建筑幕墻之雙層幕墻的淺析

倪永

摘? ? 要：隨著建筑幕墻行業(yè)的發(fā)展，各種新型建筑幕墻形式的得到廣泛應用，低碳經濟、節(jié)能環(huán)保政策的相繼出臺，給建筑幕墻的高效節(jié)能設計提出了新的課題，而雙層幕墻在遮陽、隔音等方面的優(yōu)點以及在舒適度節(jié)能方面的突出效果受到了廣大開發(fā)商、設計院、幕墻公司的青睞。

關鍵詞：智能幕墻;通風換氣;節(jié)能;隔音;遮陽

1? 雙層幕墻的工作原理

雙層幕墻主要是利用氣壓差、熱壓差和煙囪效應使建筑外層有效的適應自然的天氣變化，提高幕墻的保溫隔熱性能，從而使整棟建筑主體達到節(jié)能減排的目的。在寒冷季節(jié)，可以最大限度的吸收太陽輻射熱，通過調節(jié)進出風口的大小，可以控制適當的新風換氣量，而進入兩層玻璃幕墻之間的緩沖空間的空氣，已被陽光初步加熱，再送入室內時可減少送暖量;夏季炎熱時期，位于兩層玻璃空間的遮陽設施被放下來，絕大部分太陽輻射能量在這里被擋住，并通過精心組織的自然通風排到建筑之外。由于外層玻璃具有遮風避雨及防盜作用，夜間室外冷空氣可以通過開啟的內側窗戶冷卻建筑。

2? 雙層幕墻的分類

根據雙層幕墻通風形式的不同，可分為：外循環(huán)式雙層幕墻和內循環(huán)式雙層幕墻。

外循環(huán)式雙層幕墻外層幕墻采用單層玻璃，在其下部有進風口，上部有排風口。內層幕墻采用中空玻璃、隔熱型材，且設有可開啟的窗或門。它無需專用機械設備，完全靠自然通風將太陽輻射熱，經通道上排風口排出室外。

內循環(huán)式雙層幕墻外層幕墻采用中空玻璃、隔熱型材形成封閉狀態(tài)。內層幕墻采用單層玻璃或單層鋁合金門窗，成可開啟狀態(tài)。利用機械通風，空氣從樓板或地下的風口進入通道，經上部排風口進入頂棚流動。

3? 雙層幕墻的設計要點

3.1? 外循環(huán)雙層玻璃幕墻結構

（1）結構形式設計。在外循環(huán)體系進行通風結構設計時，要考慮樓體樓層不同高度，考慮到抗震要求和風壓影響，進、出風口的沙塵過濾網的“目數”應通過計算選用不同目數的過濾網，而解決由于樓層高度變化產生不同“煙筒”效應，出風口可采用“魚嘴”式結構，在中國不要將濾網目數過大，防止空氣滯阻。外層幕墻作為建筑物的外表，一方面直接反映的是建筑物的造型，另一方面作為外圍護結構，它還承受風荷載、防雨水等作用，因而其結構在強度與水密性方面應作為重點考慮，內層幕墻由于其主要是與外層結構形成換氣層，所以更應該注意其余室內功能的配合，對其密封性能要求可適當降低。

（2）防塵與清洗設計。結構的防塵是相對防塵，外循環(huán)式結構在歐洲的地區(qū)應用較為廣泛，由于我國北方大部分地區(qū)春秋季節(jié)風沙天氣較多，尤其可吸入顆粒物和昆蟲非常嚴重，歐洲的外循環(huán)體系結構在防塵與清洗等方向不能完全滿足我國北方地區(qū)要求，因而在外循環(huán)體系防塵與清洗設計時應充分考慮我國實際情況，另外雙層幕墻之間的過濾網設計應便于室內人的更換、清洗。

（3）節(jié)能結構設計。外循環(huán)體系的內層玻璃幕墻玻璃，應采用6+12+6mm，外層幕墻盡可能的采用夾膠鋼化，內層幕墻采用熱斷橋鋁合金結構，外層可采用點式駁接結構或鋁合金結構，若內外層幕墻選用透明玻璃，就必須考慮冬季與夏季，白天與夜間的氣候、溫度不同，而對結構設計產生的影響。外層玻璃選用夾膠透明鋼化，玻璃即便破損也不會附落，避免對樓底行人造成傷害，選擇透明玻璃可使陽光充分進入雙層幕墻之間“腔體”，形成溫室效應。夏季考慮方式：由于白天陽光照射，使雙層幕墻之間通道空氣溫度升高，內層幕墻若采用中空低輻射玻璃，太陽能可反射到雙層幕墻“腔體”之間，通過“煙筒”效應使氣流上升并通過上端出風口排到室外，從而減少室內與室外的溫度交換，使幕墻達到節(jié)能要求，降低夏季制冷空調的負荷。夜間沒有陽光照射，內層窗玻璃采用中空低輻射，使幕墻達到節(jié)能要求。通過德國旭格公司技術統(tǒng)計，采用雙層幕墻應能夠節(jié)約能量一般30%～40%左右，由于雙層幕墻從材料選用到結構表達式設計的不同選擇，雙層幕墻節(jié)能的數據是不同的，因此，最終設計的雙層幕墻節(jié)能數據應通過試驗手段獲得。

