通風(fēng)式雙層幕墻應(yīng)用技術(shù)

　　摘要:本文主要介紹通風(fēng)式雙層幕墻的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、應(yīng)用案例與反饋等。

　　關(guān)鍵詞:通風(fēng)式雙層幕墻、內(nèi)通風(fēng)、外通風(fēng)、環(huán)保與節(jié)能、智能幕墻

【專家檔案】

　　專家姓名：花定興 中國門窗幕墻網(wǎng) 專家組專家

　　技術(shù)職稱：高級工程師及教授　專長：大型空間建筑幕墻復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)、索結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計、復(fù)雜的幕墻結(jié)構(gòu)與主體建筑結(jié)構(gòu)的力學(xué)關(guān)系原理分析。

　　1.雙層幕墻概述

　　1.1雙層幕墻的主要功能及工作原理

　　1.1.1雙層幕墻的概念與分類

　　雙層幕墻又稱熱通道幕墻、氣循環(huán)幕墻、呼吸式幕墻等，是由外層幕墻、熱通道(空氣間層)和內(nèi)層幕墻(或門、窗)共同組成，且熱通道內(nèi)能形成空氣有序流動的建筑幕墻。

　　雙層幕墻是一種新型的節(jié)能環(huán)保幕墻，是幕墻技術(shù)的新發(fā)展。根據(jù)熱通道幕墻的空氣流循環(huán)方式，可將其分為“封閉式內(nèi)通風(fēng)體系”和可自然通風(fēng)的“敞開式外通風(fēng)體系”的兩種類型。

1.1.2雙層幕墻的工作原理

　　內(nèi)通風(fēng)雙層幕墻其外層玻璃幕墻一般為全封閉，內(nèi)層玻璃幕墻下部設(shè)有通風(fēng)口，熱通道與室內(nèi)吊頂內(nèi)暖通系統(tǒng)抽風(fēng)管相通，室內(nèi)空氣通過通風(fēng)口進(jìn)入熱通道，通過強(qiáng)制性空氣流動循環(huán)，使內(nèi)側(cè)幕墻表面溫度達(dá)到或接近室內(nèi)溫度，從而在靠近玻璃幕墻附近區(qū)域形成良好的工作環(huán)境。這就大大節(jié)省了取暖和制冷的能源消耗，達(dá)到節(jié)能效果。同時通道內(nèi)可設(shè)置可調(diào)控的百頁簾或垂簾，以有效地調(diào)節(jié)日照遮陽。

　　聯(lián)合幕墻論壇外通風(fēng)雙層幕墻則是在外層玻璃幕墻上下兩端設(shè)有進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)裝置，與熱通道相連。冬天時關(guān)閉進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)口，由于陽光的照射，熱通道內(nèi)空氣溫度像一個溫室，可以提高內(nèi)側(cè)幕墻的外表面溫度，減少建筑物采暖運(yùn)行費用。夏天熱通道內(nèi)溫度升高，這時打開熱通道上下兩端的進(jìn)排風(fēng)口，在熱通道內(nèi)由于“煙囪”效應(yīng)產(chǎn)生氣流，氣流運(yùn)動帶走通道內(nèi)的熱量，降低內(nèi)側(cè)幕墻外表面溫度，減少空調(diào)負(fù)荷，節(jié)省能源。通過通道內(nèi)上下兩端進(jìn)排風(fēng)口的調(diào)節(jié)在通道內(nèi)形成負(fù)壓，利用室內(nèi)兩則幕墻的壓差和開啟扇就可以在建筑物內(nèi)形成氣流，進(jìn)行通風(fēng)換氣。這樣，通過對太陽輻射的有效利用，就可以顯著的節(jié)省能源。

　　1.1.3雙層幕墻的主要功能

　　雙層幕墻的主要功能如下:可以充分的利用太陽能;保障良好的通風(fēng)效果;提高隔音能力;降低空調(diào)使用率;減少風(fēng)及惡劣氣候的影響;提供良好的工作居住環(huán)境。

