雙層玻璃幕墻設(shè)計(jì)的綜述

胡宇

摘要：雙層通風(fēng)玻璃幕墻在冬天和夏天分別充當(dāng)熱阻和換熱層的作用，有利于實(shí)現(xiàn)幕墻內(nèi)表面合適的溫度，不僅能夠增加室內(nèi)空間的舒適度，降低能耗，而且以其建筑美學(xué)上的通透性受到許多建筑師的青睞。我國(guó)在雙層玻璃幕墻系統(tǒng)的應(yīng)用上起步比較晚，在應(yīng)用過(guò)程中上存在一些不合理的地方。應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蛘{(diào)節(jié)改進(jìn)設(shè)計(jì)措施，因地制宜合理使用。

關(guān)鍵詞：雙層幕墻；節(jié)能設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)

前言

雙層玻璃幕墻，又稱為熱通道幕墻、氣循環(huán)幕墻、呼吸幕墻、生態(tài)幕墻、綠色幕墻或者主動(dòng)式幕墻等（以下簡(jiǎn)稱DSF），它由兩層玻璃幕墻加上二者之間的熱通道組成，在通道的上下兩端設(shè)有風(fēng)口，通道的高度可以是一個(gè)或者多個(gè)層高。20世紀(jì)90年代，雙層玻璃幕墻已在歐洲多個(gè)國(guó)家得以廣泛應(yīng)用，它對(duì)提高玻璃幕墻的保溫、隔熱、隔聲功能有很大的作用。當(dāng)前，節(jié)能和環(huán)保已經(jīng)成為世界的兩大主題，社會(huì)對(duì)建筑節(jié)能的意識(shí)也在逐漸增強(qiáng)，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)作為建筑節(jié)能的主要部分，更是顯得尤為重要。為此，本文針對(duì)環(huán)保節(jié)能型的雙層玻璃幕墻展開相關(guān)的探討。

1.雙層玻璃幕墻設(shè)計(jì)的概述

當(dāng)今，玻璃幕墻在現(xiàn)代建筑，特別是在高層和超高層建筑中的風(fēng)靡程度有增無(wú)減，它幾乎是世界各大城市建筑立面的一致選擇。主要原因之一是人們的審美傾向仍然受現(xiàn)代主義風(fēng)格的影響，而玻璃幕墻不僅外觀簡(jiǎn)潔、通透、富有現(xiàn)代感，甚至可以在一定程度上彰顯企業(yè)實(shí)力、突出企業(yè)形象。因而受到眾多業(yè)主和建筑師的追捧。然而，人們?yōu)榱诉@種獨(dú)特的外觀也付出了沉重的代價(jià)，由于傳統(tǒng)玻璃幕墻的保溫、隔熱性能均遠(yuǎn)不及傳統(tǒng)墻體，同時(shí)傳統(tǒng)玻璃幕墻缺乏合理控制太陽(yáng)輻射的措施，這就大大增加了該類建筑的制冷和采暖能耗。在2005年，我國(guó)推出公共建筑設(shè)計(jì)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)玻璃幕墻提出了嚴(yán)格的熱工要求。

與傳統(tǒng)玻璃幕墻相比，雙層玻璃幕墻（DoubleSkinFalade，以后簡(jiǎn)稱DsF）獨(dú)特的通道夾層設(shè)計(jì)，不僅為提高幕墻的保溫隔熱性能上提供了更多可能，更重要的是，為遮陽(yáng)構(gòu)件提供了一個(gè)棲身之地，使之既能有效遮陽(yáng)，又不破壞建筑外觀。此外，它還可以通過(guò)強(qiáng)化通風(fēng)降溫來(lái)降低建筑能耗，因而倍受建筑師的推崇。然而，采用DSF不僅會(huì)增加成本，犧牲可觀的建筑面積，同時(shí)其維修費(fèi)用也高出一般幕墻。而且，不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為DSF一定具有更好的保溫、隔熱、通風(fēng)等熱工性能，目前大多數(shù)類型的DSF都不能同時(shí)減少采暖和制冷負(fù)荷，只有根據(jù)具體情況把不同類型結(jié)合起來(lái)或改變系統(tǒng)設(shè)置，以其科學(xué)的結(jié)構(gòu)、完善的功能、先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念充分利用太陽(yáng)能、自然通風(fēng)換氣，降低空調(diào)能耗減少風(fēng)及惡劣氣候的影響才可能比傳統(tǒng)的隔熱玻璃加外遮陽(yáng)方案有實(shí)質(zhì)性進(jìn)步。