（4）遮陽設計。以雙層幕墻之間安裝電動或手動操作的遮陽裝置，遮陽百頁可調節(jié)角度，使陽光進入室內得到合理控制，遮陽裝置的安裝位置非常重要;一般距外層玻璃150mm～180mm為最佳，也應考慮內層幕墻開啟窗或門的形式而定，避免影響窗或門的正常開啟的關閉。

3.2? 內循環(huán)雙層熱通道玻璃幕墻結構

（1）結構設計。內循環(huán)式通道設計一直為封閉式，它兩層玻璃布局正相反，內循環(huán)式結構，外層玻璃為中空雙鋼化玻璃，外框為隔熱型材，內層為鋼化單層玻璃，并有內開啟扇。雙層玻璃之間距離一般100mm～200mm，中間加遮陽裝置。它的換氣方式是，在冬天，通道內加熱的空氣，通過熱管水道被抽到室內，或打開屋內開啟扇導入熱風，達到節(jié)能目的。在夏天過熱的空氣由排風道排到屋外。此時關閉通往屋內的風管。內循環(huán)系統(tǒng)可設計成高尺寸為層高的箱體單元體。

（2）通風系統(tǒng)設計。這種內循環(huán)箱體單元體結構設計時，必須考慮到在天花板內側，或地板下部空間，分別設計進屋內熱風管道系統(tǒng)和向外排熱風管道系統(tǒng)。個別也有專門在秋天、春天時設計的自然空氣向室內進行新空氣交換裝置。

（3）遮陽系統(tǒng)設計。在內循環(huán)二層熱通道之間，設計由上部向下電控升降，并能自動隨陽光斜照不同而改變角度的遮陽百葉裝置。一般距外玻璃約80mm～100mm。

3.3? 雙層幕墻的優(yōu)點及缺點

3.3.1? 優(yōu)點

（1）隔聲。良好的隔聲效果是使用通風雙層幕墻最重要的因素之一，特別是在外部噪聲大的地區(qū)（如交通噪聲等）。

（2）隔熱。在冬季，減小空氣腔內空氣流速，增加其溫度會降低玻璃表面?zhèn)鳠崴俣?，減少熱損失，可以提高保溫效果;夏季，自然通風、輔助機械通風或機械通風時，可以排出空氣腔中的熱空氣，降低空氣腔內空氣溫度，減少空調負荷。

（3）節(jié)能、減少環(huán)境影響。與傳統(tǒng)的單層幕墻相比，設計合理時額外的一層外套能增加節(jié)能的效果。

（4）自然通風。通風雙層幕墻一個重要優(yōu)點就是能夠自然通風（或有輔助風機通風）。不同類型的通風雙層幕墻可以應用在不同的氣候條件、朝向、位置和建筑類型中，以達到隨時為室內提供新鮮空氣的目的。

3.3.2? 缺點

（1）建造、維護和運行本高。和傳統(tǒng)的幕墻比，建造成本要高很多，另外，維護和運行等各方面的花費也都比單層幕墻要高。

（2）防火。對于建筑防火而言，現在還不是很清楚通風雙層幕墻的影響是正面的，還是負面的。但有研究人員提到了火災時煙氣在房間之間蔓延的可能性。

（3）減少建筑室內可利用面積。通風雙層幕墻的空氣腔的寬度從20cm到幾米。因此會減少實際的使用空間，通?？諝馇坏膶挾葧绊憙炔繀岛湍粔π阅?有時，空氣腔寬度越大，越能提高與外層相鄰的內層的熱舒適性。因此，選擇恰當的幕墻寬度很重要，既不過寬（以節(jié)省空間），又要能滿足各種使用要求。

（4）過熱問題。這里主要說的是，若設計不當，在夏季時空氣腔內的空氣溫度會過高，進而會使室內溫度升高，增加空調負荷。這是個在設計通風雙層幕墻時經常會遇到的問題。

4? 總結

雙層幕墻的應用具有良好的節(jié)能性、環(huán)保性，已經在歐洲被仔細研究，并廣泛應用。例如：德國對外循環(huán)體系的雙層結構幕墻的應用較多，意大利和英國對內循環(huán)體系的雙層結構幕墻的應用較多，法國對雙層結構幕墻應用于舊樓改造。但在中國雙層幕墻技術還不夠完善，工程實例還較少，無論在理論還是實踐中還需要專家、建筑專業(yè)人員等共同努力探索，隨著人們對環(huán)境的日愈重視，雙層幕墻必將成為我國今后幕墻發(fā)展的重要方向。

參考文獻：

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