　　1.2雙層幕墻的結(jié)構(gòu)特點

　　1.2.1內(nèi)通風(fēng)雙層幕墻的結(jié)構(gòu)特點

　　內(nèi)層幕墻可采用普通幕墻或鋁合金窗，外層幕墻可采用隔熱明框幕墻或者采用隔熱單元幕墻。一般外層玻璃選用中空鋼化玻璃，內(nèi)層玻璃選擇普通單片鋼化玻璃。外層幕墻完全封閉，空氣流動在室內(nèi)和熱通道間進(jìn)行。內(nèi)、外層幕墻間熱通道的寬度較窄，一般為120mm～300mm。需要借助于專門的設(shè)備完成空氣的流動，運(yùn)行成本較高。需要增設(shè)自然空氣進(jìn)入窗。便于清洗雙層玻璃之間的灰塵。使用材料較少，因此成本較低。但需用電力驅(qū)動抽風(fēng)，它比外通風(fēng)結(jié)構(gòu)節(jié)能率低一些。可根據(jù)需要在熱通道內(nèi)設(shè)置可調(diào)控的鋁合金百葉窗或電動卷簾，有效地調(diào)節(jié)陽光照射。

　　1.2.2外通風(fēng)雙層幕墻的結(jié)構(gòu)特

　　內(nèi)層幕墻一般采用中空玻璃或者Low一E玻璃，型材為隔熱型材，外層幕墻則采用由單片玻璃制作的敞開式幕墻結(jié)構(gòu)。外通風(fēng)雙層幕墻可以完全靠自然通風(fēng)，不需要借助于專門的設(shè)備，維護(hù)和運(yùn)行費用較低，是目前應(yīng)用比較廣泛的雙層幕墻形式。外通風(fēng)雙層幕墻的進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口可以開啟和關(guān)閉，夏季時開啟進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口，熱空氣形成自下而上的空氣流動，帶走熱通道內(nèi)由于日照而產(chǎn)生的熱量，降低內(nèi)層幕墻的外表面溫度，減少了空調(diào)制冷的負(fù)荷，節(jié)約了能源，降低了能耗;冬季關(guān)閉進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口，熱通道因為陽光照射得以溫度升高而成為封閉溫室，提高了內(nèi)層幕墻的外表面溫度，起到保溫作用，減少了建筑物采暖的運(yùn)行費用。此外，外通風(fēng)雙層幕墻也可以根據(jù)需要而在熱通道內(nèi)設(shè)置可調(diào)控的鋁合金百葉窗簾或者電動卷簾，有效地調(diào)節(jié)陽光的照射。

　　1.3雙層幕墻的適用范圍

　　我國南方炎熱的夏季，人們希望室內(nèi)比較涼爽，建筑物的熱工設(shè)計追求冷房效果，以減少空調(diào)的制冷負(fù)擔(dān)，節(jié)約能源和運(yùn)行費用，人也感到自然、舒適。根據(jù)《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》，建筑的夏季防熱應(yīng)采取自然通風(fēng)，窗戶遮陽、圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱和環(huán)境綠化等綜合措施。雙層幕墻的夏季防熱設(shè)計，一方面采取遮陽的措施，以減少太陽光對室內(nèi)的短波輻射熱，另一方面采取隔熱措施，以減少室外對室內(nèi)的傳熱，同時達(dá)到節(jié)能和環(huán)保雙重作用。雙層幕墻的空氣通道中設(shè)置了遮陽百葉簾，若放下百葉簾并調(diào)節(jié)百葉片角度，即可改變百葉簾的遮陽系數(shù)或遮陽效果，從而達(dá)到既阻擋陽光直接射人室內(nèi)，又可滿足室內(nèi)采光要求，即使百葉片全關(guān)閉，由于百葉片特殊的材質(zhì)，人們在室內(nèi)也可朦朧地感覺到室外的景物，達(dá)到室內(nèi)滿意的光環(huán)境效果。同時，雙層幕墻上、下兩單元之間有水平向的隔離裝置，也起到“水平遮陽”的作用。

　　雙層幕墻的隔熱作用，主要是借助空氣通道中的“煙囪效應(yīng)”來實現(xiàn)的。當(dāng)外層幕墻的出風(fēng)口開啟，內(nèi)層幕墻換氣口關(guān)閉時，太陽光能透過外層幕墻的透明玻璃，加熱通道中的空氣。由于壓差作用，通道中的熱空氣上升，從出風(fēng)口排出，室外較低溫度的空氣從進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入補(bǔ)充，流動的空氣帶走通道中和內(nèi)層幕墻外表面的熱量，就減小了內(nèi)層幕墻里、外側(cè)表面間的溫度差，從而減少外側(cè)表面至里側(cè)表面的傳熱，起隔熱作用。若內(nèi)層幕墻玻璃采用中空玻璃或遮陽型LOW一E中空玻璃，還可進(jìn)一步降低里、外側(cè)間的傳熱。

