑中，尤其是在大型项目或需要高透明度的项目中，玻璃等传统材料往往在重量、成本和最佳隔热性能方面面临限制。这些项目需要一种不仅轻巧耐用，而且能够灵活控制光线和温度、环保且易于维护的围护结构解决方案。其他挑战包括抗自然灾害（地震、火灾）、防污和材料寿命。将技术融入维护和运营也是确保最佳性能和安全性的重要要求。
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技术解决方案
ETFE 设计和施工提供了全面而灵活的解决方案，满足了现代建筑的严格技术要求。
ETFE材料特性
与传统塑料材料不同，ETFE 材料因其在恶劣天气条件下的卓越耐用性和完全可回收性而脱颖而出。由于其重量轻，使用 ETFE 材料可显著节省生产和运输过程中的运营成本和能源。ETFE 材料具有良好的弹性，即使在地震等自然灾害中也能有效发挥作用，并且在发生火灾时能够自熄。ETFE 材料表面非常光滑，可防止灰尘粘附，并减少维护和保养需求。这使得它非常适合应用于学校、体育场馆、体育设施等长期建筑结构，以及对建筑要求较高的建筑。
印染技术
ETFE 打印技术非常先进，拥有丰富的图案，可以丰富材料质感并控制入射光量。制造商提供 20 多种标准 ETFE 图案，如果材料量足够大，还可以根据项目的具体要求进行打印。ETFE 材料还提供基本配色方案。制造过程中的表面处理可以改变薄膜的属性，从而控制光线透射，打造出适合活动场所的反光背景。辐射处理还可以降低穿透薄膜的红外线和紫外线水平，有助于降低建筑能耗。
绝缘和透明度参数
在ETFE的设计和建造中，单层结构的U值约为$5.6 \text{ W}/\text{m}^2\text{K}$。标准三层密封结构的U值可达$1.96 \text{ W}/\text{mK}$，优于三层玻璃。ETFE屋顶的气垫隔热性能可以通过增加更多层ETFE（最多五层）或在膜上涂覆专用化合物来提高。ETFE的透明度与玻璃相当，能够透射所有直接吸收光（$380-780\text{nm}$）。单层ETFE屋顶的透光率约为$85\%$，多层ETFE的透光率会降低。这种材料还具有非常好的紫外线透射率（$320-380\text{nm}$）（约$83-88\%$），有助于ETFE屋顶下的植被和植物茁壮成长。
ETFE 屋顶的 G 值（太阳透射率）可低至 $0.48$（双玻系统，顶面为烧结玻璃）或 $0.35$（三玻系统），而标准玻璃的 G 值约为 $0.88$。需要注意的是，G 值取决于屋顶的形状和位置，必须根据具体项目进行计算。
保存工艺及操作设备
单层ETFE篷房维护简单，维护频率低。气垫式ETFE篷房的气垫和气量大约每6个月需要维护一次。维护检查包括确定损坏原因、变形原因，检查焊缝、通风系统和充气设备（包括过滤器和操作调整）。穿孔和撕裂的修补可以在现场使用补丁或更换单个气垫进行。维护人员使用绳索作业技术，并遵守相关规定。 伊拉塔.
ETFE 屋顶气垫系统由配备两个电动风扇的空气处理机组持续充气，能耗极低。先进的控制系统可监控性能、压力、天气状况、温度、湿度和任何故障。该系统可远程访问，诊断和调整性能，自动补偿故障并发出自动警报。如果发生电源故障，气垫系统将通过止回阀维持 3 至 6 小时的压力，建议使用备用发电机或电缆扎带系统。
消防安全与环保
ETFE 是一种低可燃性材料 ($270^\circ C$)，具有自熄性。发生火灾时，热烟会导致膜材软化、破裂并收缩，远离火源，从而实现自然通风，不会产生熔融液滴或烟雾。ETFE 经过广泛测试，符合 DIN 4102 B1、EN 13501-1 B-s1、d0、NFPA 701 等防火标准。
ETFE 是《蒙特利尔议定书》认可的二级材料，易于回收，使用寿命超过 50 年，不会因紫外线、阳光或污染而降解。生产过程中产生的剩余材料可以有效回收利用。其重量轻，易于运输，从而降低成本。由于其不粘特性，清洁和维护所需的化学品较少，更加环保。
排水因素
所有ETFE结构均采用弧度设计，以确保雨水不会积聚，并引导至屋檐，最终流入主檐槽系统。檐槽并非标配，但可根据需要加装。
影响的问题
鸟类是造成ETFE屋顶气垫层出现小孔的最大威胁。然而，由于监控系统会自动调节压力，因此这并不会影响整个气垫层的稳定性。作为预防措施，所有ETFE屋顶结构都安装了防鸟索，以防止鸟类栖息在结构框架上。
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结果与效果评估
ETFE 的设计和施工解决方案彻底改变了现代建筑，赋予建筑高透明度、轻质和卓越的能源效率。其控制光线和温度的能力、长达 50 年的使用寿命以及自清洁和环保的特性，使 ETFE 成为托儿所（伊甸园项目）、体育场馆以及建筑要求极高的建筑等复杂项目的最佳选择。其空气泵送系统和智能控制确保即使在恶劣条件下也能稳定安全地运行。防火和易于维修的特性也有助于提高安全性并降低运营成本，使 ETFE 成为一种可持续、高效且外观独特的建筑材料，适用于任何建筑要求高或需要最佳透光材料替代玻璃的项目。
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