2.雙層玻璃幕墻構(gòu)造

雙層玻璃幕墻主要由內(nèi)外兩層玻璃幕墻、通風(fēng)道、遮陽(yáng)百葉窗簾、內(nèi)外層幕墻掛件、層間及周邊防火系統(tǒng)組成。

2.1內(nèi)層玻璃幕墻

內(nèi)層玻璃幕墻一般采用明框幕墻或鋁合金門窗；為使立面通透、視野開闊，可采用懸窗結(jié)構(gòu)形式；玻璃采用中空玻璃，層間采用鋁板幕墻；開啟扇設(shè)計(jì)為外平開窗，節(jié)省了室內(nèi)的空間。

2.2外層玻璃幕墻

外層玻璃幕墻一般采用隱框、明框和點(diǎn)式玻璃幕墻；堅(jiān)框采用懸挑形式與主體梁連接，端部用不銹鋼插芯插接；外層玻璃幕墻設(shè)置進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口；為防止蚊蟲進(jìn)入幕墻內(nèi)的空氣層，百葉內(nèi)側(cè)加設(shè)不銹鋼防蟲網(wǎng)；為防止灰塵大量進(jìn)入室內(nèi)，在通風(fēng)口處設(shè)置防塵裝置。

3.雙層玻璃幕墻的設(shè)計(jì)以及應(yīng)用分析

雙層幕墻主要是通過(guò)構(gòu)造設(shè)計(jì)，利用熱壓原理、煙囪效應(yīng)和溫室效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)層間氣流的有效運(yùn)動(dòng)，通過(guò)氣流的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)幕墻的節(jié)能和通風(fēng)換氣功效。

3.1雙層玻璃幕墻有效通風(fēng)，換氣方面的細(xì)部設(shè)計(jì)

雙層幕墻具有獨(dú)特的特征，與傳統(tǒng)建筑幕墻有著本質(zhì)區(qū)別，它一般主要由外層幕墻、內(nèi)層幕墻、層間隔斷系統(tǒng)和通風(fēng)裝置組成。內(nèi)外層幕墻之間形成空氣緩沖區(qū)，充分體現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保。讓人親近自然的設(shè)計(jì)理念，如何實(shí)現(xiàn)通風(fēng)和換氣的有效性是雙層幕墻設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。下面就影響通風(fēng)、換氣的幾個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行了重點(diǎn)的分析。

（1）進(jìn)出風(fēng)口百頁(yè)對(duì)通風(fēng)功能的影響

進(jìn)出風(fēng)百頁(yè)的斷面型式不同，直接導(dǎo)致進(jìn)出百頁(yè)的風(fēng)阻系數(shù)和風(fēng)阻大小不同，會(huì)影響幕墻的通風(fēng)效果。

（2）頁(yè)片剛性較差

頁(yè)片剛性太差，從實(shí)際工程效果看，很難保證頁(yè)片不變形，影響平整和美觀。同時(shí)也容易產(chǎn)生頁(yè)片抖動(dòng)，影響通風(fēng)效果及產(chǎn)生噪聲。

（3）容易產(chǎn)生震動(dòng)和噪聲

百頁(yè)片的自身固有頻率與風(fēng)動(dòng)頻率接近時(shí)，也極易產(chǎn)生震動(dòng)和噪聲。

（4）防蟲網(wǎng)對(duì)通風(fēng)功能的影響

雙層幕墻的通風(fēng)途徑采用的是常規(guī)的自然通風(fēng)，在方法技術(shù)上，防塵介質(zhì)的選用直接關(guān)系到通風(fēng)效果，從目前自然通風(fēng)與防塵技術(shù)上看。通風(fēng)量、通風(fēng)速度與防塵效果成反比。是目前的難題，針對(duì)工程應(yīng)以通風(fēng)為主，防塵為輔的設(shè)計(jì)思路。在滿足通風(fēng)的前提下。具備一定的防塵功能就可以了，通過(guò)模擬試驗(yàn)得出。防蟲網(wǎng)的風(fēng)阻系數(shù)Ff=0.94，百頁(yè)的風(fēng)阻系數(shù)Fb=0.85時(shí)?？梢詫?shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)效果。滿足工程的正常需要。