　　在寒冷地區(qū)的冬季，外界氣溫很低，人們需要采取采暖供熱措施來提高室內(nèi)的溫度，并保持在人的舒適溫度18℃一27℃之間。建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工設(shè)計，追求“溫室效應(yīng)”，并使室內(nèi)熱量盡可能少地傳至室外，以減少室內(nèi)采暖供熱負(fù)荷，達(dá)到節(jié)能目的。傳統(tǒng)幕墻保溫設(shè)計，主要是采用中空玻璃，隔熱斷橋鋁型材，使用保溫材料，減少開啟扇面積，提高其密封性，降低空氣滲透熱損失等，總之是停留在消極設(shè)防的設(shè)計思想階段，這些方法的保溫作用有限，有的還有副作用。而雙層幕墻的保溫設(shè)計，主要是追求設(shè)計功能的主動性和積極性，變被動設(shè)防為主動利用太陽能源的設(shè)計思想，達(dá)到既保溫節(jié)能而又室內(nèi)環(huán)境得到保護(hù)的雙重效果。在冬季的冷夭，雙層幕墻的通道中的百葉簾收起，使陽光透過外層玻璃直接加熱通道中的空氣，由于出風(fēng)口關(guān)閉，通道中的熱空氣不能流出，內(nèi)層幕墻外表面的熱量也不能散發(fā)，這就降低了內(nèi)層幕墻里、外側(cè)間的溫度差，即減少室內(nèi)熱量通過幕墻向室外的傳播，減少采暖負(fù)荷，達(dá)到節(jié)約能源和減少運(yùn)行費用的目的。同時內(nèi)層幕墻玻璃若采用保溫型LOW一E中空玻璃，還可減少室內(nèi)傳向室外的遠(yuǎn)紅外長波熱輻射。

　　綜上所述，雙層幕墻同時具有夏季遮陽隔熱和冬季保溫、節(jié)能等功能，雙層幕墻既可用于夏熱冬暖的南方地區(qū)，又適用于嚴(yán)寒的北方地區(qū)。其中內(nèi)通風(fēng)雙層幕墻通常在冬季較為寒冷的地區(qū)使用。

　　2.雙層幕墻的應(yīng)用案例與反饋　

　　深圳電視中心雙層通風(fēng)幕墻由深圳三鑫特種玻璃技術(shù)工程公司設(shè)計、施工。外幕墻采用雙鋼化透明夾層玻璃，內(nèi)幕墻為鋁合金型材明框幕墻，帶平開門以進(jìn)入生態(tài)走廊。采用LOW一E中空玻璃。玻璃間留出150mm的間隔作為進(jìn)風(fēng)口或排風(fēng)口(圖7)，不設(shè)百頁，采用常開型布置。為防止上、下層氣流短路，進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口交替布置在一個標(biāo)高上，形成本開間進(jìn)風(fēng)后，氣流曲折上升至鄰開間排出的S形分層通風(fēng)單元。為滿足目前分層防火的要求，上、下層之間設(shè)置6mm厚的單片金色鉀防火玻璃作為隔煙層，由防火玻璃所在位置決定開口部的進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)功能，在排風(fēng)口還設(shè)置了6m m厚鋼化玻璃防雨擋板(圖7)。內(nèi)、外幕墻之間的空間既是熱通道，同時又是生態(tài)休閑走廊。由于立面為透鏡形，中部樓層外凸，頂部和下部樓層收尖，所以走廊寬度在600mm一2000mm范圍內(nèi)變化，可以布置綠色植物，并供員工休息時欣賞深南大道景色。

　　深圳地區(qū)陽光強(qiáng)烈，遮陽是保證幕墻正常使用、節(jié)約能源的重要措施。該工程采用電動遮陽簾，布置在內(nèi)幕墻外側(cè)。當(dāng)今國內(nèi)采用的雙層幕墻，多以上下通風(fēng)口均為自動調(diào)節(jié)裝置，來起到夏季散熱、冬季保溫的效果。此種結(jié)構(gòu)由歐洲引進(jìn)，由于地區(qū)氣候寒冷，因此要求有冬季保溫效果。在深圳，冬季氣候溫暖，無需保溫，主要考慮通風(fēng);而夏季氣候炎熱，要求有很好的通風(fēng)散熱效果。如果通風(fēng)節(jié)點設(shè)計一味的生搬硬套，不僅達(dá)不到預(yù)期的效果，而且造成經(jīng)濟(jì)浪費。深圳電視中心雙層通風(fēng)幕墻的設(shè)計是在充分吸取國際幕墻設(shè)計先進(jìn)經(jīng)驗和方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合深圳電視中心的實際情況，有針對性地進(jìn)行設(shè)計。根據(jù)深圳電視中心的功能特點，所在地理位置，深圳氣象歷史資料，在設(shè)計時僅考慮夏季的散熱作用，不考慮冬季的保溫作用，進(jìn)、出風(fēng)口為敞開式。

　　進(jìn)氣口設(shè)置完全封閉下口的倒置透明玻璃隔段，阻止下層熱氣流進(jìn)入上層(圖S); 排氣口設(shè)置半封閉下口的倒置透明玻璃隔段，起到排熱氣、擋水的作用(圖9)。進(jìn)氣口部位采用易于通風(fēng)及人行走的格柵，使氣流由下至上順暢地進(jìn)入幕墻內(nèi)層空間;在排氣口部位則采用上封透明玻璃，使內(nèi)層熱氣流完全排出室外。在全封閉下口的倒置玻璃隔斷和半封閉下口的倒置玻璃隔斷的左右兩側(cè)，分另叮固定有一塊高度等于進(jìn)、排氣口高度，里邊緣固定在樓板外端面的擋風(fēng)板。以每層為防火單元，樓層間倒置透明玻璃隔斷采用防火玻璃，在保證進(jìn)、排氣的功能前提下又具有防火作用。考慮到深圳雨水量較大，進(jìn)、排氣口設(shè)置的倒置透明玻璃隔段，能很好的阻止雨水的進(jìn)入，同時格柵又能起到將室內(nèi)水排出室外的作用。

　　摘要:本文主要介紹通風(fēng)式雙層幕墻的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、應(yīng)用案例與反饋等。

　　關(guān)鍵詞:通風(fēng)式雙層幕墻、內(nèi)通風(fēng)、外通風(fēng)、環(huán)保與節(jié)能、智能幕墻

　　控裝置控制熱通道的通風(fēng)量，使其能有效啟閉;同時考慮了熱通道在春、秋季、夜間自動通新風(fēng)的功能。4)采取了相應(yīng)的防止熱通道內(nèi)串聲的設(shè)計措施。

　　深圳電視中心雙層幕墻的設(shè)計，為一種敞開式雙層幕墻通風(fēng)結(jié)構(gòu)，旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的通風(fēng)結(jié)構(gòu)中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高的不足，提供了一種敞開式進(jìn)、排氣口的通風(fēng)結(jié)構(gòu)。深圳電視中心雙層幕墻的通風(fēng)結(jié)構(gòu)可在熱帶或亞熱帶地區(qū)的建筑物中推廣使用。

　　3.小結(jié)

　　通風(fēng)式雙層幕墻作為新型節(jié)能環(huán)保的建筑幕墻，其本身技術(shù)還在不斷發(fā)展完善。作為綠色生態(tài)幕墻，在設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)充分考慮我國的復(fù)雜地理、氣候及環(huán)境等特點，針對不同地區(qū)不同環(huán)境條件下的幕墻工程，分別進(jìn)行專門設(shè)計。同時，設(shè)計、制造及安裝的全程均應(yīng)有客戶、建筑師、幕墻設(shè)計師、幕墻公司等單位共同協(xié)作，盡可能使設(shè)計、建筑和技術(shù)指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)，并滿足客戶需求。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]<雙層通風(fēng)幕墻》趙西安2002

　　[2]德國建筑表皮研究的新動向》李保峰2005

　　[3]<自然通風(fēng)技術(shù)研究進(jìn)展》段雙平，張國強(qiáng)，彭建國，周軍莉2007

　　[4]《歐洲智能辦公建筑與智能玻璃幕墻》盧求2004

　　[5]Double Skin FeadeHarris Yoirazis 2006

　　[6]《建筑幕墻》GS21086-2007

　　資料來源：中國門窗幕墻網(wǎng)