（5）內(nèi)、外層幕墻的間距尺寸對(duì)雙層幕墻通風(fēng)效果的影響

首先，雙層幕墻的內(nèi)外層之間的間距尺寸過(guò)小，風(fēng)速加大時(shí)，風(fēng)阻也隨之加大，因此，風(fēng)的能耗損失也就加大，導(dǎo)致了雙層幕墻內(nèi)部的能量損失，同時(shí)還會(huì)影響風(fēng)向，產(chǎn)生不好的通風(fēng)效果。其次，雙層幕墻之間的間距如果過(guò)大，可以有效的降低風(fēng)阻但同時(shí)也會(huì)降低空氣的流動(dòng)速度，導(dǎo)致通風(fēng)的效果也不太理想。最后，我們應(yīng)因地制宜，結(jié)合工程實(shí)例，通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)，一般內(nèi)外層幕墻之間的間距在500mm-1000mm，通風(fēng)效果最為理想。

（6）內(nèi)層開啟窗的位置及開啟方式對(duì)雙層幕墻通風(fēng)效果的影響

內(nèi)層的開啟窗不同的開啟方式同樣會(huì)影響到通風(fēng)的效果，為保證讓室內(nèi)通風(fēng)效果達(dá)到最佳狀態(tài)，一般采用內(nèi)開內(nèi)倒窗，內(nèi)層開啟窗的位置應(yīng)盡量避免直接與室內(nèi)入戶門，建筑空調(diào)及通風(fēng)系統(tǒng)的室內(nèi)開口位置正對(duì)，在不影響主體功能和裝飾效果的前提下，應(yīng)注意通風(fēng)路徑的合理走向，避免風(fēng)流“短路”現(xiàn)象發(fā)生，使室內(nèi)通風(fēng)無(wú)死角。

3.2雙層玻璃幕墻的開發(fā)應(yīng)用與節(jié)能技術(shù)

雙層幕墻在節(jié)能方面也具有重要的意義，其主要的技術(shù)特點(diǎn)和性能體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，可以有效的利用動(dòng)氣熱壓的原理和煙囪的效應(yīng)，使得室內(nèi)外的空氣進(jìn)行有效的流通，且可以有效的防止灰塵進(jìn)入室內(nèi)，從而起到綠色環(huán)保的作用；第二，雙層幕墻使得室內(nèi)和室外形成一個(gè)天然的屏障，有助于冬季的保溫作用和夏季的隔熱作用，因此，也具備了節(jié)能的功效；第三，具備較強(qiáng)的采光功能，可以有效的根據(jù)太陽(yáng)光的角度來(lái)調(diào)整光線的變化，從而也就具備一定的節(jié)能保溫作用；第四，有助于降低室外的噪聲污染，提供一個(gè)舒適優(yōu)美安靜的居住環(huán)境。充分的體現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的作用。

4.結(jié)語(yǔ)

雙層玻璃幕墻畢竟只是一種新型結(jié)構(gòu)的建筑幕墻類型，相關(guān)介紹和宣傳可能存在一些對(duì)新產(chǎn)品、新技術(shù)更多是贊美和比較理想評(píng)價(jià)，但對(duì)于實(shí)際工程的應(yīng)用我們應(yīng)該科學(xué)、客觀、綜合地進(jìn)行評(píng)估。應(yīng)該說(shuō)雙層幕墻它主要在保溫、隔熱以及隔聲性能起到了非常大的作用，但在工程項(xiàng)目的綜合節(jié)能作用上，還有很多其他因素在影響，良好的保溫、隔熱在工程上并不能就意味著節(jié)能，因?yàn)殡p層幕墻結(jié)構(gòu)的封閉性，采用雙層幕墻就意味著將完全依賴中央空調(diào)系統(tǒng)，在工作時(shí)間段甚至更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)設(shè)備都要不停地工作，而且不分季節(jié)、氣候變化一如既往。事實(shí)上，對(duì)于敞開式外循環(huán)呼吸幕墻理論上可以利用溫差、煙囪效應(yīng)形成熱通道抽吸作用進(jìn)行通風(fēng)換氣，但實(shí)際上它受工程的區(qū)域氣候情況、建筑的朝向、外環(huán)境溫差、風(fēng)力大小等等因素影響很大，很難達(dá)到理想的效果，一般都需要依靠強(qiáng)制抽風(fēng)系統(tǒng)來(lái)解決。

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